[优秀毕业论文]病床紧急呼叫系统设计

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1、 毕业设计（论文）病床紧急呼叫系统设计摘 要信息时代的医院管理已经从传统的人工管理模式，向智能化、电子化、网络化的高科技管理模式的方向迅猛发展。“病床紧急呼叫系统”可以实现对医院病房的智能化管理，可实现呼叫、求救报警、信息储存、显示等等功能。患者在住院期间,可能会在任意时间请求医生或护士进行诊断或护理。临床求助呼叫是传送临床信息的重要手段,病床呼叫系统是患者向值班医生或护士发出紧急呼叫的工具,要将患者的请求快速传送给值班医生或护士,并在护士站的监控中心留下准确完整的记录,是提高医院和病室护理的重要组成部分。丰富病床呼叫系统的控制方式,在满足病房与护士站实时通信同时,能够方便地了解各病区的情况,

2、实现医院对全院的病房科学化管理。采用可编程控制器替代单片机作为核心控制件,设计实现新型智能病床呼叫系统。实验结果表明,用可编程控制器构成的病床呼叫智能系统结构更简单,更易于推广。本系统采用分布式控制系统，在每个病房设置一个从机进行本病房呼叫信号采集、报警、显示控制等功能，在护士室和医生办公室设置主机从而实现病房与医务人员之间的交互管理。关键词：PLC，呼叫，报警，护士THE DESIGN OF BED URGENT CALLSYSTEMABSTRACTThe hospital management in the information age has developed rapidly fro

3、m man-made management to intelligent, electronic, networking etc. High-tech managing patterns. PLC bed urgent call system can realize the intelligent management to the hospital room and realize the functions of calling for help, giving an alarm, information storage and display. When the patient in h

4、ospital may ask the doctor or nurse in the diagnosis and treatment at any time. The clinical seek help call is an important way of conveying clinical information. Bed urgent call system is a tool for the patient who can send out an urgent appeal to the doctor and nurse. To transmit the patients requ

5、est to the doctor or nurse, and left an accurate, complete record in the hospital monitoring center.Enrich the controlling method of bed urgent call system and satisfied the hospital room and nurse station communication of, the information of all the wards can be learned. The hospital can realize th

6、e scientific management to all the wards. Adopt programmable control unit to replace single chip as core control instructions, the design achieves new intelligent bed urgent call system. The experimental results show that the intelligent bed urgent call system which consists of programmable controll

7、er is easier to be used and popularized.This system uses the distributed control system, set up a slave processing system in every ward proceed the functions of acquiring signals ,giving an alarm and displaying control, set up a master processing system in the nurse and doctors office.KEY WORDS: PLC

8、, calling, alarm, nurses目 录前 言1第1章 PLC的概述21.1 PLC的定义和概念21.2 PLC的特点21.2.1 可靠性高，抗干扰能力强21.2.2 配套齐全，功能完善，适用性强21.2.3 易学易用，深受工程技术人员欢迎31.2.4 系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造31.2.5 体积小，重量轻，能耗低31.2.6 PLC与接触器比较31.3 可编程控制器（PLC）历史与发展趋势41.4 可编程控制器的工作原理51.5 可编程控制器的基本组成6第2章 设计病床呼叫系统概述82.1 病床呼叫系统控制功能简述82.2 病床呼叫系统的发展8第3章 病床呼叫

9、系统的选定93.1 病床呼叫系统控制要求93.2 PLC的选型93.3 呼叫系统架构123.3.1 病床呼叫系统结构架图133.3.2 病床呼叫系统组成14第4章 PLC病床呼叫系统程序设计164.1 分配I/O表的地址表164.2 原理图184.3 呼叫控制面板194.4 住院部示意图204.5 梯形图214.5.1 PLC梯形图概述214.5.2 PLC梯形图224.6 指令表40结 论48谢 辞49参考文献50外文资料译文5162前 言本设计的目的是实现一个当医院发生紧急情况时，病房之中又有多个病人需要护理的一个优先级别的电路。用于医院病房呼叫时具有优先级别的呼叫系统。当有病人进行呼叫时

