论文总字数：8195字

摘 要

针对传统病房呼叫系统结构复杂、施工难度大、扩展能力差等问题,我们设计了一款新型病房呼叫系统,该系统采用PLC控制。详细描述了PLC工作原理,依据系统实际功能需要对系统硬件电路和控制程序进行了设计。系统硬件电路设计包括病床呼叫的示意图设计、呼叫控制系统的I/O通道分配设计、PLC的I/O接线图设计。程序控制过程为病人按下呼叫按钮，其所在床头指示灯、护士站与其所对应的指示灯均亮起同时蜂鸣器响，护士按下应答按钮进病房处理，若病人病情紧急，护士按下病房内的紧急协助按钮，请求医师协助，医师办公室所对应的指示灯均亮起同时蜂鸣器响，医师按下应答按钮进入病房。该设计在传统的病房呼叫系统的基础上有了新的突破，传统的病房呼叫系统只能针对护士站进行紧急呼叫而且只能单向呼叫，而该设计可以在此基础上由护士根据病人的紧急状况迅速的呼叫上级，更大程度的保障了病人的生命安全，而且可以实现护士站对病房内病人的呼叫。

关键词：病房呼叫，PLC

Abstract：In view of the complex structure of the traditional call system, the difficulty of construction and the poor expansion of the call system, a new type of ward call system is designed, which is controlled by PLC. The working principle of PLC is described in detail, and the hardware circuit and control program of the system are designed according to the actual function of the system. The hardware circuit design of the system includes the schematic design of the hospital bed call, The procedure control process is for the patient to press the call button. The headlight of the bedside, the nursing station and its corresponding indicator light at the same time, and the nurse presses the response button to enter the ward. If the patient"s condition is urgent, the nurse presses the emergency assistance button in the ward, please ask the doctor to help, the doctor"s office corresponds to the assistance. All the lights are on and the buzzer rings. The doctor presses the answer button to enter the ward. The design has a new breakthrough on the basis of the traditional ward call system. The traditional ward call system can only call for the emergency nursing station. On the basis of this design, the nurse can call the superior quickly according to the patient"s emergency, and ensure the patient"s life safety to a greater degree.

Keywords：Ward call,PLC

目 录

1. 前言 3

2. 可编程控制器(PLC)的特点 4

2.1.1. 硬件的可靠性 4

2.1.2. 编程简单，使用方便 4

2.1.3. 接线简单，通用性好 4

2.2. PLC的工作原理 4

2.3. 采用PLC控制的优点 6

2.4. PLC的编程方法 6

3. 病床呼叫系统设计 8

3.1. 病床呼叫系统设计流程图 8

3.3. 控制要求 9

3.4. 呼叫控制系统的I/O通道分配 10

3.5. PLC的I/O接线图 11

3.6. 梯形图的程序设计 12

4. 仿真 16

4.1. 采用MCGS软件模拟仿真 16

4.2. .工作过程 21

结 论 22

参 考 文 献 23

致 谢 24

前言

病人生病住院期间，会由于各种突发情况不定时的呼叫医生和护士对其进行相应的护理。因此，病床呼叫系统在病人和医护人员之间起着至关重要的作用，能够及时的传递临床信息。病床呼叫系统是病人在需要帮助时，能够发出紧急呼叫、及时的传递病人的呼叫请求给医护人员，并且能够记录相应呼叫信息的重要工具。所以越来越成为当代医院必不可少的设备之一，更有助于提高医院的综合服务水平。呼叫及时，响应准确，应用可靠，操作简单，维护方便，适用范围广等特点已经成为新一代病床呼叫系统最基本的要求。同时，病床呼叫系统性能的优劣不仅关系着医院护理水平质量而且更关系着病人的生命安全，因此近年来备受广泛关注。

目前，传统的医院病房呼叫系统主要是以单片机为核心，应用低压电力线为主要的传输媒介。该设计区别于传统的病床呼叫系统，其采用性能可靠，操作简单，维护方便的可编程控制器PLC为核心，设计了一款能够在病人与医护人员之间双向呼叫的智能化病床呼叫系统。可编程控制器PLC具有特殊的输入输出接口，可以大大的减化硬件结构，使得系统构成更加简单，安装维护方便，具有良好的实用价值和长远的发展前景。灯光报警、发出提示音是该病床呼叫系统的主要功能，可满足医院对病房管理和护理的要求。使病区管理更趋规范和合理。

