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1、第一章 引言1.1明确设计内容和要求1.病床呼叫系统控制要求 共有6个病房，每间病房4个床位。每一病床床头均有紧急呼叫按钮及重置按钮，以利病人不适时紧急呼叫； 设每一层楼有一护士站，每一护士站均有该层楼病人紧急呼叫与处理完毕的重置按钮； 每一病床床头均有一紧急指示灯，一旦病人按下紧急呼叫按钮且未在5s内按下重置按钮时，该病床床头紧急指示灯动作且病房门口紧急指示灯闪烁，同时同楼层的护士站显示病房紧急呼叫并闪烁指示灯； 在护士站的病房紧急呼叫中心，每一病房都有编号，用指示灯显示哪一病房先按下病人紧急呼叫按钮，并要具有优先级判别的能力； 一旦护士看见护士站紧急呼叫闪烁灯后，须先按下护士处理按钮以取消
2、闪烁情况，再依病房紧急呼叫顺序处理病房紧急事故，若事故处理妥当后，病房紧急闪烁指示灯和病床上的紧急指示灯方灯被重置。 1.2阐述总体设计思路通过对病床呼叫系统的PLC控制的设计任务和控制要求进行分析，可以初步得出设计方案：该病床呼叫系统由从机、主机等两部分组成。从机( 呼叫源) 即病床按钮，主机包括PLC 及指示灯报警系统。呼叫源每张病床配备一个， 呼叫源一般放在病床床头。患者有呼叫请求时， 按下手持式按钮向护士站呼叫。主机中PLC 工作方式为循环扫描方式， 在系统程序控制下，PLC 顺序读入输入端口各呼叫源的状态, 并且不断地循环扫描。一旦有呼叫按钮按下且未在5秒内按下重置按钮， PLC 立
3、即响应, 通过设置的程序实现对系统的控制：点亮床头指示灯和护士站报警指示灯，并通过报警指示灯指出病房号；同时，病房门口报警指示灯也被点亮。并通过互锁实现优先级别判断的能力（即只有在护士处理完首先呼叫的病床后进行按钮置位后，其他病床方可继续呼叫，以实现优先级）。主机监控系统响应后，将出现相应的光报警指示，以便提示医护人员尽快赶到现场。此外，系统采用主从结构形式后， 主机中的PLC 还可以通过网线与计算机相接，将多个护士站联网构成病房监护管理中心。因此初步选定如下装置：启动/复位开关48个（病床42个、护士站6个）、指示灯36个（病床24个、病房门口6个、护士站6个），并带有计时功能；设计要求PL
4、C控制器为48入/36出，可以选用SIMATIC-S7-200系列的CPU226、三个EM221、两个EM222一个EM223扩展模块。通过互锁实现优先级别判断的能力。 第二章 PLC控制器的选择 SIMATIC S7-200系列是西门子公司的可编程控制器，这一系列产品可以满足多种多样的自动化控制要求，由于具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格以及强大的指令，使得S7-200PLC可以满足小规模的控制要求。此外，丰富的CPU类型和电压等级使其在解决用户的工业自动化问题时，具有很强的是适用性。1台S7-200PLC包括一个单独的S7-200CPU，或者带有各种各样的可选扩展模块。S7-200C
5、PU模块包括一个中央处理单元（CPU）、电源以及数字量I/O点，这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。CPU负责执行程序和存储数据，以便对工业自动化控制任务或过程进行控制；输入和输出是系统的控制点：输入部分从现场设备中采集信号，输出部分则控制泵、电机、以及控也过程中的其他设备；电源向CPU及其所连接的任何设备提供电力；通讯端口允许将S7-200CPU同编程器或其他一些设备连起来；状态信号灯显示了CPU的工作模式（运行或停止），本机I/O的当前状态，以及检查出来的系统错误；通过扩展模块可提供其通讯性能；通过扩展模块可增加CPU的I/O点数（CPU221不扩展）；一些CPU有内置的实时时钟，或添加
6、实时时钟卡；EEPROM卡可以存储CPU程序，也可以将一个CPU中的程序送到另一个CPU中；通过可选的插入式电池盒可延长RAM中的数据存储时间；最大I/O配置。通过对病床呼叫系统的PLC控制的设计任务和控制要求进行分析，确定的设计方案要求PLC控制器为48入/36出，考虑到要留有一些可扩展的单元，故可以选用SIMATIC-S7-200系列的CPU226、三个EM221、两个EM222一个EM223扩展模块。第三章 PLC控制系统设计 3.1 I/O分配表PLC输入点信号名称PLC输出点信号名称I0.01号房1号床重置按钮Q0.01房1床指示灯I0.11房1床开关Q0.11房2床指示灯I0.21
