1、第1章 概 述1.1 PLC簡介PLC是一個以微處理器為核心的數字運算操作的電子系統裝置，專為在工業現場應用而設計，它采用可編程序的存儲器，用以在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時/計數和算術運算等操作指令，并通過數字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機械或生產過程。PLC是微機技術與傳統的繼電接觸控制技術相結合的產物，它克服了繼電接觸控制系統中的機械觸點的接線復雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的優點，又照顧到現場電氣操作維修人員的技能與習慣，采用了一套以繼電器梯形圖為基礎的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學；調試與查錯也都很方便。1.

2、2 可編過程控制器的基本結構及工作原理PLC種類繁多，但其組成結構和工作原理基本相同。用可編過程控制器實施控制，其實質是按一定算法進行輸入輸出變換，并將這個變換予以物理實現，應用于工業現場。PLC專為工業現場應用而設計，采用了典型的計算機結構，它主要是由CPU、電源、存儲器和專門設計的輸入輸出接口電路等組成。PLC的結構框圖如圖1所示。圖1 PLC結構框圖1.3 課題簡述本課程設計主要用于醫院病務區的病人有緊急或自己不方便的事件時呼叫護士站尋求幫助，護士根據站內指示燈及響鈴獲取求助信息的來源，并能及時的給其提供幫助。護士在站內發現信號時及時將站內燈及響鈴復位，在處理完后再在病床前的開關將病床及

3、病房的燈及鈴復位。第2章 設計要求與任務21 控制要求1共有3個病房，每間病房4個床位。每一病床床頭均有緊急呼叫按鈕及重置按鈕，以利病人不適時緊急呼叫。2設每一層樓有一護士站，每一護士站均有該層樓病人緊急呼叫與處理完畢的重置按鈕。3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且未在5s內按下重置按鈕時，該病床床頭緊急指示燈動作且病房門口緊急指示燈閃爍，同時同樓層的護士站顯示病房緊急呼叫并閃爍指示燈。4在護士站的病房緊急呼叫中心，每一病房都有編號，用指示燈顯示哪一病房先按下病人緊急呼叫按鈕，并要具有優先級判別的能力。5一旦護士看見護士站緊急呼叫閃爍燈后，須先按下護士處理按鈕以取消閃爍情

4、況，再依病房緊急呼叫順序處理病房緊急事故，若事故處理妥當后，病房緊急閃爍指示燈和病床上的緊急指示燈方可被重置。22 設計任務 學生根據控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識，進行病床呼叫系統運行原理設計、硬件系統設計、軟件系統設計、創新設計，提高理論知識工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內容包括： 1. 設計出硬件系統的結構圖、接線圖、時序圖等； 2. 系統有啟動、停止功能； 3. 運用功能指令進行PLC控制程序設計，并有主程序、子程序和中斷程序； 4. 程序結構與控制功能自行創新設計； 5. 進行系統調試，實現病床呼叫系統的控制要求。第3章

5、 設計方案說明3.1 設計原則 最大限度的滿足機械電氣設備或生產過程的控制要求； 在滿足控制要求的情況下，力求使控制系統簡單、經濟； 保證控制系統的安全可靠； 考慮到生產的發展和工藝的改進，在選擇PLC容量時，應當留有余地。3.2 設計內容 擬定控制系統設計的技術要求； 選擇電氣傳動形式和電動機、電磁閥等執行組件； 選定PLC型號； 編制PLC的輸入/輸出端子接線圖； 根據系統設計的要求編寫軟件規格說明書，然后在用相應的編程語言進行程序設計； 設計操作臺、電氣柜及非標準電器組件； 編寫設計說明書和使用說明書。3.3 設計步驟 深入了解和分析被控制對象的工藝條件及控制要求； 選擇適合的的PLC類

6、型； 分配I/O點； 設計控制系統梯形圖； 輸入并調試程序。第4章 設計過程4.1 I/O分配表和PLC接線圖 根據設計要求，分析需要多少輸入輸出端口，再給每個輸入按鈕和輸出響應端口分配好I/O口，I/O分配表如表1所示。表1 I/O分配表PLC軟元件元件名稱輸 入X0一號病房一號床床頭緊急呼叫按鈕X1一號病房二號床床頭緊急呼叫按鈕X2一號病房三號床床頭緊急呼叫按鈕X3一號病房四號床床頭緊急呼叫按鈕X4二號病房一號床床頭緊急呼叫按鈕X5二號病房二號床床頭緊急呼叫按鈕X6二號病房三號床床頭緊急呼叫按鈕X7二號病房四號床床頭緊急呼叫按鈕X10三號病房一號床床頭緊急呼叫按鈕X11三號病房二號床床頭緊

7、急呼叫按鈕X12三號病房三號床床頭緊急呼叫按鈕X13三號病房四號床床頭緊急呼叫按鈕X14護士站護士處理按鈕（取消護士站閃爍燈閃爍）X15護士站病人緊急呼叫與處理完畢重置按鈕X20一號病房一號床床頭重置按鈕X21一號病房二號床床頭重置按鈕X22一號病房三號床床頭重置按鈕X23一號病房四號床床頭重置按鈕X24二號病房一號床床頭重置按鈕X25二號病房二號床床頭重置按鈕X26二號病房三號床床頭重置按鈕X27二號病房四號床床頭重置按鈕X30三號病房一號床床頭重置按鈕X31三號病房二號床床頭重置按鈕X32三號病房三號床床頭重置按鈕X33三號病房四號床床頭重置按鈕續表PLC軟元件件名稱輸 出Y0一號病房一號

