【正文】 .... 64 原文說明 .......................................... 76 4 5 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 醫(yī)院緊急呼叫系統(tǒng) PLC 程序及界面設(shè)計 1 摘 要 當今時代的醫(yī)院管理已經(jīng)不再是簡單的人工管理模式，而是逐漸向電子化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的高端技術(shù)管理模式方向迅速發(fā)展。 關(guān)鍵詞： PLC，控制程序， WINCC，人機界面， 遠程監(jiān)控和管理 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 醫(yī)院緊急呼叫系統(tǒng) PLC 程序及界面設(shè)計 2 PLC program and interface design of Hospital emergency call system ABSTRACT In today39。 醫(yī)院的競爭越來越激烈，商業(yè)醫(yī)院的生存是第一位的，提升檔次和服務(wù)質(zhì)量迫在眉睫，陪護問題一直是醫(yī)患矛盾的主體，也是長期困擾衛(wèi)生系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量的大問題，使用病房呼叫系統(tǒng)，方便病人更快找到醫(yī)生，以節(jié)約病人的寶貴時間。當今病房呼叫系統(tǒng)正在逐步地向智能化發(fā)展，它可以和錄像機一起使用，當病人按下開關(guān)時，在護士值班室的大屏幕能夠觀察病人的需要。 目前市場上存在著許多種型號不一功能各異的醫(yī)院病房呼叫系統(tǒng)，主要為兩大類：有線式和無線式。本課題通過建立醫(yī)院緊急呼叫分布式控制系統(tǒng)在滿足病房與護士站實時通信同時 ,能夠方便地了解各病區(qū)的情況 , ，用于病人在需要幫助的情況下對護士值班室進行呼叫，實現(xiàn)在值班室能得知病人所在病區(qū)號、病床號、床位號，在上位機中記錄呼叫時間，應(yīng)答時間等，可實現(xiàn)呼叫、求救報警、信息儲存、顯示等等功能，從而實現(xiàn)病房與醫(yī)務(wù)人員之間的交互管理，以滿足醫(yī)院對全院的病房科學、化智能化管理。 但繼電器同時也具有其自身 的缺點，通常固體繼電器設(shè)計成單刀單擲形式，這樣比較容易實現(xiàn)，多組和多組轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)需要用幾個相互連接和適當連鎖的固體繼電器，這些固體繼電器基本上是積木式堆疊在一起，形成一個占地較大空間的復(fù)雜裝置。 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 圖 系統(tǒng)原理示意圖 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 醫(yī)院緊急呼叫系統(tǒng) PLC 程序及界面設(shè)計 9 此系統(tǒng)能夠為醫(yī)院提供一個成本低、效率高、操作方便和易于安裝維護的快捷系統(tǒng)。 為了進一步提高 PLC 的可靠性近年來對大型 PLC 還采用雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或采用三 CPU 的表訣式系統(tǒng)，這樣即使某個 CPU 出現(xiàn)故障整個系統(tǒng)仍能正常運行。主機中 PLC 工作方式為循環(huán)掃描方式，在系統(tǒng)程序控制下， PLC 順序讀入輸入端口各呼叫源的狀態(tài)，并且不斷地循環(huán)掃描。常亮的病上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 醫(yī)院緊急呼叫系統(tǒng) PLC 程序及界面設(shè)計 12 房號指示燈用來表明醫(yī)護人員已經(jīng)響應(yīng)患者的呼叫，或正在現(xiàn)場處理中。 d、為提高醫(yī)院的科學化管理，掌握所轄病區(qū)患者護理情況，也便于了解當醫(yī)護人員的工作強度，本系統(tǒng)增加了在某個時間段內(nèi)對患者呼叫次數(shù)統(tǒng)計。