任務(wù)一 基于 PLC 的病房呼叫控制系統(tǒng) 一、 國(guó)內(nèi)外研究背景 近年來(lái)， 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 我國(guó)的 PLC 技術(shù)得到了迅速發(fā)展及應(yīng)用。 PLC 控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強(qiáng) ，設(shè)計(jì)和調(diào)試周期較短等優(yōu)點(diǎn)，倍受人們重視，已成為呼叫控制系統(tǒng)中使用最廣泛、也是最收歡迎的控制方式，目前 PLC 廣泛用于傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的技術(shù)改造。 現(xiàn)在 國(guó)內(nèi) 的 有些 醫(yī)院所使用的都是七八十年代安裝的 呼叫控制系統(tǒng)， 接 線 電 路 異常復(fù)雜， 故障率 很 高，維修保養(yǎng)難，效率低，調(diào)速性能指標(biāo)較差，嚴(yán)重影響運(yùn)行質(zhì)量 ，對(duì)醫(yī)院及時(shí)響應(yīng)病人的護(hù)理需求造成了很大困難 ，迫切的需要進(jìn)行現(xiàn)代化改造，以適應(yīng)醫(yī)院的需求。 現(xiàn)代醫(yī)院護(hù)理需要快速及時(shí)地獲知并處理病人的突發(fā)病況，實(shí)現(xiàn)患者在住院的任意時(shí)間可請(qǐng)求醫(yī)生或護(hù)士 進(jìn)行診斷或護(hù)理。用于醫(yī)院病房區(qū)的病人有緊急情況或自己不方知識(shí)目標(biāo)： 1) 熟練使用學(xué)過的指令 2) 掌握 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程 能力目標(biāo)： 1) 依據(jù)工作任務(wù)要求合理制病房呼叫控制系統(tǒng) 的 PLC 端口 I/O 分配 2) 編寫病房呼叫 控制 系統(tǒng) 程序 3）根據(jù)任務(wù)控制要求，正確進(jìn)行電氣接線、運(yùn)行、調(diào)試 素質(zhì)目標(biāo)： 1）樹立正確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，培養(yǎng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的意識(shí)。 2）培養(yǎng)和樹立安全生產(chǎn)、文明操作的意識(shí)。 3）培養(yǎng)創(chuàng)新思維，思考問題要舉一反三 1 便處理的事件時(shí)呼叫醫(yī)生或護(hù)士尋求幫助，醫(yī)生或護(hù)士根據(jù)站內(nèi)指示燈及響鈴獲取求助信息的來(lái)源，并及時(shí)的提供幫助。 研究病床呼叫系統(tǒng)的 PLC 程序設(shè)計(jì)，有利于更好的掌握所學(xué)的相關(guān)課程的知識(shí)。同時(shí)提高自身的學(xué)以致用的能力 。 本設(shè)計(jì)著眼于使用 PLC 設(shè)計(jì)病房呼叫系統(tǒng)，把醫(yī)院每一層的病房呼叫控制系統(tǒng)分割開來(lái)形成一個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng)，有利于簡(jiǎn)化總體的接線，減少故障發(fā)生的概率，加強(qiáng)整個(gè)醫(yī)院呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性。因此，本設(shè)計(jì)著重于實(shí)現(xiàn)一個(gè)樓層的病房呼叫系統(tǒng)，假設(shè)一個(gè)樓層總共有 1 間值班室， 3 間病房，每一間病房有 2 個(gè)床位。每一間病房的門口有緊急指示燈，每個(gè)床位的床頭有呼叫按鈕和復(fù)位按鈕。值班室也有對(duì)應(yīng)每一間病房、每一個(gè)床位的緊急指示燈以及相應(yīng)的處理按鈕，還有一個(gè)蜂鳴器用來(lái)提醒值班人員。 二、 設(shè)計(jì)目標(biāo) ： 1. 系統(tǒng)有停止、啟動(dòng)的功能。 2. 作出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖等。 3. 程序結(jié)構(gòu)與控制功能自行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。 4. 進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)病床呼叫系統(tǒng)的控制要求。 