10、，系统会自动先处理具有优先级别的病房编号，同时产生信号和信号指示灯。另外在产生信号的同时系统会显示呼叫病人的病房编号。这样医护人员可以根据呼叫信号的优先级别及时对每一位呼叫病人进行救治。其中，医院可以对病人的病情进行编号，病情最严重者具有最高级别的优先权，以此降低。当有多个病人同时进行呼叫时，系统会根据优先级别自动呼出当前呼叫中最高级别呼叫信号而对其它低级别的呼叫信号自动保存，在当前的最高呼叫信号被医护人员完成后，按下清零后，自动输出保存信号呼叫中最高级别的呼叫，直到每位病人处理完毕。此呼叫系统的使用能让医院出现紧急状况时临危不乱，不仅使医护人员能够对病人的病情有一定的了解，还能对病患在突发情

11、况下，得到更加及时、合理、有效的护理。从而保证救护工作紧张有序的进行。同时，医院可以在有本系统的前提下，更加合理有效的安排值班医护人员，为医院节省大量人力、物力、财力。值得一提的是本系统优先呼叫功能也体现了一种人文美德谦让的人道主义精神。本设计的指导思想使设计一个当病人紧急呼叫时，产生灯光提示，并显示病人编号；然后根据病人病情进行优先级别设置，当有多人呼叫时，病情严重者优先。医护人员处理完当前最高级别的呼叫后，清除已处理的最高级别的呼叫信号，系统优先级别显示其它呼叫病人的编号。本设计的目的旨在能够更好的为病人进行护理，对病情严重优先进行治疗。此设计在国内外均已投入生产使用，国内外已有多家厂商成

12、产类似的设计产品用于医院的病房的紧急呼叫系统。在国内也已逐渐趋于成熟，系统在临床实践使用中已达到了相当不错的效果。此设计能让普通的乡村医院使用，价格便宜、安装方便、节约人力、财力资源，能更好的体现医院的本质-救死扶伤，为人民大众服务。第1章 PLC的概述1.1 PLC的定义和概念PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而

13、设计。1.2 PLC的特点1.2.1 可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除P

14、LC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。1.2.2 配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。1.2.3 易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易

15、于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。1.2.4 系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。1.2.5 体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g

16、，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 1.2.6 PLC与接触器比较PLC 通过内部编程,使各个开关点不会复杂,因为通过程序读取出计算机上,就可以看到每个开关点的各自关系,显而易见,也容易今后的维护,简化线路,这是它的主要好处,当然还有其它的一些附加的功能,如延时,计数,脉冲等.缺点就是成本较高,看实际控制的开关点进行选择,如果控制点少就用接触器或小型继电器替用就行。接触器成本低,对于线路走大电流的主要线圈还是用接触器较好。缺点就是控制点多的话，你加辅助触点或者多加几个接触器，那边接线上也是繁琐一些，接触器使用久了，触头接触不牢靠会使动静触头间接触电阻增

17、大，导致接触面温度过高，使面接触变成点接触，甚至出现不导通现象。触头上容易粘一些油污、花毛、异物，在一个长期使用，触头表面会氧化，电弧烧蚀造成缺陷、毛刺或形成金属屑颗粒等。由于使用时间久了，接触器老化会出现运动部分会有卡阻现象。1.3 可编程控制器（PLC）历史与发展趋势20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规

18、模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控

19、制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用

20、。此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的PLC生产厂家。可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的应用天地。21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编

21、程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS（Distributed Control System）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。1.4 可编程控制器的工作原理当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段： 1.输入采样

22、阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 2.用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻

23、辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。 3.输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/