用戶程序只是掃描周期的一個組成部分，用戶程序不運行時， PLC也在掃描，只不過在一個周期中 。 與網(wǎng)絡(luò)進行通信的掃描過程 一般小型系統(tǒng)沒有這一掃描過程，配有網(wǎng)絡(luò)的 PLC 系統(tǒng)才有通信掃描過程，這一過程用于 PLC之間及 PLC與上位計算機或終端設(shè)備之間的 通信。用戶程序中 所用的輸入值是輸入映像寄存器的值，運算結(jié)果也放在輸出映像寄存器中。 （ 3） 靈活通用 在完成一個控制任務(wù)時， PLC 具有很高的靈活性。 用于連接擴展機架的接口模板 IM，安裝在 3號槽位上。在彈出的對話框中輸入項目名稱及路徑，單擊確定完成。 第一個功能由一個組織塊 OB1實現(xiàn)，第二個子功能由四個個功能 FCFC FC FC4實現(xiàn)。 程序段如圖 。 WinCC還是在生產(chǎn)過程自動化中解決可視化和控制任務(wù)的工業(yè)技術(shù)系統(tǒng)。在 WinCC 的圖形編輯器中用戶將在組態(tài)模式中用各種工具和對象生成圖形畫面，可以用包含在對象和樣式選項板中的眾多的圖形對象來創(chuàng)建過程畫面，可以通過動作編程將動態(tài)添加到單個圖形對象上，向?qū)峁┝俗詣由傻膭討B(tài)支持并將他們鏈接到對象，用戶同時可以在庫中存儲自己編程的圖形對象。 WinCC 的性能特點 WinCC的性能特點如下： 1) WinCC 基于 最新發(fā)展的軟件技術(shù)，與 Microsfot 的密切合作能保證用戶獲得將來不斷更新的技術(shù)。 7) 集成到 MES 和 ERP 中 :標準接口使得 SIMATIC WinCC 成為在 TIA環(huán)境下的一個完整部件。 打開 WinCC 資源管理器，實際窗口內(nèi)容根據(jù)配置情況有細微差別。由于實驗設(shè)備沒有聯(lián)網(wǎng)，故本項目創(chuàng)建為單用戶項目。其中運行的控制模塊中圖形運行是必需的，其他選項視實際情況而定。通道就是在設(shè)備和 WinCC 之間生成的邏輯接口的驅(qū)動器，要想在你的項目中加人一個新的驅(qū)動器，右擊變量管理，并選擇“添加新的新驅(qū)動程序”。 單擊“變量管理” SIMATIC S7 PROTOCOL SUITEPROFIBUS 前面的“ +”，展開各自節(jié)點，右擊出現(xiàn)的節(jié)點 NewConnection，在快捷菜單中選擇“新建變量”菜單項。 已經(jīng)生成的對象儲存在對象庫中，從對象庫可以隨時調(diào)用對象。 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 醫(yī)院緊急呼叫系統(tǒng) PLC 程序及界面設(shè)計 33 圖 圖形設(shè)計面板 要想使用對象，用戶只需簡單地選中所要的對象，然后將光標拖到當前工作的 PDL 中相應(yīng)的區(qū)域中，光標將變成你所選的對象。然后，該對象可在當前的項目中或傳到其它的 WinCC 項目中多次使用。其結(jié)果是，這些應(yīng)用對于用戶來說更加容易，對于軟件開發(fā)人員來說更具挑戰(zhàn)性。數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)目標可以是常數(shù)，過程變量標簽的當前值，也可以是當前畫面中，任何對象的任何屬性值。 圖 連接變量 回到“直接連接”屬性對話框，單擊“確定”按鈕，則“護士站內(nèi)病床 11 確認”變量與前面的常數(shù)“ 1”就連接上了。 動態(tài)對話框界面是一種工具，可使用戶定義在運行模式下某對象屬性上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 醫(yī)院緊急呼叫系統(tǒng) PLC 程序及界面設(shè)計 38 的值或行為，該值或行為取決于表達式的結(jié)果。 如圖 。這里，允許我們上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 醫(yī)院緊急呼叫系統(tǒng) PLC 程序及界面設(shè)計 40 通過點擊函數(shù)輸人對象的 C代碼。用我們的感觀，我們可以評估其大小尺寸和顏色。例如，改變圖形對象的顏色，用戶可訪問背景顏色屬性。