明确设计内容和要求
病床呼叫系统控制要求
① 共有6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灯被重置。
阐述总体设计思路
通过对病床呼叫系统的PLC控制的设计任务和控制要求进行分析,可以初步得出设计方案:该病床呼叫系统由从机、主机等两部分组成。从机( 呼叫源) 即病床按钮,主机包括PLC 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 顺序读入输入端口各呼叫源的状态, 并且不断地循环扫描。一旦有呼叫按钮按下且未在5秒内按下重置按钮, 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,病房门口报警指示灯也被点亮。并通过互锁实现优先级别判断的能力(即只有在护士处理完首先呼叫的病床后进行按钮置位后,其他病床方可继续呼叫,以实现优先级)。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接,将多个护士站联网构成病房监护管理中心。
因此初步选定如下装置:启动/复位开关48个(病床42个、护士站6个)、指示灯36个(病床24个、病房门口6个、护士站6个),并带有计时功能;设计要求PLC控制器为48入/36出,可以选用SIMATIC-S7-200系列的CPU226、三个EM221、两个EM222一个EM223扩展模块。通过互锁实现优先级别判断的能力。
PLC控制器的选择
SIMATIC S7-200系列是西门子公司的可编程控制器,这一系列产品可以满足多种多样的自动化控制要求,由于具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格以及强大的指令,使得S7-200 PLC可以满足小规模的控制要求。此外,丰富的CPU类型和电压等级使其在解决用户的工业自动化问题时,具有很强的是适用性。
1台S7-200 PLC包括一个单独的S7-200 CPU,或者带有各种各样的可选扩展模块。S7-200 CPU模块包括一个中央处理单元(CPU)、电源以及数字量I/O点,这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。CPU负责执行程序和存储数据,以便对工业自动化控制任务或过程进行控制;输入和输出是系统的控制点:输入部分从现场设备中采集信号,输出部分则控制泵、电机、以及控也过程中的其他设备;电源向CPU 及其所连接的任何设备提供电力;通讯端口允许将S7-200 CPU同编程器或其他一些设备连起来;状态信号灯显示了CPU 的工作模式(运行或停止),本机I/O的当前状态,以及检查出来的系统错误;通过扩展模块可提供其通讯性能;通过扩展模块可增加CPU的I/O点数(CPU 221不扩展);一些CPU有内置的实时时钟,或添加实时时钟卡;EEPROM卡可以存储CPU程序,也可以将一个CPU中的程序送到另一个CPU中;通过可选的插入式电池盒可延长RAM中的数据存储时间;最大I/O配置。
通过对病床呼叫系统的PLC控制的设计任务和控制要求进行分析,确定的设计方案要求PLC控制器为48入/36出,考虑到要留有一些可扩展的单元,故可以选用SIMATIC-S7-200系列的CPU226、三个EM221、两个EM222一个EM223扩展模块。
PLC控制系统设计
I/O分配表
I/O接线图设计(详见下载)
程序流程图
梯形图设计(详见下载)
指令表(详见下载)
程序调试方式及过程说明
运用STEP 7-MicroWIN V3.1(西门子S7-200编程软件)编写的梯形图程序,并注意选择对应的PLC型号(CPU224)。编译无错误后使用引出命令将梯形图程序存成后缀为.awl格式的可执行程序文件并保存在你设定的文件夹中(如bchjxt.awl)。
打开西门子s7-200仿真程序汉化版,输入密码,设定PLC的CPU型号为CPU224,打开“程序”使用“装载程序”命令将bchjxt.awl程序文件载入仿真程序软件中,点击命令“切换到运行状态”,打开“查看“使用”内存监视“命令输入你所要观察的输入输出的位。
通过对仿真程序中指示灯的运行状态的观察来检验程序是否准确,并对错误部分进行修改,完成程序。
在程序运行过程中可以配合秒表,手表等器材大概的估计时间的准确性,并实时的对错误的程序段进行标记,以方便后面的修正工作。最好有两个人分工协作对程序校验,以免一个人分心做不同的事而造成不必要的错误。
(其余完整详见下载)