24、O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。1.5 可编程控制器的基本组成PLC从组成形式上一般分为整体式和模块式两种。整体式PLC一般由CPU板、I/O板、显示面板、内存和电源组成。模块式PLC一般由CPU模块、I/O模块、内存模块、电源模块、底版或机架组成。本论文实物采用的是模块式的PLC，不管哪种PLC，都是属于总线式的开发结构，其构成如图11所示。图 1-1 PLC的组成1.CPU（中央处理器）与一般的微机一样，CPU是微机PLC的核心，主要由运算器、控制器、寄存器以及实现他们之间联系的地址总线、数据总线和控制总线构成。CP

25、U在很大程度上决定了PLC的整体性能，如整个系统的控制规模、工作速度和内存容量。CPU控制着PLC工作，通过读取、解释指令，指导PLC有条不紊的工作。2.存储器存储器（内存）主要用语存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成部分。PLC中的存储器一般包括系统程序存储器和用户程序存储器两部分。系统程序一般由厂家编写的，用户不能修改；而用户程序是随PLC的控制对象而定的，由用户根据对象生产工艺的控制要求而编制的应用程序。3.输入输出模块输入模块和输出模块通常称为I/O模块或I/O单元。PLC提供了各种工作电平、连接形式和驱动能力的I/O模块，有各种功能的I/O模块供拥护选用。按I/O点数确定模块的规格

26、和数量，I/O模块可多可少，但其最大数受PLC所能管理的配置能力，即底版的限制。PLC还提供了各种各样的特殊的I/O模块，如热电阻、热电偶、高速计算器、位置控制、以太网、现场总线、温度控制、中断控制、声音输出、打印机等专用型或智能型模块，用以满足各种特殊功能的控制要求。智能接口模块是一独立的计算机系统，它有自己的CPU、系统程序、存储器及与PLC系统总线相连接的接口。4.编程装置编程器作用是将用户编写的程序下载至PLC的用户程序存储器，并利用编程器检查、修改和调试用户程序，监视用户程序的执行过程，显示PLC状态、内部器件及系统的参数等。常见的编程器有简易手持编程器、智能图形编程器和基于PC的专

27、用编程软件。目前PLC制造厂家大都开发了计算机辅助PLC编程支持软件，当个人计算机安装了PLC编程支持软件后，可用作图形编程器，进行用户程序的编辑、修改，并通过个人计算机和PLC之间的通信接口实现用户程序的双向传送、监控PLC运行状态等。5.电源PLC的电源将外部供给的交流电转换成供CPU、存储器等所需的直流电，是整个PLC的能源供给中心。PLC大都采用高质量的工作稳定性好、抗干扰能力强的开关稳压电源，许多PLC电源还可向外部提供直流24V稳压电源，用于向输入接口上的接入电气元件供电，从而简化外围配置。第2章 设计病床呼叫系统概述2.1 病床呼叫系统控制功能简述病房呼叫系统由安装在病区护士站的

28、呼叫主机和分别设置在病房床头、病房卫生间的呼叫分机、走廊显示屏组成，一旦病房床头或卫生间有人按呼叫按钮，护士站的主机就发出声光报警信号，同时，走廊显示屏同步显示呼叫床位号，护士人员便可以立刻赶往病房处理紧急情况。卫生间的呼叫分机需要有防水功能，这一点很重要。另外，为方便病区工作人员工作，治疗师可以安装通话和显示装置，以便在治疗师的时候可以及时了解情况。病房呼叫系统是在为提高医院管理水平和服务水平的辅助设施，该系统需要24小时连续工作，要求故障率要低，性能要稳定，质量要可靠。2.2 病床呼叫系统的发展伴随着医疗体制改革的不断深化和医疗事业的飞速发展，越来越多的人们需要迅捷、方便地得到医院的各种各

