毕业设计（论文）用PLC实现医院呼叫器的控制

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1、 毕 业 设 计（论 文）论文题目： 用PLC实现医院呼叫器的控制 指导老师： 职 称： 教授 学生姓名： 学 号: 专 业： 电子信息工程 毕业论文（设计）任务书学生姓名专业班级电信系09级指导教师论文题目用PLC实现医院呼叫器的控制研究的目标、内容及方法目标：用PLC实现医院呼叫器的控制内容：(1)可以实现任意病房随时呼叫，每次呼叫时间为15秒，15秒之内如果有人应答，则呼叫显示及铃响停止；如果没人应答，15秒之后呼叫显示及铃响停止。(2)任意病房有呼叫时都可实现呼叫显示及铃响。(3)如果同时有几个病房床位同时呼叫，则按床位编号小的优先应答。(4)具备紧急停车及错误报警。方法：（1） 软件

2、，硬件配合完成该控制系统。（2） 理论联系实际，以实物作为参考物。 分阶段完成的工作（1）查资料，列举方案 11年7月（2）实验验证阶段 9月上半月（3）硬件装配并验证 10月上半月（4）编写软件并调试 10月上半月（5）准备毕业论文书写，答辩 11月系(部）主 任意 见 甘肃畜牧工程职业技术学院毕业设计开题报告题 目：用PLC实现医院呼叫器的控制系 部：电子信息工程系专 业：电子信息工程技术班 级：电子信息09.01学生姓名： 学 号：指导老师：日 期：2011.8.22(本报告一式三份，一份交指导教师，一份存系上，一份存学生设计档案袋) 一、课题来源省级科研项目实现医院呼叫器控制的研究的子

3、课题。二、设计目的和意义 研究目的设计一个用PLC编程语言控制的医院呼叫器。程序实现当有病人呼叫时，医生能够及时到达病人身边进行护理治疗。具备病人所在病房及床位号的显示。通过对医院呼叫器的编程的设计、安装与调试，熟练掌握各种PLC程序编程方法、调试方法、以及各种电路的接线，熟悉PLC软件编程的操作方法等知识。通过对系统设计结果的理论分析，加强理论联系实际的工作能力，对加强PLC编程控制电路原理与技术方法的掌握，得到全面的、系统的训练，为今后从事本专业工作奠定坚实的技术基础。 研究意义医院呼叫器PLC编程控制系统是一个典型的PLC编程控制系统，过去医院的呼叫器控制系统采用的是继电接触器控制系统。

4、由于系统点触多，工作可靠性差，所以人们又研制了单片机控制系统。但是，单片机控制系统抗干扰能力差。PLC作为一种新型可编程控制器，它具有可靠性高，抗干扰功能强，配套齐全，功能完善，适用性强，维护方便，易于改造等优点。因此，它能够满足呼叫器对电气控制系统的要求。由于PLC具有逻辑运算，计数和定时以及数据输入输出的功能。在呼叫器控制过程中，各种逻辑开关控制与PLC很好的结合，很好的实现了对呼叫器的控制。三、国内外现状和发展趋势医护呼叫系统已经成为医院提高医护服务质量、提高医护人员工作效率和减少医疗事故的一种必不可少的基础设备过去医院的呼叫器控制系统采用的是继电接触器控制系统。PLC是一种替代继电接触

5、器而产生的一种新型的控制设备。PLC在60年代末引入我国时，只用作离散量的控制，其功能只是将操作接到离散量输出的接触器等，最早只能完成以继电器梯形逻辑的操作。 目前，由可编程序控制器和微机组成的医院呼叫器控制系统，正以很快的速度发展着。采用PLC控制的呼叫器可靠性高、维护方便、开发周期短，这种呼叫器运行更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完成更为复杂的控制任务，己成为呼叫系统的发展方向，其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现的。总之， PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，随着PLC应用技术的不断发展，它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠，抗干扰性能增强、机械与电气部件

6、被有机地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。因此，它已经成为呼叫器运行中的关键技术。 四、设计内容、途径及技术路线研究内容：(1)可以实现任意病房随时呼叫，每次呼叫时间为15秒，15秒之内如果有人应答，则呼叫显示及铃响停止；如果没人应答，15秒之后呼叫显示及铃响停止。(2)任意病房有呼叫时都可实现呼叫显示及铃响。(3)如果同时有几个病房床位同时呼叫，则按床位编号小的优先应答。(4)具备紧急停车及错误报警。研究途径：（1）软件硬件配合完成该控制系统。（2）理论联系实际，以实物作为参考物。技术路线：PLC在执行过程前，将PLC的整个输入端子的ONOFF状态写入到输入数据存储器中