8、床床頭緊急指示燈Y1一號病房二號床床頭緊急指示燈Y2一號病房三號床床頭緊急指示燈Y3一號病房四號床床頭緊急指示燈Y4二號病房一號床床頭緊急指示燈Y5二號病房二號床床頭緊急指示燈Y6二號病房一號床床頭緊急指示燈Y7二號病房四號床床頭緊急指示燈Y10三號病房一號床床頭緊急指示燈Y11三號病房二號床床頭緊急指示燈Y12三號病房三號床床頭緊急指示燈Y13三號病房四號床床頭緊急指示燈Y14一號病房門口緊急指示燈Y15二號病房門口緊急指示燈Y16三號病房門口緊急指示燈Y17護士站病房緊急呼叫（蜂鳴器）Y20護士站病房緊急呼叫指示燈Y21護士站一號病房一級緊急呼叫指示燈（紅色）Y22護士站一號病房二級緊急呼

9、叫指示燈（黃色）Y23護士站一號病房三級緊急呼叫指示燈（綠色）Y24護士站二號病房一級緊急呼叫指示燈（紅色）Y25護士站二號病房二級緊急呼叫指示燈（黃色）Y26護士站二號病房三級緊急呼叫指示燈（綠色）Y27護士站三號病房一級緊急呼叫指示燈（紅色）Y30護士站三號病房二級緊急呼叫指示燈（黃色）Y31護士站三號病房三級緊急呼叫指示燈（綠色） 根據I/O分配表，繪制PLC接線圖，PLC接線圖如圖2所示。圖2 PLC接線圖 程序流程圖如圖3所示。圖3 程序流程圖4.2 病床呼叫系統時序圖病床呼叫系統中輸入和輸出的信號比較多，下面選擇設計中幾個比較典型的時序控制進行介紹：1號病房1號病床緊急呼叫置位，但

10、是在5s內位，則置位、復位和床頭緊急指示燈的時序信號如圖4所示可以看出該病床的緊急指示燈一直處于斷電的狀態。圖4 5s內復位的時序圖 1號病房1號病床緊急呼叫置位，未在 5s內復位，則置位、復位和床頭緊急指示燈的時序信號如圖5所示，可以看出該病床的緊急指示燈5s后處于通電狀態，直到復位方斷電。圖5 未在5s內復位的時序圖 1號病房內各病床緊急指示燈與病房門口緊急指示燈的時序信號如圖6所示，可以看出只要有一個病床的指示燈處于通電狀態，則該病房門口的指示燈就處于通電狀態，直到所有病床的指示燈都斷電，該病房門口的指示燈方斷電。圖6 病房門口指示燈與病床指示燈的時序圖 護士站內各病房緊急指示燈的時序信

11、號如圖7所示，該時序圖反應的是1號病房、3號病房、2號病房先后呼叫，然后都處理完畢后，2#病房、3#病房又先后呼叫的情形，可以看出護士站內的對應緊急呼叫指示燈是依照先后呼叫順序通電的，只有先呼叫的病房處理完畢后，后續呼叫的病房的緊急指示燈才能通電，實現優先判斷的目的。圖7 護士站病房指示燈的時序圖4.3 病床呼叫系統程序設計 病床呼叫系統程序見附錄。4.4 程序調試及說明運用GX DEVELOPER編程軟件編寫的梯形圖程序，編譯無錯誤后使用引出命令，將梯形圖程序存成可執行文件并保存在你的設定文件夾中。通過對仿真程序過程中指示燈的運行狀態的觀察來檢驗程序是否準確，并對錯誤部分進行修改，完成通過“

12、快捷圖標”啟動仿真，啟動仿真后，程序開始在電腦上模擬PLC寫入過程，并且可以通過“軟元件測試”來強制一些輸入條件ON或者OFF，監控程序的運行狀態。點擊“調試/軟元件測試”或者直接點擊“軟元件測試”快捷鍵，則彈出“軟元件測試”對話框。在改對話框中“位軟元件”欄中輸入要強制的位元件，如X0，需要把該元件置ON的，就點擊“強制ON”按鈕，如需要把該元件置OFF的，就點擊“強制OFF”按鈕。同時在“執行結果”欄中顯示被強制的狀態程序。通過該軟件測試檢驗，此設計的程序無誤，能準確的實現其功能，完成要求。 結束語通過本次課程設計，使我加深了對PLC梯形圖、指令表、外部接線圖的理解，還有經過在網上查找資料以及到圖書館學習，也使我更好的理解和認識了關于PLC設計原理和實際中的應用過程。很多棘手的難題在劉老師和同學的幫助下得到了很好的解決。在相關的資料的查詢中，我對信息的篩選能力又得到了提升。在課程設計過程中我們