29、样的医疗服务，这必将使医院之间的竞争日趋激烈。这使得衡量一个医院的综合水平高低，不再仅局限于软、硬件的建设上，更要比服务 临床呼叫求助装置是传送临床信息的重要手段，关系病员安危，传统的有线呼叫系统历来受到各大医院的普遍重视 如果采用无线传输，会节约布线和改造线路的资金，为医院节约成本，并且及时、准确、可靠、简便可行，比目前的同类产品更能受到医院及病人的认可，有更强的竞争力，能大量推广。传统的病房呼叫系统采用的都是有线传输，很难做到隐蔽和美观，安装维护都不方便，抗电气干扰能力也不强 为克服以上不足，如果采用一种无线的病房呼叫监护系统，在医院的病房里每个床位边都装有一个呼叫按钮，当病人需要帮助时，

30、按下呼叫按钮，护士办公室里呼叫显示板上相应房间号的指示灯点亮并进行语音提示，同时在走廊里安装一个电子显示牌，使值班护土能及时的知道哪个房间的病人需要帮助或需要进行抢救。第3章 病床呼叫系统的选定3.1 病床呼叫系统控制要求根据本课题的控制要求和安全要求，所设计的病床呼叫系统的控制要求，以达到本系统的最佳设计要求和完成系统的最终设计，设计要求如下：1.设置三个病房每个病房5张床；2.在十五张床都没人时，监控显示区上无灯亮；3.在办理住院登记时，设置是普通病人或是重病病人，并且监控显示区能显示登记的相应床位指示灯，并能分出是普通病人或是重病病人，显示灯一直亮着表示该病床有人但并无发出呼叫信号；4.

31、设两个数值显示，数值一：表示当前入住人数，数值二：表示当前呼叫房间及病床号；5.当有病人按呼叫按钮时，与病床号相应的病床指示灯闪烁，并且走廊相应的房间门口灯亮，直到护士按复位按钮，对应的床位闪烁灯才不闪；6.呼叫信号按先后顺序显示，按下对应床位的复位按钮，则显示下一个病人的呼叫床位；7.监视面板能显示出，该病人为（普通病人或重病病人），同时每个病床也配备呼叫按钮同入住状态显示，并且能显示是普通病人或是重病病人；8.病人呼叫时，普通病人呼叫铃声为一响，重病病人呼叫铃声则为二响，如果重病病人同普通病人同时按下，则优先响铃声为二响；9.当病人办理出院登记时，按下退房按钮及对应的复位床号，该床的入住指

32、示灯熄灭，直到下一个人办理入住手续。3.2 PLC的选型在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。1输入输出（I/O）点数的估算I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%20%的可扩展。余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需根据制造厂

33、商PLC的产品特点，对输入输出点数进行圆整。根据估算的方法故本课题的I/O点数为输入43个，输出64个。2存储器容量的估算存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的1015倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），

34、另外再按此数的25%考虑余量。因此本课题的PLC内存容量选择应能存储2000条梯形图，这样才能在以后的改造过程中有足够的空间。3控制功能的选择该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。根据本课题所设计的病床呼叫系统的需要，主要介绍以下几种功能的选择：（1）控制功能PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高PLC的处理速度和节省存储器容量。（2）编程功能从经济的角度考虑本系统采用离线编程方式。PLC和编程器公用一个CPU，编程器在编程模式时，CPU只为编程

35、器提供服务，不对现场设备进行控制。完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本。在线编程方式：CPU和编程器有各自的CPU，主机CPU负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型PLC控制系统中常采用。五种标准化编程语言：顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能模块图（FBD）三种图形化语言和语句表（IL）、结构文本（ST）两种文本语言。选用的编程语言应遵守其标准（IEC6113123），同时，还应

36、支持多种语言编程形式，如C，Basic等，以满足特殊控制场合的控制要求。（3）诊断功能PLC的诊断功能包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对PLC内部的性能和功能进行诊断是内诊断，通过软件对PLC的CPU与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。PLC的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。4.机型的选择（1）PLC的类型PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发，通常可按控制

