基于PLC的病床呼叫器控制系统设计改

第一章绪论

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灯和病房前的灯复位。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）设计该系统的电气控制硬件系统；

（2）PLC选择及其它电器元件的选型；

（3）设计该系统PLC控制梯形图；

（4）进行系统仿真测试，并要有测试记录；

(5) 编辑设计说明书。

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，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被重置。

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1~4床位4个，一号病房复位信号1~4床4个，二号病房呼叫信号1~4床位4个，二号病房复位信号1~4床4个，三号病房呼叫信号1~4床位4个，三号病房复位信号1~4床4个，护士站1~3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1~4号床位显示4个，二号病房1~4号床位显示4个，三号病房1~4号床位显示4个，护士站1~3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1.7~2.5V，工作电流为10~20mA, 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2.4KΩ。

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同步，电铃工作电压为220V的PLC的自带电源。

3.3 病床呼叫系统的组成及工作方式

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。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被重置。出现相应的声、光报警指示，以便提示医护人员尽快赶到现场。

3.4 I/O分配表

表3.1 分配表输入：

3.5系统接线图设计

1号房1床呼叫1号房2床呼叫1号房3床呼叫1号房4床呼叫2号房1床呼叫2号房2床呼叫2号房3床呼叫2号房4床呼叫3号房1床呼叫3号房2床呼叫3号房3床呼叫3号房4床呼叫1号房1床复位1号房2床复位1号房3床复位1号房4床复位2号房1床复位2号房2床复位2号房3床复位2号房4床复位3号房1床复位3号房2床复位3号房3床复位3号房4床复位护士站1

护士站2

护士站3

护士站1号房显示

护士站2号房显示

护士站3号房显示

护士站1号房铃声

护士站2号房铃声

护士站3号房铃声

1号房1床灯

1号房2床灯

1号房3床灯

1号房4床灯

2号房1床灯

2号房2床灯

2号房3床灯

2号房4床灯

3号房1床灯

3号房2床灯

3号房3床灯

3号房4床灯

1号房门灯

2号房门灯

3号房门灯

PLC电器接线图

3.3 系统接线图设计

第四章控制系统的设计4.1 控制程序流程图设计

第五章程序调试和仿真

5.2 仿真

程序测试是检验所设计的程序是否达到了设计的要求。

测试结果：以1号病房1号床为例说明

当1号床病人按下呼叫按键5S内没有按下1号房1号床的复位按键时，按下呼叫按键时，护士站中的1号病房所对应的灯亮，提示护士病人呼叫，5S后1号病房1号床的床头灯亮起，同时1号病房房门灯亮起，提示护士与医生呼叫病人所在的位置。当护士在护士站按下相应的复位按钮时，护士站亮起的灯关闭。

当1号床病人按下呼叫按键5S内按下1号房1号床的复位按键时，按下呼叫按键时，护士站中的1号病房所对应的灯亮起，提示护士病人呼叫，在5S内病人按下复位按键时，护士站亮起的灯关闭，提示护士此次呼叫属于误按。在这种情况下，1号病房1号床的床头灯与1号病房房门灯均都不亮，程序结束。