7、号房2号床重置按钮Q0.21房3床指示灯I0.31房2床开关Q0.31房4床指示灯I0.41号房3号床重置按钮Q0.41房门口指示灯I0.51房3床开关Q0.5护士站1房指示灯I0.61号房4号床重置按钮Q1.02房1床指示灯I0.71房4床开关Q1.12房2床指示灯I1.02号房1号床重置按钮Q1.22房3床指示灯I1.12房1床开关Q1.32房4床指示灯I1.22号房2号床重置按钮Q1.42房门口指示灯I1.32房2床开关Q1.5护士站2房指示灯I1.42号房3号床重置按钮Q2.03房1床指示灯I1.52房3床开关Q2.13房2床指示灯I1.62号房4号床重置按钮Q2.23房3床指示灯I1
8、.72房4床开关Q2.33房4床指示灯I2.03号房1号床重置按钮Q2.42房门口指示灯I2.13房1床开关Q2.5护士站3房指示灯I2.23号房2号床重置按钮Q3.04房1床指示灯I2.33房2床开关Q3.14房2床指示灯I2.43号房3号床重置按钮Q3.24房3床指示灯I2.53房3床开关Q3.34房4床指示灯I2.63号房4号床重置按钮Q3.44房门口指示灯I2.73房4床开关Q3.5护士站4房指示灯I3.04号房1号床重置按钮Q4.05房1床指示灯I3.14房1床开关Q4.15房2床指示灯I3.24号房2号床重置按钮Q4.25房3床指示灯I3.34房2床开关Q4.35房4床指示灯I3.
9、44号房3号床重置按钮Q4.45房门口指示灯I3.54房3床开关Q4.5护士站5房指示灯I3.64号房4号床重置按钮Q5.06房1床指示灯I3.74房4床开关Q5.16房2床指示灯I4.05号房1号床重置按钮Q5.26房3床指示灯I4.15房1床开关Q5.36房4床指示灯I4.25号房2号床重置按钮Q5.46房门口指示灯I4.35房2床开关Q5.5护士站6房指示灯I4.45号房3号床重置按钮I4.55房3床开关I4.65号房4号床重置按钮I4.75房4床开关I5.06号房1号床重置按钮I5.16房1床开关I5.26号房2号床重置按钮I5.36房2床开关I5.46号房3号床重置按钮I5.56房3
10、床开关I5.66号房4号床重置按钮I5.76房4床开关I6.0护士站1号房重置按钮I6.1护士站2号房重置按钮I6.2护士站3号房重置按钮I6.3护士站4号房重置按钮I6.4护士站5号房重置按钮I6.5护士站6号房重置按钮3.2 I/O接线图设计3.3 程序流程图护士去对应病房处理护士看见闪烁按下取消闪烁的按钮护士站对应病房灯闪烁病床对应灯亮对应病房灯闪烁5秒内是否重置 定时器5秒计时按下病床开始按钮是 否处理完毕护士按下重置按钮，病床病房灯灭3.4 梯形图设计梯形图设计如下3.5 指令表Network 1 LD I0.1O M0.1AN I0.0= M0.1TON T37, 50Networ
11、k 2 LD T37= Q0.0Network 3 LD I0.3O M0.2AN I0.2= M0.2TON T38, 50Network 4 LD T38= Q0.1Network 5 LD I0.5O M0.3AN I0.4= M0.3TON T39, 50Network 6 LD T39= Q0.2Network 7 LD I0.7O M0.4AN I0.6= M0.4TON T39, 50Network 8 LD T39= Q0.3Network 9 LD T37O T38O T39O T40A SM0.5= Q0.4Network 10 LD T37O T38O T39O T40A
12、 SM0.5AN M0.0AN Q1.5AN Q2.5AN Q3.5AN Q4.5AN Q5.5= Q0.5Network 11 LD I6.0O M0.0LDN Q0.0ON Q0.1ON Q0.2ON Q0.3ALD= M0.0Network 12LD I1.1O M1.1AN I1.0= M1.1TON T41, 50Network 13 LD T42= Q1.0Network 14 LD I1.3O M1.2AN I1.2= M1.2TON T42, 50Network 15 LD T42= Q1.1Network 16 LD I1.5O M0.3AN I1.4= M1.3TON T4