7、。在执行程序的过程中，即使输入变化，输入数据存储器的内容也不变，而在下一个周期的输入处理时，写入这种变化。输入滤波器会造成输入响应滞后(约10ms)，如采用数字滤波的输入端子，可以通过程序修改滤波时间。PLC根据程序存储器的指令内容，从输入数据存储器与其他软器件的数据存储器中读出各软器件的ONOFF状态，从0步开始进行顺序运算，每次将结果写入数据存储器。因此，各软器件的数据存储器随着程序的执行逐步改变内容。而且，输出继电器的内部触点可利用输出数据存储器的内容执行。 五、设计工作的主要阶段、进度和指标阶段起始日期进度第一阶段11年7月查资料,列举方案第二阶段9月上半月实验验证阶段第三阶段10月上

8、半月硬件装配并验证第四阶段11月准备毕业论文书写、答辩六、最终目标及完成时间所设计的可编程控制器，当有病房床位呼叫时，根据病床发出的护士站的蜂鸣器发出的短促音与呼叫信号对应的指示灯闪烁的求救信号，PLC根据输入端口执行存储器的指令内容，从0步开始进行顺序运算，通过输出端口显示最终的结果。在实验室试验台上实验验证。20年月完成论文“用实现医院呼叫器的控制”。七、现有条件及必须采取的措施学院PLC实验室拥有可编程控制器实验台。 必须措施：尽可能少的占用的外部资源。八、协作单位及要解决的主要问题协作单位：学院PLC实验室。所要解决本课题的主要问题是：基于PLC的医院呼叫器编程控制的开发和仿真，以及P

9、LC的设计、制作和调试。九、指导教师审核意见指导教师签名年 月 日十、系毕业设计(论文)领导小组意见组长签名年 月 日摘 要信息化时代的发展，智能化的医院建设的将目前国内外先进的计算机技术、通信技术、网络技术、信息技术、自动化控制技术、办公自动化技术等运用在医院中。而目前国内外的呼叫器系统都选用无线网络，受到地域的限制和环境的限制。信号接收不是很好，这样有可能病人会呼叫不到医生，造成病人病情的恶化。无线网络当然也有它的好处，呼叫方便，在一定的地域内可以随时呼叫医生，以便医生及时到达病人身边进行护理治疗。为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时，能够方便地了解各病房的情况，实现

10、医院对全院的病房科学化管理。采用PLC可编程控制器替代单片机作为核心控制件，设计实现新型PLC病床呼叫系统。本文采用的PLC可编程控制器构成的病床呼叫系统结构更简单，更易于管理，可编程控制器病床呼叫系统可以及时，准确的实现病房呼叫管理，具有良好的应用前景。关键词：病房呼叫系统 PLC 病房管理AbstractThe age of information, intelligent current hospital building will be advanced in computer technology, communication technology, network technolo

11、gy, information technology, automatic control technology, office automation technology Deng Yun Yong in the hospital. The pager system at home and abroad have used the wireless network, subject to geographical constraints and environmental constraints. Signal reception is not very good, so that pati

12、ents may be less than calling a doctor, resulting in deterioration of patient condition. Wireless network of course, has its benefits, call convenient, in a certain area at any time to call a doctor to get timely medical care and treatment of patients is being conducted aroundRich beds call system c

13、ontrol, in meeting rooms and nurses station real-time communication, the ability to easily understand the various wards in the hospital on hospital-wide to achieve the scientific management of the ward. Replaced by single chip programmable logic controller PLC control as a core piece, designed and i

14、mplemented a new call system PLC beds.PLC programmable controller used in this paper constitute the structure of hospital beds call system simpler and easier to manage, PLC beds call system can timely and accurate implementation of call management unit has a good prospect.Key words: Ward Calling Sys

15、tem PLC Ward management引言患者在住院期间，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，是提高医院和病房护理水平的必备设备之一。病床呼叫系统要求及时、准确、可靠，简便可行，利于推广，其性能的优劣直接关系到病员的安危，因此受到各大医院的重视。目前，医院病床呼叫装置大多数由单片机及低压电力线等传输煤质所构成。病床呼叫器作为医院的重要呼叫工具与医院人员的工作和生活日益紧密联系。PLC作为新一代工业控制器，以

16、其高可靠性和技术先进性，在许多领域中得到广泛应用，从而使病床呼叫器由传统的控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为当前医院控制和技术改造的热点之一。本研究从可编程控制器PLC的应用出发，提出一种以PLC为核心的病床呼叫系统。该系统利用PLC特殊的I/O接口，使系统结构更加简单，充分展示了它的特色和应用前景。该系统具有呼叫、灯光报警、振铃、显示排队、优先权设定等功能，可满足医院对病房管理和护理的要求。该系统还可以通过计算机将全院各病房区呼叫子系统连接一起，够成病房监护管理中心，使病区管理更趋规范和合理。第一章 设计任务及要求1.1 任务描述 在很多医院的住院病房里，病房的每一张病床与护士站都