37、功能或输入输出点数选型。整体型PLC的I/O点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统；模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系统。（2）经济性的考虑选择PLC时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，最终选出较满意的产品。输入输出点数对价格有直接影响。当点数增加到某一数值后，相应的存储器容量相应增加，因此，点数的增加对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。在估算和选用时应充分考虑，使整个控制系统有较合理的性能价格比。本课题

38、所设计的病床呼叫系统属于小型控制系统，结合经济性的考虑因此选择整体型PLC。综合以上因素，本课题的设计采用日本三菱公司生产的FX2N-128MR小型PLC来实现整个自动系统的控制，如图31所示。图31 FX2N可编程控制器（PLC）（3）三菱FX2N-128MR具有如下优点：a.最大范围地包容了标准特点、程式执行更快，全面补充了通信功能；适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。b.三菱FX2N-128MR具有突出的寄存器容量：三菱FX2N-128MR包括8K步内置RAM寄存器，用一个寄存器盒可扩充到16K步RAM或EEPROM。

39、c.丰富的元件资源：3072点辅助继电器、256点计时器、235点计数器和8000点数据寄存器、实时时钟、使用标准型号实时时钟满足时间灵敏度应用要求。3.3 呼叫系统架构 医护呼叫系统发展到现在，已经不再是简单的医患之间沟通的工具，在实际应用当中应兼顾到医院的整体设计，既有特色具有良好实用性、装饰性的设备将得到越来越广泛的应用。我们设计的医护呼叫系统是引进国际最新理念，并为国内领先的系统，系统可实现护士站人员与住院患者之间直接、可靠的资讯联络。紧急呼叫先进功能，采用数位加密编码无线传输、呼叫资料与数位显示板联网、传输距离远传输速度快速、先进兼具行业特色之功能。3.3.1 病床呼叫系统结构架图病

40、床紧急呼叫系统结构架图，如图32所示。图32 病床紧急呼叫系统结构架图1 系统采用了先进的独立数位编码方式，所有的呼叫按钮全相容，可任意互换。根据医院的要求随时通过系统数位编码版修改呼叫床号的号码（线上编码、简易灵活）。2 数位显示板系统平时显示时间，遇有病床呼叫状况，随即跳出该病床号码并响起提示警报声，随时提醒护理人员进行紧急处理步骤，安全、可靠，方便病人在夜间时的需要。壹机多功能用途，不占护理站空间。3 病房门口的警示门灯，简易的指示该病床有状况，使其他护理人员在走廊或护士站及时掌握医护人员的护理位置。同时，当医护人员进入病房护理病人时，按下呼叫键，可呼唤增派医护人员到场。使病人得到及时的

41、护理。3.3.2 病床呼叫系统组成1.时间/呼叫床号显示板(含LED数位管及无线接收控制器)，如图33所示。图33 时间/呼叫床号显示板2.病床拉绳防水式呼叫按钮(含防水拉绳面板、无线发射器及金属预埋盒)，如图34所示。图34 病床拉绳防水式呼叫按钮产品说明：（1） 依据国际标准八六盒设计，安装简易；（2）与系统采用无线连接，通讯距离可达100米；（3）拉绳方式紧急呼叫；（4）防水设计，配防水垫片，确保在潮湿的环境下能正常工作；（5）无线编码采用1527蕊片，内建百万组内码不会重复。安装说明：安装于浴厕间内如厕位一侧墙壁天花下20厘米或其他位置，预埋标准八六底盒。3.病房门口警示灯，如图35所