13、3, 50Network 17 LD T43= Q1.2Network 18 LD I1.7O M1.4AN I1.6= M1.4TON T44, 50Network 19 LD T44= Q1.3Network 20 LD T41O T42O T43O T44A SM0.5= Q1.4Network 21 LD T41O T42O T43O T44A SM0.5AN M1.0AN Q0.5AN Q2.5AN Q3.5AN Q4.5AN Q5.5= Q1.5Network 22 LD I6.1O M1.0LDN Q1.0ON Q1.1ON Q1.2ON Q1.3ALD= M1.0Network
14、 23 LD I2.1O M2.1AN I2.0= M2.1TON T45, 50Network 24 LD T45= Q2.0Network 25 LD I2.3O M2.2AN I2.2= M2.2TON T46, 50Network 26 LD T46= Q2.1Network 27 LD I2.5O M2.3AN I2.4= M2.3TON T46, 50Network 28 LD T46= Q2.2Network 29 LD I2.7O M2.4AN I2.6= M2.4TON T47, 50Network 30 LD T47= Q2.3Network 31 LD T44O T45O
15、 T46O T47A SM0.5= Q2.4Network 32 LD T44O T45O T46O T47A SM0.5AN M2.0AN Q0.5AN Q1.5AN Q3.5AN Q4.5AN Q5.5= Q2.5Network 33 LD I6.2O M2.0LDN Q2.0ON Q2.1ON Q2.2ON Q2.3ALD= M2.0Network 34 LD I3.1O M3.1AN I3.0= M3.1TON T48, 50Network 35 LD T48= Q3.0Network 36 LD I3.3O M3.2AN I3.2= M3.2TON T49, 50Network 37
16、 LD T49= Q3.1Network 38LD I3.5O M3.3AN I3.4= M3.3TON T50, 50Network 39 LD T50= Q3.2Network 40 LD I3.7O M3.4AN I3.6= M3.4TON T51, 50Network 41 LD T51= Q3.3Network 42 LD T48O T49O T50O T51A SM0.5= Q3.4Network 43 LD T48O T49O T50O T51A SM0.5AN M3.0AN Q0.5AN Q1.5AN Q2.5AN Q4.5AN Q5.5= Q3.5Network 44 LD
17、I6.3O M3.0LDN Q3.0ON Q3.1ON Q3.2ON Q3.3ALD= M3.0Network 45 LD I4.1O M4.1AN I4.0= M4.1TON T52, 50Network 46 LD T52= Q4.0Network 47 LD I4.3O M4.2AN I4.2= M4.2TON T53, 50Network 48 LD T53= Q4.1Network 49LD I4.5O M4.3AN I4.4= M4.3TON T54, 50Network 50 LD T54= Q4.2Network 51LD I4.7O M4.4AN I4.6= M4.4TON
18、T55, 50Network 52 LD T55= Q4.3Network 53 LD T52O T53O T54O T55A SM0.5= Q4.4Network 54 LD T52O T53O T54O T55A SM0.5AN M4.0AN Q0.5AN Q1.5AN Q2.5AN Q3.5AN Q5.5= Q4.5Network 55 LD I6.4O M4.0LDN Q4.0ON Q4.1ON Q4.2ON Q4.3ALD= M4.0Network 56 LD I5.1O M5.1AN I5.0= M5.1TON T56, 50Network 57 LD T56= Q5.0Netwo
19、rk 58 LD I5.3O M5.2AN I5.2= M5.2TON T57, 50Network 59 LD T57= Q5.1Network 60LD I5.5O M5.3AN I5.4= M5.3TON T58, 50Network 61 LD T58= Q5.2Network 62 LD I5.7O M5.4AN I5.6= M5.4TON T59, 50Network 63 LD T59= Q5.3Network 64 LD T56O T57O T58O T59A SM0.5= Q5.4Network 65 LD T56O T57O T58O T59A SM0.5AN M5.0AN