17、需要随时进行联系，通过呼叫器可实现远距离呼叫，以便使病人在急需时向医护人员发出救助信号。 某住院病房有11个房间，每个房间有4张病床，每张病床配有一个呼叫按钮。护士站安装蜂鸣器HA和呼叫指示灯，每个呼叫指示灯对应一个病床的呼叫按钮。1.2 设计任务和要求(1)可以实现任意病房随时呼叫，每次呼叫时间为15秒，15秒之内如果有人应答，则呼叫显示及铃响停止；如果没人应答，15秒之后呼叫显示及铃响停止。(2)任意病房有呼叫时都可实现呼叫显示及铃响。(3)如果同时有几个病房床位同时呼叫，则按床位编号小的优先应答。(4)具备紧急停车及错误报警第二章 绪言2.1 简述多年来，可编程控制器（以下简称PLC）从

18、其产生到现在，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。今天的PLC在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络的各方面能力都已大幅提高，成为工业控制领域的主流控制设备，在各行各业发挥着越来越大的作用。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，是提高医院和病房护理水平的必备设备之一。2.2 PLC的应用特点2.2.1 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

19、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。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PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统将极高的可靠性。2.2.2 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，PLC大多具有完善的数

20、据运算能力，可用于各种数字控制领域。多种多样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。2.2.3 易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易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，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。2.2.4 系统的设计，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

21、短，同时日常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而改变生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量的生产场合。2.3 采用PLC控制的优点(1)在采用PLC控制，主要是用软件实现对其运行的自动控制，可靠性大大提高。(2)控制系统结构简单，外部线路简化。(3)PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。(4)PLC可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。(5)用于群控调配和管理，并提高病床呼叫运行效率。(6)更改控制方案时不需改动硬件接线。第三章 基本方案分析一可编程控制器控制系统设计方法3.1PLC的编程方法3.1.1 图解法编程 图解法是靠画图进

22、行PLC程序设计。常见的主要有梯形图法、逻辑流程图法、时序流程图法和步进顺控法。 (1) 梯形图法：梯形图法是用梯形图语言去编制PLC程序。这是一种模仿继电器控制系统的编程方法。其图形甚至元件名称都与继电器控制电路十分相近。这种方法很容易地就可以把原继电器控制电路移植成PLC的梯形图语言。这对于熟悉继电器控制的人来说，是最方便的一种编程方法。 ( 2) 逻辑流程图法：逻辑流程图法是用逻辑框图表示PLC程序的执行过程，反应输入与输出的关系。逻辑流程图法是把系统的工艺流程，用逻辑框图表示出来形成系统的逻辑流程图。这种方法编制的PLC控制程序逻辑思路清晰、输入与输出的因果关系及联锁条件明确。逻辑流程

23、图会使整个程序脉络清楚，便于分析控制程序，便于查找故障点，便于调试程序和维修程序。有时对一个复杂的程序，直接用语句表和用梯形图编程可能觉得难以下手，则可以先画出逻辑流程图，再为逻辑流程图的各个部分用语句表和梯形图编制PLC应用程序。 (3) 时序流程图法：时序流程图法使首先画出控制系统的时序图（即到某一个时间应该进行哪项控制的控制时序图），再根据时序关系画出对应的控制任务的程序框图，最后把程序框图写成PLC程序。时序流程图法很适合于以时间为基准的控制系统的编程方法。 (4) 步进顺控法：步进顺控法是在顺控指令的配合下设计复杂的控制程序。一般比较复杂的程序，都可以分成若干个功能比较简单的程序段，

24、一个程序段可以看成整个控制过程中的一步。从整个角度去看，一个复杂系统的控制过程是由这样若干个步组成的。系统控制的任务实际上可以认为在不同时刻或者在不同进程中去完成对各个步的控制。为此，不少PLC生产厂家在自己的PLC中增加了步进顺控指令。在画完各个步进的状态流程图之后，可以利用步进顺控指令方便地编写控制程序。 3.1.2 经验法编程 经验法是运用自己的或别人的经验进行设计。多数是设计前先选择与自己工艺要求相近的程序，把这些程序看成是自己的“试验程序”。结合自己工程的情况，对这些“试验程序”逐一修改，使之适合自己的工程要求。这里所说的经验，有的是来自自己的经验总结，有的可能是别人的设计经验，就需