42、示。(含LED警示灯、门口无线控制板及外盒)图35 病房门口警示灯产品说明：（1）显示该病房警示状态；（2）内置红色超高亮度LED发光二极体；（3）有警号时红色灯闪亮5分钟时有病床呼叫，5分后灯熄灭。安装说明：居中安装于病房入口门顶，预埋标准八六底盒。第4章 PLC病床呼叫系统程序设计4.1 分配I/O表的地址表根据估算的结果本系统的I/O点数为输入43个，输出64个，如表41、表42所示。表 41 病床呼叫系统输入地址表输入点名称输入点名称X0病房一号床呼叫信号X22复位病房一号床呼叫信号X1病房一号床呼叫信号X23复位病房一号床呼叫信号X2病房一号床呼叫信号X24复位病房一号床呼叫信号X3

43、病房一号床呼叫信号X25复位病房二号床呼叫信号X4病房一号床呼叫信号X26复位病房二号床呼叫信号X5病房二号床呼叫信号X27复位病房二号床呼叫信号X6病房二号床呼叫信号X30复位病房二号床呼叫信号X7病房二号床呼叫信号X31复位病房二号床呼叫信号X10病房二号床呼叫信号X32复位病房三号床呼叫信号X11病房二号床呼叫信号X33复位病房三号床呼叫信号X12病房三号床呼叫信号X34复位病房三号床呼叫信号X13病房三号床呼叫信号X35复位病房三号床呼叫信号X14病房三号床呼叫信号X36复位病房三号床呼叫信号X15病房三号床呼叫信号X37病房一烟雾指标信号开关X16病房三号床呼叫信号X40病房二烟雾指

44、标信号开关X17退房按钮X41病房三烟雾指标信号开关X20复位病房一号床呼叫信号X42登记按钮X21复位病房一号床呼叫信号X43重病登记按钮表 42 病床呼叫系统输出地址表 输出点名称输出点名称Y0病房一号床呼叫显示Y33病房三号床重病呼叫显示Y1病房一号床呼叫显示Y34病房三号床重病呼叫显示Y2病房一号床呼叫显示Y35病房三号床重病呼叫显示Y3病房一号床呼叫显示Y36病房三号床重病呼叫显示Y4病房一号床呼叫显示Y37重病患者呼叫铃声Y5病房二号床呼叫显示Y40病房一门口指示灯Y6病房二号床呼叫显示Y41 病房二门口指示灯Y7病房二号床呼叫显示Y42 病房三门口指示灯Y10病房二号床呼叫显示Y

45、43 数码管一B1（7段）Y11病房二号床呼叫显示Y44 数码管一B2（7段）Y12病房三号床呼叫显示Y45 数码管一B3（7段）Y13病房三号床呼叫显示Y46 数码管一B4（7段）Y14病房三号床呼叫显示Y47 数码管一B5（7段）Y15病房三号床呼叫显示Y50 数码管一B6（7段）Y16病房三号床呼叫显示Y51 数码管一B7（7段）Y17普通病者呼叫铃声Y52 数码管二A1（解码型）Y20病房一号床重病呼叫显示Y53 数码管二A2（解码型）Y21病房一号床重病呼叫显示Y54 数码管二A3（解码型）Y22病房一号床重病呼叫显示Y55 数码管二B1（解码型）Y23病房一号床重病呼叫显示Y56

46、数码管二B2（解码型）Y24病房一号床重病呼叫显示Y57 数码管二B3（解码型）Y25病房二号床重病呼叫显示Y60 数码管二B4（解码型）Y26病房二号床重病呼叫显示Y61 数码管二B5（解码型）Y27病房二号床重病呼叫显示Y62房间一烟雾报警Y30病房二号床重病呼叫显示Y63房间二烟雾报警Y31病房二号床重病呼叫显示Y64房间三烟雾报警Y32病房三号床重病呼叫显示4.2 原理图根据本课题的控制要求和安全要求，设计系统原理图如图4-1所示。图 4-1 病床呼叫系统原理图4.3 呼叫控制面板根据本课题的控制要求和安全要求，所设计的程序按照图42所示的呼叫控制面板草图，以达到本系统的最佳设计要求和

