1、可编辑版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：病床呼叫系统；PLC；病房管理18 / 21目录第一章绪论11.1 病床呼叫系统的概念11.2 呼叫系统的存在价值11.3 呼叫系统的现状11.4 病床紧急呼叫系统的特点1第二章设计任务及要求32.1 设计任务32.2 设计要求32.3 PLC的选

2、型42.4 警报灯的选择4第三章系统总体方案设计63.1 PLC简介及工作原理63.2 设计方案说明113.3 病床呼叫系统的组成及工作方式123.4 I/O分配表133.5系统接线图设计15第四章控制系统的设计164.1 控制程序流程图设计164.2 病床呼叫系统时序图174.3 程序设计如图184.4 创新设计内容24第五章程序调试和仿真255.1 调试255.2 仿真25第六章结论与体会29致谢30参考文献31附录一32附录二33可编辑版第一章 绪论1.1 病床呼叫系统的概念病房呼叫系统,简称呼叫仪或请护仪,它的作用是将病人的求助请求迅速而准确地通知医护人员,以便及时进行处治。它的使用既可方便病人,又可减少医护人员的巡查次数,减轻其劳动强度,因而在临床上得到普遍的应用。1.2 呼叫系统的存在价值患者在住院期间,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水平的必备设备之一。病床呼叫系统要求

3、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,因此历来受到各大医院的普遍重视。1.3 呼叫系统的现状目前,医院病床呼叫装置大多由单片机及低压电力线等传输媒质所构成,采用数字电路。一般都具有声光报警功能,医护人员能够及时了解病人的请求。病床呼叫系统的主机一般都设置在护士值班室,主机通过导线与各病房病床的终端呼叫器相连,因此病房和值班室之间需要大量的连线,布线施工麻烦、成本也高。1.4 病床紧急呼叫系统的特点医院病房中使用的呼叫装置有无线式和有线式两种形式。其中,有线式一般是采用单片机作为核心控制部件。本研究提出的呼叫系统也属于有线式,但是核心部件为PLC,该系统主要解决了目前呼叫系统中存在的以下问题：无线式呼叫系统由于需要发射和接收两个系统,存在传输距离、可靠性、设备体积与价格、占用无线频道资源以及发射的电磁波可能会影响医疗设备的正常使用等问题。因此,目前医院中很少采用。单片机构成的呼叫系统如果采用低压电力线作为传输媒质,必须解决信息衰减、电平转换、信息耦合、滤波等问题,使得外围接口电路非常复杂。在软件设计上还要确定单片机与外设之间的通信方式,以保证在任意时刻只

4、要有呼叫源发出请求系统立刻响应。软件设计和硬件设计的繁琐,给开发和维护带来了极大不便。近年来, PLC的功能不断趋向于计算机化,价格不断下降,体积不断缩小。特殊的I/O接口可以使呼叫按钮直接与PLC输入相接,输出可以直接带报警器显示装置等。与计算机联网通信十分方便。独具特色的编程方式,非常易于普及。PLC的应用已不再局限于工业控制领域,在其他控制领域也获得广泛应用。第二章 设计任务及要求2.1 设计任务本课程设计主要用于医院病务区的病人有紧急或自己不方便的事件时呼叫护士站寻求帮助,护士根据站内指示灯及响铃获取求助信息的来源,并能及时的给其提供帮助。护士在站内发现信号时及时将站内灯及响铃复位,在处理完后再在病床前的开关将病床及病学生根据控制要求,明确设计任务,拟定设计方案与进度计划,运用所学的理论知识,进行病床呼叫系统运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计,提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2运用功能指令进行PLC控制程序设计；3程序结构与控制功能自行创新设计；4进行系统调试,实现病床

5、呼叫系统的控制要求。房的灯及铃复位。2.2 设计要求1共有3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。2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。3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。4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。5一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闪烁情况,再依病房紧急呼叫顺序处理病房紧急事故。2.3 PLC的选型P根据设计要求可以得知,PLC的输入信号有：一号病房呼叫信号14床位4个,一号病房复位信号14床4个,二号病房呼叫信号14床位4个,二号病房复位信号14床4个,三号病房呼叫信号14床位4个,三号病房复位信号14床4个,护士站13号病房复位信号3个,病床呼叫系统输入信号总共有27个；输出信号有：一号病房14号床位显示4个,二号病房14号床位