25、要日积月累，善于总结。3.1.3 病床呼叫器控制系统设计流程图在系统设计之前,我们对系统的控制流程与设计的步骤做一个思想的统筹,以下是我们的设计一个病床呼叫器控制系统的流程图。开始分析控制要求确定用户I/O设备PLC硬件系统配置配分配I/O点绘制流程表设计梯形图修改程序程序输入PLC软件测试满足要求？整体测试满足要求?交付使用图2-1病床呼叫器控制流程图第四章 病床呼叫系统设计方案4.1 流程图设定统计时间，清除呼叫次数工作时间到否点亮床头和手柄指示灯6s过没开启对讲机，指示灯变为常亮现场出理结束第2次按下吗开始第1次按下呼叫按钮存储呼叫次数医护人员响应，解除报警关闭床头和手柄指示灯YN启动复

26、位按钮YN关断各指示灯、对讲机显示当前时间或消隐呼叫次数加1，并显示护士站显示呼叫病床号通道显示呼叫病床号病房报警灯闪烁启动振铃 4.2 PLC的I/O接线图4.2 梯形图的程序设计4.3 指令语句表4.4 程序调试先将程序输入试验机，再用模拟信号调试，调试成功后再投入使用，再模拟调试时，我们最常用的是输入短接法调试。用输入短接法调试程序用一根导线将电”+”和PLC输入端的COM端短接；另用一根导线的一端接电源“-”,另一端做活动端。将一根活动端与00000短接，观察到所对应的HL灯亮，然后将活动端与00001接通。4.5 工作过程当一号病房一号床位需要帮助时，他可以按下按钮即0000，他所在

27、床位的继电器线圈就会得电，它的常开触点就会闭合，即1000闭合，然后TIM000同时开始计时，同时一号病房的等就会发亮，即1002得电，同时蜂鸣器也会想起，即1015得电，同时医护室所对应的病床的等也在闪烁，即1003得电。当医护人员接到信号，他们可以按下复位按钮即0004，使信号停止呼叫。然后等就熄灭，蜂鸣器也停止报警。二号病房集散号病房工作原理同上。 结束语本系统主要以PLC为核心，经实验验证，表面呼叫及时、准确、可靠、可以满足医院的病房管理和护理要求，同时充实了病床呼叫系统的控制方式。利用可编程控制器控制，具有接线简单、编程直观、扩展容易等特点。当建筑物的层楼增加时，硬件接线上只需增加楼

28、层，病房相应的输入信号。原来的接线不需改变，软件上只需增加相应楼层，房间，床位的功能，要改动的地方也较少。 致 谢历时将近两个月的查资料、整理材料、写作论文，今天终于可以顺利的完成论文的最后的答辩了。时光匆匆飞逝，三年多的努力与付出，随着论文的完成，终于让我在大学的生活得以划下完美的句点。，论文得以完成，谨向我的论文指导老师李贤山教授致以最诚挚的谢意！因为在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都是在李老师的帮助下才得以完成的。短短几次的接触，李老师对我的影响确实如此的深远。他的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人

29、的人格魅力无不影响着我。从论文开题到研究方法的确立，以及研究过程中遇到的各种问题，无不得到李老师的悉心指导，在整个论文完成过程中，李老师指引我的论文的写作的方向和架构，并对本论文初稿进行逐字批阅，指正出其中误谬之处，使我有了思考的方向，他的循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪，他的严谨细致、一丝不苟的作风，将一直是我工作、学习中的榜样。李老师要指导很多同学的论文，加上本来就有的教学任务，工作量之大可想而知，但在一次次的回稿中，精确到每一个字的批改给了我深刻的印象，使我在论文之外明白了做学问所应有的态度。滴水之恩，当以涌泉相报，师恩重于山，师恩难报。我只有在今后的学习、工作中，以锲而不

30、舍的精神，努力做出点成绩，以博恩师一笑。参考文献1 张华林，林达明，无线病房呼叫系统的设计。国外电子元器件，2006.82 梅彬运，熊振国，伍宗富, 基于NRF401 芯片的医院无线护理呼叫系统设计，现代电子技术 ，2007.33 胡学林可编程控制器教程（基础篇）北京：电子工业出版社，20034 张立臣，刘文洲，刘辉煌，一种新型医疗病房用多功能传呼系统 自然科学版 2000.15 田东，医院病房音像监控系统的研究 ,山东理工大学学报；2004.86 孙平 ，总线技术在病房呼叫系统中的应用， 微计算机信息 2002.17 宋军， 将基于PLC6C57的解码器应用于病房呼叫系统 医疗卫生设备 2004.28李全利主编.可编程序控制器及其网络系统的综合应用技术.机械工业出版社,2006 23 图3-1 系统流程图 06