病床呼叫系统的PLC控制设计-毕业设计.doc

PLC（可编程控制器）作为一种工业控制微型计算机，它是采用软件编制程序来实现控制要求的 编程时要使用到各种编程元件，它们可提供无数个动合和动断触点编程元件是指输入寄存器、输 出寄存器、位存储器、定时器、计数器、通用寄存器、数据寄存器及特殊功能存储器等它以其编 程方便、操作简单尤其是它的高可靠性等优点，在工业生产过程中得到了广泛的应用它应用大规 模集成电路，微型技术和通讯技术的发展成果，逐步形成了具有多种优点和微型，中型，大型，超 大要型等各种规格的系列产品，应用于继电器控制系统到监控计算机Z间的许多控制领域随着社会的不断发展，医学的发展，而病床呼叫器也成为了更院的必须设备由以前手动摇铃发 展到今天的按钮操纵，为医院的管理做出了不可磨灭的贡献目录摘要 0第1章绪论 11.1引言 11.2可编程控制器的由来与发展 21.3可编程控制器(PLC)的特点 41.3.1硬件的可靠性 41.3.2编程简单，使用方便 41.3.3接线简单，通用性好 41.3.4易于安装，便于维护 51.4 PLC的工作原理 51.5采用PLC控制的优点 61.6 PLC的编程语言 6第二章基本方案分析 72. 1可编程控制器控制系统设计方法 72. 1 . 1 PLC的编程方法 72.1.2经验法编程 82.2系统流程图分解 10第三章 病床呼叫系统控制设计 113.1病床呼叫器的示意图 113.2控制要求 123.3呼叫控制系统的10通道分配 123.4 PLC的10接线图 133. 5梯形图的程序设计 143.6指令语句 153.7程序调试 17总结 18第1章绪论1.1引言随着科学技术的发展、近年来，我国的PLC技术得到了迅速发展及应用.一些病 床呼叫器也在不断改进设计、修改工艺。

更新换代生产更新型的病床呼叫器，它主要 由操作系统和PLC控制系统组成.PLC控制系统运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰 性强，设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视等优点，已成为冃前在呼叫控制系统 中使用最多的控制方式，目前也广泛用于传统控制系统的技术改造目前国内七八十 年代安装的许多呼叫控制系统，线路复杂，接线多，故障率高，维修保养难，许多已 处于闲置状态，速，效率低，调速性能指标较差，严重影响运行质量因此对呼叫控 制技术进行研究，寻找适合我国现代呼叫的改造方法具有十分重要的意义病床呼叫 器作为医院的重要呼叫工具与医院人员的工作和生活口益紧密联系PLC作为新一代 工业控制器，以其高可靠性和技术先进性，在许多领域中得到广泛应用，从而使病床 呼叫器由传统的控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为当前医院控制和技 术改造的热点之一PLC是一种专门从事逻辑控制的微型计算机系统由于PLC具有性能稳定、抗干 扰能力强、设计配置灵活等特点因此在工业控制方面得到了广泛应用自80年代后 期PLC引入我国电梯行业以来，由PLC组成的呼叫控制系统被许多厂家普遍采用并 形成了一系列的定型产品在传统继电器系统的改造工程中，PLC系统一肓是主流控 制系统。

病床呼叫控制系统分为控制部分和逻辑控制部分为了改善速度和运行的可靠性, 现在都改为用PLC来控制其运行，这样大大提高了呼叫的可靠性能可编程控制器 (Programmable Logic controller,简称PLC)是以微处理器为基础，综合了计算机技术 与自动化技术而开发的新一代工业控制器它具有可靠性高、适应工业现场的高温、 冲击和振动等恶劣环境的特点，已成为解决自动控制问题的最有效工具，是当前先进 工业自动化的三大支柱之一所以，综上所述，本设计就以PLC作为工具对呼叫的各种操作进行控制1.2可编程控制器的由来与发展第一台可编程控制器的设计规范是美国通用公司提出的当时的目的是要求设计 一种新的控制装置以取代继电器盘，在保留了继电器控制系统的简单易懂、操作方便、 价格便宜等优点的基础上，同时具有现代化生产线所要求的时间响应快、控制精度高、 可靠性好、控制程序、可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质与 功能这一设想提岀后，美国数字设备公司(DEC)于1969年研制成第一台PLC,型 号为PDP-14,投入通用汽车公司的牛产线控制中，取得了令人满意的效果，从此开创 了 PLC的新纪元。