47、完成系统的最终设计。图 4-2 病床呼叫系统呼叫控制面板4.4 住院部示意图根据本课题的控制要求和安全要求，所设计的程序按照图43所示的住院部示意图，以达到本系统的最佳设计要求和完成系统的最终设计。图 4-3 病床呼叫系统住院部示意图4.5 梯形图4.5.1 PLC梯形图概述PLC是专门为工业控制而开发的装置，其主要使用者是工厂广大电气技术人员，为了适应他们的传统习惯和掌握能力，通常PLC不采用微机的编程语言，而常常采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程。国际电工委员会（IEC）1994年5月公布的IEC1131-3（可编程控制器语言标准）详细地说明了句法、语义和下述5种编程语言：功能表

48、图（sequential function chart）、梯形图（Ladder diagram）、功能块图（Function black diagram）、指令表（Instruction list）、结构文本（structured text）。梯形图和功能块图为图形语言，指令表和结构文本为文字语言，功能表图是一种结构块控制流程图。梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。采用梯形图程序设计语言，这种程序设计语言采用因果关系来描述事件发生的条件和结果，每个梯级是一个因果关系。在梯级中，描述事件发生的条件表示在左面，事件发生的结果表示在右面。梯形图程序设计语言是最常用的一

49、种程序设计语言，它来源于继电器逻辑控制系统的描述。在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉。因此，由这种逻辑控制技术发展而来的梯形图受到欢迎，并得到广泛的应用。梯形图程序设计语言的特点是：1 与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；2 与原有继电器逻辑控制技术相一致，易于掌握和学习；3 与原有的继电器逻辑控制技术的不同点是：梯形图中的能流（Power Flow）不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，因此应用时需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对待。梯形图是使用得最多的图形编程语言，被称为PLC的第一编程语言。梯形图与电器控制系统的电路图很相似，具

50、有直观易懂的优点，很容易被工厂电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。梯形图常被称为电路或程序，梯形图的设计称为编程。4.5.2 PLC梯形图图 4-4 病床呼叫系统梯形图4.6 指令表图 45 病床呼叫系统指令表结 论本系统旨在能够实现病患与医务人员之间对于病情信息的双向交互从而实现医院病房的科学化、人性化管理。并且要清楚的是本系统所涉及的对象是病患，所以一切应从病患的角度考虑充分满足病患的需要。分析完控制对象，明白了控制要求，接下来应对PLC的型号进行选择。PLC分为整体式与模块式2种结构。整体式（又称箱体式）结构的PLC由中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出（I/O）单元、电源电路和

51、通信端口等组成，并将这些组装在同一机体内。这种结构的特点是结构简单、体积小、价格低、输入/输出点数固定、实现的功能和控制规模固定，但灵活性较低；模块式（又称组合式）结构的PLC是将中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出（I/O）单元、电源电路和通信端口等分别做成相应的模块，应用时将这些模块根据控制要求插在机架上，各模块间通过机架上的总线互相联系。其中PLC的CPU和存储器设计在一个模块上，有时把电源也放在这一模块上，该模块在总线上的安装位置一般是固定的。模块式的PLC安装完成后，需进行登记，以便PLC对安装在总线上的各模块进行地址确认。模块式的特点是系统构成的灵活性高。可以构成不同控制规模和

52、功能的PLC。根据控制要求和使用的实际条件进行主程序的编写，之后就是编写远程I/O程序。这段程序用来进行模拟屏上显示设备的运行情况和模拟数据采集等功能。谢 辞本文是在李素芳老师的悉心指导下完成的。导师为论文课题的研究提出了许多指导性的意见，为论文的撰写、修改提供了许多具体的指导和帮助。李老师的严谨治学、不断探索的科研作风，敏锐深邃的学术洞察力，孜孜不倦的敬业精神，给我留下了深刻的印象，使我受益良多。在本文结束之际，特向我敬爱的导师李素芳老师致以最崇高的敬礼和深深的感谢！经过近段的努力，我顺利的完成了我的毕业设计。这份毕业设计既是对过去三年所学知识的总结，又是对自己知识的提高的良机。实践是最好的