20、 Q0.5AN Q1.5AN Q2.5AN Q3.5AN Q4.5= Q5.5Network 66 LD I6.5O M5.0LDN Q5.0ON Q5.1ON Q5.2ON Q5.3ALD= M5.03.6程序调试方式及过程说明运用STEP 7-MicroWIN V3.1(西门子S7-200编程软件)编写的梯形图程序，并注意选择对应的PLC型号（CPU224）。编译无错误后使用引出命令将梯形图程序存成后缀为.awl格式的可执行程序文件并保存在你设定的文件夹中（如bchjxt.awl）。打开西门子s7-200仿真程序汉化版，输入密码，设定PLC的CPU型号为CPU224，打开“程序”使用“装载
21、程序”命令将bchjxt.awl程序文件载入仿真程序软件中，点击命令“切换到运行状态”，打开“查看“使用”内存监视“命令输入你所要观察的输入输出的位。通过对仿真程序中指示灯的运行状态的观察来检验程序是否准确，并对错误部分进行修改，完成程序。在程序运行过程中可以配合秒表，手表等器材大概的估计时间的准确性，并实时的对错误的程序段进行标记，以方便后面的修正工作。最好有两个人分工协作对程序校验，以免一个人分心做不同的事而造成不必要的错误。 设计总结 在王老师的指导和自己花了一个多星期时间的努力下，终于把这次的课程设计顺利完成了。这次病床呼叫系统的设计是在我们学完PLC原理与实践理论课程后，进行的一项可
22、编程控制器相关知识综合应用的实践训练。课程设计的过程中，我加深了对PLC理论知识、梯形图、指令表、外部接线图的理解；学会了西门子编程软件及PLC控制仿真软件的使用，在不断的调试各自的程序中，发现了很多存在的问题并进行研究解决。在课程设计之初，刚拿到课题和任务书的我感到无从下手，后来经过自己对课程理论知识的进一步复习及查阅相关资料，同时得到了王老师的细心指导和同学们的热情帮助，才较顺利的完成了此次的课程设计。总的来说，这次关于病床呼叫系统的课程设计整个过程自己收获较大。通过本次课程设计，首先我不仅复习、巩固和验证了自己所学的PLC相关理论知识，而且也初步培养了自己在PLC相关课程设计的基本操作技
23、能与设计能力以及将课堂上所学的理论知识运用于实践中；其次设计过程中所遇到的问题，让自己清楚认识到前期自己所学的知识没理解、掌握的还不是非常牢固，警示了自己今后要加强理论知识的学习；再者让我学会了如何更好的和老师、同学交流、探讨问题，共同学习，相互帮助；最后也是最重要的，这次课程设计让我学会了较基本的设计思路及设计理念，更好的培养了自己认真思考问题、分析问题、思索问题全面性等能力以及对待事情认真、耐心、细致的学习态度。谢辞首先，感谢王老师的培养，让我在各方面都得到了很多的培养，感谢学校给我提供一个好的学习和生活环境让我能学到很多知识。再次，要感谢的是老师在老师的悉心教导我学会了很多，让我大概明白
24、机电一体化是怎么回事。在整个课程设计中，虽然他老师很忙碌，但还能在他繁忙的工作中抽出大量时间来指导我们的设计工作。而且老师的教导很准确，总能一针见血来分析问题和指出出我们设计中的症结虽在。同时，他对我们严格要求使我能够高标准要求自己，让自己获得很多新的知识。最重要的是老师他严谨钻研的精神深深的感染了我，让我知道作为一个机电人应有的精神和对工作的态度。还要感谢我的同组同学，你们有着很好的团队精神，使我能在一个很好的气氛中完成，能在我困惑和失望时给我鼓励和帮助。因为和我做一样的课题，总是和我一起攻坚难题，并总是给我建设性的意见。最后感谢本次所用参考资料的所有作者，感谢你们的研究工作，给我打开了一扇
25、扇机电一体化的科学之窗。让我能更加深刻和更加轻松的理解并完成本次所选课题。参考文献1 史国生.电气控制与可编程控制器技术.北京：化学工业出版社，20042 王永华.现代电气及可编程控制技术.北京：北京航空航天大学出版社，20023 张万忠.可编程控制器应用技术.北京：化学工业出版社，20054 张培志. 电气控制与可编程序控制器. 北京：化学工业出版社,2007.5 张万忠. 可编程控制器应用技术. 北京：化学工业出版社,2002.6 张凤珊. 电气控制及可编程序控制器. 北京：中国轻工业出版社,2001.7 熊葵容. 电器逻辑控制技术. 北京：科技出版社,2002.8 江汉秀等. 可编程控制器及应用. 西安：西安电子科技大学出版社,2000.