可编程控制器（PLC）的特点

硬件的可靠性

PLC与一般的控制器相比，其硬件配置中的电子元器件的需求量大大减少，因此硬件的连线也少了，对工艺的要求也降低了。此外，当硬件系统出现故障时，其维修也简便了。可编程控制器PLC可靠的使用性能来源于开发人员所采用的具有针对性的设计，包括系统的冗余、出现短路故障时系统会自动的采取断电保护以及当系统发生故障时对重要信息进行紧急保护等。工业控制日趋智能化自动化因此对可编程控制器PLC的要求越来越高，为了满足更多人群的使用，其拥有比计算机更为简单的设计语言并且用户在编程设计时出现错误的概率极低，大大挺高了工作效率。

编程简单，使用方便

可编程控制器PLC使用方便，主要体现在编程、操作、维护等方面。编程相比于计算机语言它具有简单直白，富有逻辑性等特点，符合一般用户使用要求。此外由于其硬件的可靠性，往往在使用过程中不会出现操作错误。程序修改时，可以对所需更改的编码地址进行检索直接定位，然后进行程序修改。PLC有多种编程语言可供用户选择使用。在众多编程语言中，梯形图编程语言最符合广大使用者的喜好，由于其结构特点与传统的电气原理图具有相似的逻辑。因此对于广大专研电气及自动控制领域的用户而言更容易理解和使用。不仅如此PLC的自我诊断功能使得用户在面对故障时更能准确及时的找出原因进行维护。

接线简单，通用性好

在传统的控制系统中总会出现复杂的接线，在遇到系统整改时往往需要大面积的拆线和接线，从而导致工作人员的工作量加大，生产效率受影响。而编程控制器PLC就弥补了传统控制系统中的不足，用户在构建项目时，只要把提供I/O信号的设备与可编程控制器PLC的I/O端口相连，如此用户在使用过程中接线简单了，工作量也大大降低，免去了传统设备拆、接线的麻烦。可编程控制器具有根据不同控制要求而随意的改变接线网络的内部运算逻辑，如此生产过程就可以随着不同的控制要求随意的去改变，从而提高了企业生产效率，同时也大大凸显出可编程控制器PLC的经济效益。

PLC的工作原理

可编程控制器PLC运行过程分为三个阶段：用户程序输入采样、执行用户程序、输出刷新。可编程控制器PLC一个完整的周期就是将以上三个阶段完成一遍。PLC在整个工作期间，中央处理器CPU按照一定速率快速的进行不断往复的扫描来完成以上三步。

用户程序输入采样

在此阶段，可编程控制器PLC按照一定的速度依次对每个输入口进行扫描，并且依次读取每个输入口所对应数据，然后自动的将扫描的状态和数据存入I/O映象区中。此阶段完成后，自动的进入执行用户程序。在执行程序阶段，如果有新的输入状态或者有新的数据进入，是不会改变原先在I/O映象区中存入的相关状态和数据，依然执行上一段程序。但是不是在任何情况下输入端的输入信号均能被读取，当输入端接受的是脉冲信号时，可编程控制器的扫描周期应该要小于此脉冲信号的宽度，否则输入信号将不被读取。

用户程序执行

在用户程序执行阶段中，可编程控制器PLC按照一定的顺序读取用户程序，对于梯形图而言，系统按照一定的扫描周期和至上往下的扫描路径，依次读取每一行梯形图。在扫描每一行程序时，系统按照从左往右的扫描顺序，依次读取每一项执行指令。在扫描用户程序过程中，系统自动的进行读取和运算操作，先从用户程序中读取由各种控制符号组成的控制线路，然后进行相应的逻辑运算，最后按照新的逻辑运算结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态。在用户程序执行阶段，可编程控制器PLC中，输入端映象区内的数据和状态不轻易被改变，而其他输出端映象区以及系统随机存储器存储区内的数据和状态都会在一个扫描周期中发生改变，而且在整个梯形图程序段中，前一排的程序语句所运行的逻辑结果会对后一排的程序产生作用。后一排的程序，其运算结果只能到下一个扫描周期才能对前面的程序产生作用。

输出刷新

在输出刷新阶段，CPU根据输入输出映象区内相应的状态和数据对输出锁存电路进行刷新，然后在根据输出电路驱动相应的外设。对于整个用户程序而言，系统在执行若干条程序时，如果程序语言的排列顺序不同，那么其执行结果也会不同。

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。

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