病床呼叫系统设计

摘要

PLC是一个以微机处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程程序的储存器，用以其他内部储存执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机器或生产过程。

本文论述了利用PLC的病床呼叫系统设计，病床呼叫系统PLC控制系统设计了病床呼叫系统的工作原理、控制要求，根据工艺要求，设计出病床呼叫系统的输入、输出端子，其中输入端为38个，输出端为27个，输出输入端总共65个。根据PLC的I/O点数和内存容量选型原则，选择了三菱FX2N-80MR继电器型PLC作为病床呼叫系统的控制器，同时选择了其他电器元件，选择了PLC 的外部接线图。论文然后就设计了病床呼叫系统的程序梯形图。为了验证设计的正确性，运用三菱GX-Developer仿真软件进行程序仿真。仿真结果证明，设计能够有效的保证病床呼叫系统的有效运行。

关键词：病床呼叫系统；可编程控制器；GX-Developer

目录

1 引言 (1)

1.1 课程设计的目的 (1)

1.2 课程设计内容及实现目标 (1)

2 系统总体方案设计 (2)

2.1 系统硬件配置及组成原理 (2)

2.2 系统输入输出点分析 (3)

2.3 PLC选型 (3)

2.4 系统硬件接线图设计 (4)

3 PLC控制软件设计 (5)

3.1 系统变量定义及I/O地址分配表 (5)

3.2 控制程序流程图设计 (6)

3.3 PLC控制程序设计 (7)

3.4 控制程序时序图设计 (7)

3.4.1 部分程序 (7)

3.4.2 未按重置按钮 (8)

3.4.3 按重置按钮 (8)

4 系统调试及结果分析 (9)

4.1 系统仿真调试 (9)

4.2 仿真结果 (9)

4.3 结果分析 (11)

5 设计总结 (12)

参考文献 (13)

致谢 (14)

附录 (15)

1 引言

1.1 课程设计的目的

这次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复位，在处理完后再在病床

前的开关将病床及病房的灯复位。

1.2 课程设计内容及实现目标

(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可被重置。

2 系统总体方案设计

2.1 系统硬件配置及组成原理

通过对病床呼叫系统的PLC控制的设计认为和控制要求进行分析，可以初

步得出设计方案：该病床呼叫系统由主机、从机等两部分组成。从机（呼叫源）即病床按钮，主机包括PLC以及指示灯报警系统。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

端口个呼叫源的状态，并且不断地循环扫描。一旦有呼叫按钮按下且5秒内没

有按下重置按钮，PLC立即响应，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，病床门

口报警指示灯也被点亮。并通过互锁实现优先级别判断能力。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连，将多个

护士站联网构成病房监护管理中心。

PLC种类繁多，但其组成结构和工作原理基本相同。用可编过程控制器实

施控制，其实质是按一定算法进行输入输出变换，并将这个变换予以物理实现，应用于工业现场。PLC专为工业现场应用而设计，采用了典型的计算机结构，

它主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入输出接口电路等组成。由于

本课程设计的输出端需要38个，所以PLC选取三菱FX2N-80MR,24VDC,输入单

元为40点，PLC的结构框图如下图所示。

图1 PLC的结构框图

2.2 系统输入输出点分析

当一号病房一号床位需要帮助时，他可以按下按钮即x0，他所在床位的继

电器线圈就会得电，它的常开触点就会闭合，即m12闭合，然后t0同时开始计时，同时一号病房的等就会发亮，即y4得电，同时医护室所对应的病床的灯也在闪烁，即y20得电。

当医护人员接到信号，他们可以按下复位按钮即x30，使信号停止呼叫。

然后医护站灯就熄灭，之后到病人那里解决并按下床头重置按钮x1。其他床位

工作原理同上。

当同时有多个人在呼叫时，医护人员如果来不及按复位按钮，则各个病床

对应的灯会一直亮，之至医护人员提供帮助并按下重置按钮。

2.3 PLC选型

三菱PLCFX2N系列是FX系列PLC家族中最先进的系列。由于FX2n系列具

备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以

为你的工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。开发了各个范围的特殊

功能模块以满足不同的需要----模拟I/O，高速计数器。定位控制达到16轴，脉冲串输出或为J和K型热电偶或Pt传感器开发了温度模块。对每一个FX2n

主单元可配置总计达8个特殊功能模块。综上所述，根据控制系统的要求，从

经济性、实用性和可靠性等方面考虑，本次采用三菱FX2N-80MR型PLC作为控

制系统的核心控制器，本控制器集成了40点输入输出，共有80个数字量I/O 口，而本次控制系统需要36个输入端和27个输出端，所以选用三菱FX2N-

80MR型PLC可以满足课题需要，而且保证了I/O口的使用度量，可以满足控制

系统适当的扩展需求。