6、显示4个,三号病房14号床位显示4个,护士站13呼叫显示6个,输出信号总共有20个。根据I/O信号数量、类型以及控制要求,所以选择FX2N-64MR型PLC,输入单元为64点。2.4 警报灯的选择 警报灯的选择分为两部分,一部分为病房警报灯的选择,另一部分为护士站警报的选择。病房警报灯的选择：考虑到病房警报灯的亮度对病人休息的影响,所以病房警报灯的选择其功率不宜过大,因选择亮度较小功率小的LED灯,所以发光二极管选择型号为：IN4007SOT-23 。发光二极管的压降为1.72.5V,工作电流为1020mA, 其使用的工作电源为PLC自带的24V电源,要发光二极管正常工作得串联一个电阻,根据工作电流以10mA计算与工作电压24V可计算串联的电阻大小为2.4K。护士站警报的选择：因护士站警报灯的选择是要提醒护士有病人呼叫,所以应选择亮度功率较大的警报灯,所以其工作电压使用PLC自带的220V电源,警报灯的选择为：AD38-22B-R/08,其光源为红色LED光,工作电压为AC,DC220V交直流双用,工作电流为18mA,以防值班护士没注意警报灯的提示,另设一铃声警示,便于警报灯与警报铃的

7、同步,电铃工作电压为220V的PLC的自带电源。病床呼叫系统的总体线路设计图见PLC接线图。第三章 系统总体方案设计3.1 PLC简介及工作原理3.1.1 PLC的概述可编程序控制器PLC是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字和模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程可编程序控制器及其有关外部设备,都按易于与工业控制系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。3.1.2 PLC的组成PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块、电源和编程器或编程软件组成,如图3.1所示。 图3.1 PLC控制系统的示意图1、中央处理单元CPUCPU作为整个PLC的核心,起着总指挥的作用。CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成。这些电路通常都被封装在一个集成电路的芯片上。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口电路连接。CPU的功能有以下一些：从存储器中读取指令,执行指令,取下一条指令,处理中断。2、输入输出模块I/O模块I/O模块实际上是P

8、LC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。I/O模块有良好的电隔离和滤波作用。接到PLC输入接口的输入器件是各种开关、按钮、传感器等。PLC的各输出控制器件往往是电磁阀、接触器、继电器,而继电器有交流和直流型,高电压型和低电压型,电压型和电流型。3、编程器编程器用来生成用户程序,并用它进行编辑、检查、修改和监视用户程序的执行情况。手持式编程器不能直接输入和编辑梯形图,只能输入和编辑指令表程序,因此又叫做指令编程器。它的体积小,价格便宜,一般用来给小型PLC编程,或者用于现场调试和维护。使用编程软件可以在计算机的屏幕上直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图程序,并可以实现不同编程语言的相互转换。程序被编译后下载到PLC,也可以将PLC中的程序上传到计算机。程序可以存盘或打印,通过网络,还可以实现远程编程和传送。4、电源PLC一般使用220V交流电源或24V直流电源。内部的开关电源为各模块提供DC5V,12V,24V等直流点与昂。小型PLC一般都可以为输入电路和外部的电子传感器如接近开关提供24V直流电源,驱动PLC负载的直流电源一般由用户提供。5、编程器编程器是PLC的最重

9、要外围设备。利用编程器将用户程序送入PLC的存储器,还可以用编程器检查程序,修改程序,监视PLC的工作状态。除此以外,在个人计算机上添加适当的硬件接口和软件包,即可用个人计算机对PLC编程。利用微机作为编程器,可以直接编制并显示梯形图。3.1.3 PLC的工作方式PLC虽然以微处理器为核心,具有微型计算机的许多特点,但它的工作方式却与微型计算机有很大的不同,微型计算机一般采用等待命令或中断的工作方式,如常见的键盘扫描方式或I/O扫描方式,当有键按下或I/O动作,则转入相应的子程序或中断服务程序,无键按下,则继续扫描等待。PLC采用循环扫描的工作方式,即顺序扫描,不断循环这种工作方式是在系统软件控制下进行的。当PLC运行时,CPU根据用户按控制要求编写好并存于用户存储器中的程序,按序号作周期性的程序循环扫描,程序从第一条指令开始,逐条顺序执行用户的程序直到程序结束。然后重新返回第一条指令,再开始下一次扫描；如此周而复始。实际上,PLC扫描工作除了执行用户程序外,还要完成其他工作,整个工作过程分为自诊断、通讯服务、输入处理、输出处理、程序执行五个阶段。如图3.2所示。 图3.2 PLC循环扫描示意图1、自诊断 每次扫描用户程序之前,都先执行故障自诊断程序。自诊断内容包括I/O部分、存储器、CPU等,并通过CPU设置定时器来监视每次扫描是否超过规定的时间,如果发现异常,则停机并显示出错。若自诊断正常,则继续向下扫描。 2、通讯服务 PLC检查是否有与编程器、计算机等的通讯要求,若有则进行相应处理。3、输入处理 PLC在输入刷新阶段,首先以扫描方式按顺序从输入缩存器中写入所有输入端子的状态或数据,并将其存入内存中为其专门开辟的暂存区输入状态映像区中,这一过程称为输入采样,或是如刷新,随

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