53、老师。通过毕业设计，一方面可以发现自己的不足，纠正学习中的错误；另一方面又可以积累丰富的知识，吸取别人好的方法和经验，增强对复杂问题的解决能力，摸索出一套解决综合问题的方法，为自己以后的工作和学习打下坚实的基础。毕业设计中既动脑、又动手，是一个理论与实际结合的过程。仅仅有理论是不够的，更重要的是实践经验。对设计方案的优越化，也需要我们综合各方面的因素考虑，尤其是实际，最后我还想向教育我、支持我的各位老师及帮助过我的各位同学朋友表以真挚的谢意！参考文献1可编程控制应用技术，胡学林主编，高等教育出版社，2001年23-312PLC原理及应用技术，汤自春主编，高等教育出版社，2006年11-123可

54、编程序控制器应用技术，廖常初主编，重庆大学出版社，2004年41-464PLC应用及维修技术，张万忠等主编，化学工业出版社，2006年79-805PLC应用开发技术与工程实践，求事科技主编，人民邮电出版社，2005年51-526PLC分析与设计应用，高鸿斌等主编，电子工业出版社，2004年63-707可编程控制器原理及系统设计，丁庆广主编，清华大学出版社，2004年6-78可编程控制器在工业控制中的应用，丁炜等主编，化学工业出版社，2004年35-389可编程控制器应用与实验，陈定明主编，高等教育出版社，2004年23-2510可编程控制器原理及程序设计，崔亚军主编，电子工业出版社，1993年

55、78-8911可编程控制器应用技术，田瑞庭主编，机械工业出版社，1993年16-2012可编程序控制器应用指南，易传禄主编，上海科普出版社，2002年913可编程序控制器原理及应用，钟肇新等编，华南理工大学出版社，2005年5614现代电气及PLC应用技术，王永华主编，北京航空航天大学出版社，2005年46-4915三菱FX系列可编程控制器编程手册，三菱电机自动化有限公司编，2000年3416变频器基础及应用，刘伟强等主编，冶金工业出版社，2004年226-23017变频器调速技术与应用，李良仁主编，电子工业出版社，2004年117-11818变频器调速技术与系统应用，丁斗章主编，机械工业出版

56、社，2005年50-5219变频器原理及应用，王伟等主编，机械工业出版社，2005年90-10120变频调速系统设计与应用，王树主编，机械工业出版社，2005年4521三菱FR-500系列变频器基础，三菱电机自动化有限公司编，2000年外文资料译文PLC technique discussion and future developmentAlong with the development of the ages, the technique that is nowadays is also gradually perfect, the competition plays more more

57、 strong; the operation that list depends the artificial has already cant satisfied with the current manufacturing industry foreground, also cant guarantee the request of the higher quantity and high new the image of the technique business enterprise.The people see in produce practice, automate broug

58、ht the tremendous convenience and the product quantities for people up of assurance, also eased the personnels labor strength, reduce the establishment on the personnel. The target control of the hard realization in many complicated production lines, whole and excellent turn, the best decision etc.,

59、 well-trained operation work, technical personnel or expert, governor but can judge and operate easily, can acquire the satisfied result. The research target of the artificial intelligence makes use of the calculator exactly to carry out, imitate these intelligences behavior, moderating the work thr

60、ough persons brain and calculators, with the mode that persons machine combine, for resolve the very complicated problem to look for the best pathWe come in sight of the control that links after the electric appliances in various situation, that is already the that time generation past, now of after use in the mold a perhaps simple equipments of grass-roots control that the electric appliances can do for the low level only;And the PLC emergence also became the epoch-making topic, adding the vivid software control through a very and stable hardware, making