5. 提出至少 2 種實(shí)現(xiàn)方案。 三、 控制要求 1. 系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)指示燈閃爍（點(diǎn)亮 3 秒熄滅兩秒） 5 次。 2. 共有 3 個(gè)病房，每間 病房 2 個(gè)床位。每一病床床頭均有緊急呼叫按鈕及重置按鈕，以利病人不適時(shí)緊急呼叫。 3. 每層樓都有一間值班室，每個(gè)值班室均有該層樓病人緊急呼叫與處理完畢的重置按鈕。 4. 每一病床床頭均有一緊急指示燈，一旦病人按下緊急呼叫按鈕，則該病床床頭緊急指示燈動(dòng)作，若未在 5s 內(nèi)按下重置按鈕時(shí)，則病房門口緊急指示燈 亮，同時(shí)同樓層的值班室顯示病房緊急呼叫 指示燈。 5. 在值 班室的病房緊急呼叫中心，每一病房都有編號(hào)，用指示燈顯示哪一病房 按下病人緊急呼叫按鈕。 6. 一旦護(hù)士看見緊急呼叫 燈 點(diǎn)亮后，須先按下護(hù)士處理按鈕以取消燈亮 情況，再處理病房緊急事故，在護(hù)士到達(dá)指定病房之后（ 1 分鐘的計(jì)時(shí)），病房緊急指示燈和病床上的緊急指示燈自動(dòng)被重置。 2 四、 設(shè)計(jì)思路 1.根據(jù)第一條控制要求“系統(tǒng)有停止、啟動(dòng)的功能”，可以用啟保停程序來(lái)設(shè)計(jì)，但由于還需要有閃爍指示燈，因此還需要一個(gè)額外的閃爍程序。 2.經(jīng)過分析研究，每一間病房的呼叫情況一致，每一個(gè)床位的呼叫情況也一致，因此，只要能夠突破一間病房?jī)?nèi)一張病床的呼叫設(shè)計(jì)，其他病房、其他病床的呼叫設(shè)計(jì)就迎刃而解了。 3.根據(jù) 第二條 可知，本設(shè)計(jì)有兩種設(shè)計(jì)方案，方案一按照順序設(shè)計(jì)，每一間病房、每一張病床都設(shè)計(jì)各 自的程序，再綜合在一起就可以得到整個(gè)系統(tǒng)的完整程序。方案二則是采用子程序調(diào)用的方式來(lái)設(shè)計(jì)。 4.方案一的優(yōu)點(diǎn)是不需要使用難度稍大的子程序調(diào)用指令，也不需要其他的功能指令，按照系統(tǒng)的運(yùn)行順序設(shè)計(jì)即可，不容易出邏輯上的錯(cuò)誤。缺點(diǎn)是略顯繁瑣，需要的I/O 端口多，編寫程序時(shí)容易混淆。 5.方案二的優(yōu)點(diǎn)是只需要編寫一個(gè)特例的程序，其他病房的呼叫可以調(diào)用子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，非常方便。缺點(diǎn)是需要使用功能指令。本設(shè)計(jì)兩種方案都采用，使用對(duì)比的方式來(lái)分析每一種設(shè)計(jì)方案的好壞。 回顧之前學(xué)過的能用到的東西 1. 啟保停程序 2. 閃爍計(jì) 數(shù)程序 3. 定時(shí)器的使用 3 方案一 1 確定 PLC 的 I/O（輸入 /輸出）分配。 I/O 輸入元件 端口號(hào) 說(shuō)明 SB0 I0 系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕 SB1 I1 系統(tǒng)停止按鈕 SB2 I2 一號(hào)病房一號(hào)床位呼叫按鈕 SB3 I3 一號(hào)病房一號(hào)床位復(fù)位按鈕 SB4 I4 一號(hào)病房二號(hào)床位呼叫按鈕 SB5 I5 一號(hào)病房二號(hào)床位復(fù)位按鈕 SB6 I6 二號(hào)病房一號(hào)床位呼叫按鈕 SB7 I7 二號(hào)病房一號(hào)床位復(fù)位按鈕 SB8 I8 二號(hào)病房二號(hào)床位呼叫按鈕 SB9 I9 二號(hào)病房二號(hào)床位復(fù)位按鈕 SB10 I10 三號(hào)病房一號(hào)床位呼叫按鈕 SB11 I11 三號(hào)病房一號(hào)床位復(fù)位按鈕 SB12 I12 三號(hào)病房二號(hào)床位呼叫按鈕 SB13 I13 三號(hào)病房二號(hào)床位復(fù)位按鈕 SB14 I14 值班室一號(hào)病房一號(hào)床位處理按鈕 SB15 I15 值班室一號(hào)病房二號(hào)床位處理按鈕 SB16 I16 值班室二號(hào)病房一號(hào)床位處理按鈕 SB17 I17 值班室二號(hào)病房二號(hào)床位處理按鈕 SB18 I18 值班室三號(hào)病房一號(hào)床位處理按鈕 SB19 I19 值班室三號(hào)病房二號(hào)床位處理按鈕 I/O 輸出 元件 端口號(hào) 說(shuō)明 HL0 Q0 