基于PLC医用病房多路呼叫系统的设计
摘要：本设计首先介绍了医院病房多路呼叫系统的工作原理和可编程控制器的基本知识，其中包括PLC的介绍、发展、应用等。基于PLC完成了医院病房多路呼叫系统的设计，并且提出了设计方案；详细分析了硬件、软件的设计过程，其中硬件包括外部接线图、I/O点分配；根据控制原理，呼叫系统流程图，并根据流程图编写程序。最后根据整个设计，进行硬软件调试，调试结果符合控制要求。
本设计采用可编程控制器替代单片机作为核心控制件，设计实现新型智能病床呼叫系统。实验结果表明，用可编程控制器构成的病床呼叫智能系统结构更简单，更易于推广。
关键词： PLC 多路呼叫系统 调试
1 绪论
1.1 课题背景及意义
随着住院病人越来越多，在医院里，为了能及时为患者服务，每张病床的床头都有一个按钮，需要时病人按下床头的按钮，护理站即通过声光报警的方式显示哪一个床位的病人在呼叫，这就是所谓的病房呼叫系统。病房呼叫系统可以用有线连接的方式实现，缺点是布线复杂，维修麻烦。而病房无线呼叫系统则具有安装方便，无需布线等优点，其应用也越来越广。它有以下几个明显的特点：
（1）应用编译码器专用集成电路及单片机进行控制操作，可以实现多点的无线呼叫。
（2）呼叫者按动按钮后，系统在显示呼叫者病床号的同时电路发出报警。
（3）如果有多处呼叫同时进行，先呼叫的信号优先锁存显示，保证系统能够有续的进行。
（4）无线呼叫系统有效的隔离掉电气干扰，增加系统操作的安全可靠性。
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。
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。由于PLC具有独有的特色和应用前景及特殊的I/O接口，使系统构成更加简单。因此，本设计从可编程控制器(PLC)的应用出发,提出了一种以PLC为核心的智能化病床呼叫系统。该系统具有呼叫、振铃、设定、灯光报警等功能,可满足医院对病房管理和护理的要求。该系统还可以通过计算机将全院各病区呼叫子系统进行连接,构成病房监护管理中心,使病区管理更加规范、合理。
而S7-200PLC是德国西门子公司生产的一种小型PLC，但许多功能却达到了大、中型PLC的水平，而价格相对便宜，因此，它一经推出，立即受到了广大的关注。2000年以前，西门子在中国市场的PLC产品主要是大中型PLC，日本的小型PLC占据了中国的大部分市场份额。在S7-200PLC推出后，这种情况得到了明显改变，最近几年来的小型PLC市场上S7-200PLC成为主流产品。
西门子最早小型PLC产品是在上世纪末推出的S7-200CPU21*系列的PLC，但很快就被CPU22*系列的产品所取代了。由于它不仅具有可供选择的多种功能模块和人机界面（HMI），而且还可以很容易地组成PLC网络，系统的集成业非常方便。同时它还具有功能齐全的编程和工业控制组态软件，使在完成控制系统的设计时变得更为简单，几乎可以完成任何功能的控制任务。现在最新版S7-200系列PLC是在2004年推出的，它主要特点是：较高的可靠性、丰富的指令集、丰富的内置集成功能、实时特性强和强大的通信能力。
1.2 PLC的发展和应用
PLC在工业中的应用非常广范，已成为自动化技术的重要组成部分。美国数字设备公司在1969年研制出了世界上第一台可编程逻辑控制器（简称PLC），目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断，计时，计数等顺序控制功能。一直向高性能，高集成，高速度和大容量发展，由于微型PLC的价格便宜，体积小，重量小，能耗低，很适合于单机自动化。PLC是应用面非常广，功能强大，使用方便的通用工业控制装置，输入接口电路中都有很强的抗干扰能力，已成为当代工业自动化的主要支柱之一。而PLC的特点有以下几个方面：
（1）编程简单，使用方便
梯形图是使用的最多的PLC编程语言，其符号与继电器电路原理图相似，梯形图语言形象直观，易学易懂。
（2）控制灵活，程序可变，具有很好的柔性
PLC产品采用模块化形式，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用。
（3）功能强，扩充方便，性能价格比高
PLC可以实现非常复杂的控制功能。如果元件不够，只需要加上扩展单元即可。
（5）维护方便
PLC模块化的系统结构，使操作人员在维修时只需要更换插入式模板或其它易损部件即可完成，既方便又减少了影响系统运行的时间。
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。随着其性能价格比的不断提高，应用范围还在不断扩大，使用情况大致可以归纳为以下几个方面：
（1）开关量的逻辑控制
这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它代替传统的继电器电路，具有“与”、“或”、“非”等逻辑运算的能力，可以实现逻辑运算，用电路的串、并联，进行组合逻辑控制，定时控制与顺序逻辑控制。数字量控制可以用于单台设备的控制，也可以用于多机群控及自动生产线控制，比如印刷机、组合机床、包装生产线、家电行业等都有广泛的应用。
（2）运动控制
现在PLC一般使用专用的运动控制模块，可以用于圆周运动或直线运动；或灵活运用指令，将运动控制与顺序控制功能有机地结合在一起。随着变频器地迅速发展和普及使用，PLC还可以与变频器结合，使运动控制的功能更为强大，并广泛地用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。
（3）过程控制
过程控制是对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环PID控制，通过模拟量I/O模块，实现模拟量和数字量之间的A/D转换和D/A转换。过程控制已经广泛地应用于工业生产、加热炉、锅炉等设备，以及轻工、化工、冶金、热处理、锅炉控制等行业。
（4）数据处理
现代PLC具有数学运算、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析和处理。这些数据可以与存储在存储器中参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或者将它们保存、将打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人柔性制造系统；也可以用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
（5）通信及联网
PLC的通信含PLC间的通信及PLC和其他智能控制设备之间的通信。PLC与其他智能控制设备一起，可以组成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统。
目录
1绪论......................................................1
1.1课题背景及意义......................................1
1.2 PLC的发展及应用....................................2
1.3研究的内容及目标....................................4
2 PLC多路呼叫系统的设计....................................4
2.1 PLC应用设计原则及过程..............................4
2.2方案论证............................................5
2.3系统方案设计........................................5
2.4系统硬件设计........................................7
2.5系统软件设计........................................8
3 系统调试过程及特点.......................................15
3.1 调试运行...........................................15
3.2 系统特点...........................................18
结论.......................................................18
致谢.......................................................19
参考文献...................................................19
参考文献
1 张华林，林达明.无线病房呼叫系统的设计.国外电子元器件，2006.8
2 张万忠，可编程控制器应用技术.北京：化工工业出版社，2005
3 胡学林．可编程控制器教程（基础篇）.北京：电子工业出版社，2003
4 张立臣，刘文洲，刘辉煌.一种新型医疗病房用多功能传呼系统.自然科学版，2000.1
5 田东.医院病房音像监控系统的研究：山东理工大学学报，2004.8
6 张凤珊.电器控制及可编程序控制器.北京：中国轻工业出版社，2001
www.bysj360.com www.bysj360.com/page.asp?id=37 www.bysj360.com/html/4455.html
www.bylw520.net/ www.bylw520.net/html/4498.html www.bylw520.net/html/4500.html