監(jiān)控界面顯示了各個病房以及對應(yīng)的病床的呼叫情況，包括呼叫次數(shù)和呼叫時間，為操作員提供了直觀動態(tài)的監(jiān)控效果。 “退出系統(tǒng)”按鈕的動態(tài)設(shè)置是在動態(tài)向?qū)Ю锏南到y(tǒng)函數(shù)里面選擇退出 winCC,設(shè)計好的登錄界面如圖 所示。 圖 2D線路圖 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 醫(yī)院緊急呼叫系統(tǒng) PLC 程序及界面設(shè)計 44 PLC 硬件接線圖 如圖 所示。 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 醫(yī)院緊急呼叫系統(tǒng) PLC 程序及界面設(shè)計 46 運行設(shè)置和激活 圖 運行設(shè)置 在項目設(shè)計工作完成以后，就要進行系統(tǒng)運行設(shè)置。本設(shè)計中，我們已經(jīng)選擇登錄界面為啟動畫面。在線調(diào)試過程中，熟悉了工業(yè)以太網(wǎng)的通訊原理以及 WinCC 的通訊原理。此次設(shè)計的過程中，將我在大學期間所學知識與實際應(yīng)用相結(jié)合，增加了我的實踐經(jīng)驗，提高了我對知識的應(yīng)用能力和動手能力。我相信本次畢業(yè)設(shè)計使我們受益非上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 醫(yī)院緊急呼叫系統(tǒng) PLC 程序及界面設(shè)計 49 淺，這對我們在畢業(yè)后從事本專業(yè)或相關(guān)專業(yè)的工作都會有極大的幫助。通過查資料使過去所學的知識融會貫通，把書本上的知識運用到實際當中，與實際緊密結(jié)合，成為自己能夠靈活掌握的 知識、經(jīng)驗和心得。 隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，醫(yī)院 的 呼叫 監(jiān)控系統(tǒng)也將更加穩(wěn)定，更加精確。該系統(tǒng)實現(xiàn)了一個完整的自動控制系統(tǒng)。例如記事本等。根據(jù)需要，醫(yī)院緊急呼叫系統(tǒng)的自動監(jiān)控系統(tǒng)選用 Profibus作為 WinCC與 PLC的通訊方式，通訊處理器選用 CP5611。 圖 監(jiān)控畫面 病房 3D圖 3D 圖是根據(jù)病房的實際分布所設(shè)計的，為的是能更加直觀地看到病房區(qū)和護士站的分布情況。下面對主要界面分別進行介紹。正如你所見，我們的虛擬球比真實世界 對應(yīng)物具有更多的屬性，因此，在 PC上的圖形比真實對象具有更多的可能性。動態(tài)屬性描述那些可能發(fā)生在對象上的事情。 函數(shù)瀏覽器：允許從 WinCC函數(shù)庫中選擇 C函數(shù)。 3） C 腳本界面 該工具允許用戶將 C 腳本程序與所給對象上的任何事件或?qū)傩韵噙B，該腳本提供的功能性最多，但要求運用的知識也最多。動態(tài)對話框界面為用戶提供一種靈活的 C 語言編程方法，用戶實際上不需要知道 C語言。也 可以是復(fù)雜的，用算術(shù)操作運算， C功能返回值，或是其結(jié)合。 首先，用鼠標單擊所創(chuàng)建的“呼叫”按鈕，在彈出的菜單中選擇“屬性”按鈕，選擇“事件”，選擇“鼠標”，用鼠標右鍵單擊“按左鍵”后面的閃電標志，在彈出的菜單中選擇“直接連接”命令。如下圖。 圖 WinCC 圖庫 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 醫(yī)院緊急呼叫系統(tǒng) PLC 程序及界面設(shè)計 35 生成動態(tài)對象 用圖形設(shè)計器生成動態(tài)對象 圖形用戶接口 (GUI)的主要目的，是用于為軟件應(yīng)用提供 一個易于使用的操作員界而。圖庫中提供了許多圖形，符號和智能對象，這些對象供拖放到畫面中進行組態(tài)。 對象庫中的對象可以文件名的方式或以圖標的方式列出，用戶可以應(yīng)用 Windows的拖放操作，將用戶組態(tài)到過程畫面中。 圖形設(shè)計編輯器介紹 WinCC圖形設(shè)計編輯器 WinCC 圖形編輯器是一個向量的繪圖程序，其功能包括準定位、排列、旋轉(zhuǎn)和鏡象、發(fā)送圖形對象屬性等 .