啟停指示燈 HL1 Q1 一號(hào)病房一號(hào)床床頭指示燈 HL2 Q2 一號(hào)病房二號(hào)床床頭指示燈 4 HL3 Q3 一號(hào)病房門口指示燈 HL4 Q4 二號(hào)病房一號(hào)床床頭指示燈 HL5 Q5 二號(hào)病房二號(hào)床床頭指示燈 HL6 Q6 二號(hào)病房門口指示燈 HL7 Q7 三號(hào)病房一號(hào)床床頭指示燈 HL8 Q8 三號(hào)病房二號(hào)床床頭指示燈 HL9 Q9 三號(hào)病房門口指示燈 HL10 Q10 值班室一號(hào)病房一號(hào)床指示燈 HL11 Q11 值班室一號(hào)病房二號(hào)床指示燈 HL12 Q12 值班室二號(hào)病房一號(hào)床指示燈 HL13 Q13 值班室二號(hào)病房二號(hào)床指示燈 HL14 Q14 值班室三號(hào)病房一號(hào)床指示燈 HL15 Q15 值班室三號(hào)病房二號(hào)床指示燈 HL16 Q16 值班室蜂鳴器 2 接線原理圖 根據(jù)工作任務(wù)的控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，并繪制 PLC 系統(tǒng)接線原理圖，如圖所示。 3 分析任務(wù)的工作過程，確定控制流程圖。 PLC 運(yùn)算指令實(shí)現(xiàn) 病房呼叫系統(tǒng) 控制流程圖見下圖 3-5-4 所示。通過控制流程圖，將整個(gè) 病房呼叫 控制系統(tǒng)的程序?yàn)槿舾刹?，并確定每一步的轉(zhuǎn)換條件，以便易于編寫梯 形圖程序。 4、根據(jù)前面設(shè)計(jì)的 PLC 病房呼叫控制系統(tǒng) 的流程圖，可以清楚看出 病床呼叫 時(shí)，控制系統(tǒng)的信號(hào)狀態(tài)的變化，從而編制 PLC 梯形圖程序 。 (1)系統(tǒng)啟動(dòng)、停止閃爍程序 5 (2)病房 1 呼叫 6 7 (3)病房 2 呼叫程序 8 (4)病房 3 呼叫程序 9 5、按照 病房呼叫 控制系統(tǒng)的硬件接線原理圖，進(jìn)行 PLC 端口部分 I/O 硬件接線，并將編輯的梯形圖程序下載運(yùn)行，調(diào)試符合任務(wù)控制要求。 在教師的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)下進(jìn)行通電調(diào)試，驗(yàn)證程序運(yùn)行是否符合控制要求。如果運(yùn)行出現(xiàn)異常，每組負(fù)責(zé)編程同學(xué)應(yīng)積極調(diào)試， 重新運(yùn)行，同時(shí)負(fù)責(zé)硬件安裝接線同學(xué)應(yīng)積極配合檢查，直到系統(tǒng)運(yùn)行正常，符合控制要求，接受教師任務(wù)評(píng)價(jià)和驗(yàn)收。 完成工作任務(wù)評(píng)價(jià)表： 表 3-5-6 工作任務(wù)評(píng)價(jià)表 主要內(nèi)容 考核要求 配分 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 得分 根據(jù)任務(wù)要求，分配 PLC 的I/O 地址，并列出地址分配表。根據(jù)15 輸入 /輸出分配不合理，每出現(xiàn)一處地址遺漏或錯(cuò)誤扣 1 分； 控制流程圖設(shè)計(jì)不合理 10 硬件安裝 程序設(shè)計(jì) 給定要求，設(shè)計(jì)PLC 控制停車場(chǎng)車位流程圖 或錯(cuò)誤，每處扣 2 分，畫法不規(guī)范，每處扣 1 分 根據(jù) PLC 的I/O 地址分 配表，設(shè)計(jì) PLC 外部硬件接線原理圖，并能正確安裝接線，接線要正確、緊固、美觀。 20 PLC 的外部硬件接線原理圖設(shè)計(jì)不正確，每出現(xiàn)一處錯(cuò)誤扣 2 分，并按照錯(cuò)誤設(shè)計(jì)進(jìn)行硬件接線每處加扣 2 分； 接線不緊固、不美觀、每處扣 2 分； 連接點(diǎn)松動(dòng)、遺漏，每處扣 0.5 分； 損傷導(dǎo)線絕緣或線芯，每根扣 0.5 分； 設(shè)計(jì)梯形圖程序，并熟練操作計(jì)算機(jī)輸入 PLC程序；按照被控制設(shè)備的動(dòng)作要求進(jìn)行模擬調(diào)試，達(dá)到控制要求 50 編程軟件應(yīng)用不熟練，不會(huì)用刪除、插入、修改等指令，每處扣 2分，程序下載運(yùn)行后，1 次試車不成功口 8 分， 2 次不成功口 15 分， 3 次不成功口30 分 安全操作 文明協(xié)作 正確使用工具和無(wú)操作不當(dāng)引起設(shè)備損壞，遵守國(guó)家相關(guān)專業(yè)安全文