第一台PLC具有模块化、可扩充、可重编程及用于工业环境的特性 这些控制器易于安装，占用空间小，可重复使用尽管控制器编程有些琐碎，但它具 有公共的工厂标准一梯形图编程语言，这样使得不熟悉计算机的人也能方便的使用它 在短时间内，PLC在其他工业部门也得到应用到70年代初，食品、金属和制造等工 业部门相继使用PLC代替继电器控制设备，迈出了其实用化阶段的第一步70年代中 期，由于大规模集成电路的岀现，使8位微处理器和位片处理器相继问世，使可编程 控制技术产生了飞跃在逻辑运算功能的基础上，增加了数值运算、闭环控制、提高 了运算速度，扩大了输入输出规模在这个时期，日本、西德(原)和法国相继研制 出了自己的PLC,我国在1974年也开始研制70年代由于超大规模集成电路的岀现, 使PLC向大规模、高速性能方向发展，形成了多种系列化产品这是面向工程技术人 员的编程语言发展成熟，岀现了工艺人员使用的图形语言在功能上，PLC可以代替 某些模拟控制装置和小型机DDC系统进入八九十年代后，PLC的软硬件功能进一步 得到加强，PLC已发展成为一种可提供诸多功能的成熟的控制系统，能与其他设备通 信，生成报表，调度产生，可诊断自身故障及机器故障。

这些改进使PLC符合今天对 高质量高产出的要求尽管PLC功能越来越强，但他仍然保留了先前的简单与易于使 用的特点随着PLC的应用，经过了近4 0年的发展，它对提高设备的运传率起到了 重要的作用它在工业领域的应用非常广泛，既有单片机作为继电器逻辑电路的替代 品，又有作为控制设备的核心部件随着自动化程序的提高，它既可以作为现场控制 的部件，又可以作为现场更高一级管理的控制部件随着网络技术的发展，作为成熟 技术，可编程序控制器己被广泛应用到机械，冶金，化工，石化，水泥，食品饮料， 制药等各个领域，极大地提高了劳动生产率和自动化程度随着时间的推移，PLC己 经不再局限于最初设计的逻辑和顺序控制领域，越来越多的PLC产品向着满足更多更 复杂的控制需求迈进随着现场总线和工业以太网技术出现和推广，更加有力地促进 了 PLC产品在工业领域的广泛应用1.3可编程控制器(PLC)的特点1.3.1硬件的可靠性PLC是在工业环境的恶劣条件下应用而设计的，一个设计良好的PLC能置于有很 强的电噪声、电磁干扰、机械振动、极端温度和湿度很大的环境中在硬件设计方而，首先是选用优质器件，再就是采用合理的系统结构，加固，简 化安装，使它易于抗振动冲击，对印制电路板的设计、加工及焊接都采取了极为严格 的工艺措施，而且在电路、结构及工艺上采取了一些独特的方式。

例如，在输入输出 电路中都采用了光电隔离措施，做到电浮空，既方便接地，用提高了抗干扰性能；各 个10端口都除釆用了常规模拟器滤波以外，还加上了数字滤波；内部采用了电磁屏蔽 措施，防止辐射干扰；采用了较先进的电源电路，以防止由电源回路串入的干扰信号; 采用了较合理的电路程序，一旦某模块出现故障，进行插拔、调试时不会影响各 机的正常运行由于PLC本身具有很高的可靠性，所以发生故障的部位大多集中在输 入输出的部件上，以及如传感器件、限位开关、光电开关、电磁电机等外围装置上1.3.2编程简单，使用方便用微机实现自动控制，常使用汇编语言编程，难于掌握，要求使用者具有一定水 平的计算机硬件和软件知识PLC采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程, 容易掌握例如，目前打多数PLC均采用的梯形图语言编程方式，既继承了传统控制 线路的清晰直观感，又顾及了大多数电气技术人员的读图习惯及应用微机的水平很容 易被电气技术人员所接受，易于编程，程序改变吋也容易修改，很灵活方便这种面 向控制过程、面向问题的编程方式，与目前微机控制常用的汇编语言相比，虽然在PLC 内部增加了解释程序，增加了程序执行时间，但对大多数的机电控制设备来说，这是 微不足道的。