還能對對象進行編組。 建立連接 右擊 MPI通道單元，在快捷菜單中選擇“新驅(qū)動程序的連接”菜單項。啟動了圖形運行系統(tǒng)。此外，所創(chuàng)建的項目還具有統(tǒng)一的畫面、函數(shù)和變量命名的約定等。 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 醫(yī)院緊急呼叫系統(tǒng) PLC 程序及界面設(shè)計 28 圖 畢業(yè)設(shè)計 在導(dǎo)航窗口中單擊“計算機”圖標，在右邊窗口中將顯示與用戶的計算機名一樣的計算機服務(wù)器。 在“新項目”對話框中輸入“畢業(yè)設(shè)計”作為項目名，并為項目選擇一個項目路徑。 5) 提供所有主要 PLC 系統(tǒng)的通訊通道 :作為標準， WinCC 支持所有連接 SIMATIC S5/S7/505 控制器的通訊通道，還包 PROFIBUS 一 DP， DDE，上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 醫(yī)院緊急呼叫系統(tǒng) PLC 程序及界面設(shè)計 27 OPC等非特定控制器的通訊通道。 6）全局腳本 全局腳本 (global script)是系統(tǒng)設(shè)計人員用 ANSIC及 Visual Basic編寫的代碼，以滿足項目的需要。這使得將 WinCC參與復(fù) 雜、廣泛的自動控制解決方案成為可能。 圖 時間 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 醫(yī)院緊急呼叫系統(tǒng) PLC 程序及界面設(shè)計 24 5 WINCC 組態(tài)軟件簡要介紹 工業(yè)組態(tài)軟件 Simatic WinCC是德國西門子公司和微軟共同開發(fā)的軟件系統(tǒng)，是世界上第一個集成的人機界面 (HMI)軟件系統(tǒng)，是結(jié)合西門子在過程自動化領(lǐng)域中的先進技術(shù)和微機軟件強大功能的產(chǎn)物。邏輯操作結(jié)果（ RLO）用于賦值、置位 /復(fù)位布爾操作數(shù)，也控制定時器和計數(shù)器的運行。 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 醫(yī)院緊急呼叫系統(tǒng) PLC 程序及界面設(shè)計 17 圖 PLC 界面 雙擊 “ 硬件 ” 圖標，就可以打開硬件組態(tài)界面。這里，我們不使用 “ 新建項目 ” 向?qū)А?PLC控制系統(tǒng)的維護非常簡單，利用 PLC 的診斷功能和監(jiān)控功能，可以迅速查找到故障點，對大多數(shù)故障都可以及時予以排除。 可編程控制器的特點 PLC 主要具有以下特點： （ 1） 可靠性高 為了滿足工業(yè)生產(chǎn)對控制設(shè)備安全性和可靠性的要求， PLC 采用了微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動作由無觸點的半導(dǎo)體電路來完成。 讀輸入與寫輸出掃描過程 機器在正常運行狀態(tài)下，每一時間。自監(jiān)視功能主要由時間監(jiān)視器完成。 3 可編程控制器控制系統(tǒng) 可 編程控制器 (Programmable Logical Controller)簡稱為 PC 或 PLC。 c、為增加實時處理能力，當醫(yī)護人員在響應(yīng)某一呼叫時，允許其他患者呼叫。監(jiān)控系統(tǒng)則立即響應(yīng)，如果是患者誤操作，則可以按下復(fù)位按鈕可解除呼叫，同時關(guān)斷病床指示燈。 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 醫(yī)院緊急呼叫系統(tǒng) PLC 程序及界面設(shè)計 11 系統(tǒng)組成 病床呼叫系統(tǒng)由從機、主機等兩部分組成。由 PLC 可編程控制器構(gòu)成的病床呼叫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡單，更易于管理，具有良好的應(yīng)用前景。每個病人要呼叫可以按鍵，不同的數(shù)碼管顯示床位號，相應(yīng)的指示燈亮。通常應(yīng)用于 自動化的控制 電路 中，它實際上是用小電流去控制大電流運作的一