1.3.3接线简单，通用性好PLC的接线只需将输入信号的设备（按钮、开关等）与PLC输入端子连接，将接 受输岀信号执行控制任务的执行元件（接触器、电磁阀等）与PLC输岀端子连接接 线简单、工作最少，省去了传统的继电器控制系统接线和拆线的麻烦PLC的编程逻 辑提供了能随要求而改变的“接线网络”，这样生产线的自动化过程就能随意改变 这种性能使PLC具有很高的经济效益用于连接现场设备的硬件接口实际上是PLC 的组成部分，模块化的自诊断接口电路能指出故障，并易于排除故障与替换故障部件, 这样的软硬件设计就使现场电气人员与技术人员易于是用1.3.4易于安装，便于维护PLC安装简单而H功能有效，其相对小的体积使之能安装在通常继电器控制箱所 需空间的一半的地方，在从继电器系统改换到PLC系统的情况下，PLC小的模块结构 使之能安装在继电器附近并将连线向已有接线端，其实改换很方便，只要将输入输出 设备连向接线端即可在大型安装中，长距离输入输出站点安放在最优地点长距离 站通过同轴电缆获双扭线连向CPU,这种配置大大减少了物料和劳力，长距离子系统方 法也意味着系统不同部分可在到达安装场地前由PLC制造商预先连好线，这一方法大 大减少了电气技术人员的现场安装时间。

从一开始，PLC便以易维护作为设计目标 由于几乎所有器件都是固态的，维护时只需更换模块级插入式部件，故障检测电路将 诊断指示器嵌在每一部件中，就能指示器是否正常工作，借助于编程设备可见输入输 出是ON还是OFF,还可写编程指令来报告故障PLC的这些及其他特性使之成为任 何一个控制系统的有益部分一旦安装后，其作用立即显现，其收益也马上实现，向 其他智能设备一样,PLC的潜在优点还取决于应用时的创造性1.4 PLC的工作原理PLC具有微机的许多特点，但它的工作方式却与微机有很大不同微机一般采用 等待命令的工作方式PLC则采用循环扫描工作方式在PLC中，用户程序按先后顺 序存放，CPU从第一条指令开始执行程序，直至遇到结束符后又返回第一条如此周 而不断循环每一个循环称为一个扫描周期一个扫描周期大致可分为IO刷新和执行 指令两个阶段所谓IO刷新即对PLC的输入进行一次读取，将输入端各变量的状态 重新读入PLC中存入内部寄存器，同时将新的运算结果送到输出端这实际是将存入 输入、输出状态的寄存器内容进行了一次更新，故称为“1 (输入)0(输出)刷新”由此可见，若输入变量在10刷新期间状态发牛变化，则木次扫描期间输出端也会相应 的发生变化，或者说输岀队输入产生了响应。

反之，若在本次10刷新之后，输入变量 才发生变化，则本次扫描输岀不变，即不响应，而要到下一次扫描期间输出才会产生 响应由于PLC采用循环扫描的工作方式，所以它的输出对输入的响应速度要受扫描 周期的影响扫描周期的长短主要取决于这几个因数：一是CPU执行指令的速度，二 是每条指令占用的时间，三是指令条数的多少，即程序的长短对于慢速控制系统， 响应速度常常不是主要的，故这种方式不但没有坏处反而可以增强系统抗干扰能力因为干扰常是脉冲式的、短时的，而由于系统响应较慢，常常要几个扫描周期才响应 一次，而多次扫描后，瞬间干扰所引起的误动作将会大大减少，故增加了抗干扰能力 但对控制时间要求较严格、响应速度要求较快的系统，这一问题就需慎重考虑应对 响应时间作出精确的计算，精心编排程序，合理安排指令的顺序，以尽可能减少周期 造成的响应延时等的不良影响1.5采用PL。