内容发布更新时间 : 2024/5/17 16:19:58星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
广西工学院鹿山学院本科生毕业设计（论文）
1 绪论
1.1 选题的背景和意义
医院病床呼叫系统是一种应用于医院病房的专用呼叫系统，是医护人员和病人之间联系的重要桥梁。当病人需要医生帮助时，可以通过病床呼叫系统发出呼叫请求。当医生需要了解病人病情时，也可以通过病床呼叫系统来询问病人的状况。它的应用一方面提高了医院的工作效率 ，使医院医疗更科学化与人性化，另一方面也方便了病人，大大拉近了医院跟病人及其家属的距离，使病人更加安心与舒适，使家属更加放心。病床呼叫系统是提高医院和病房护理水平的必需的设备，由于它的性能及时、准确、可靠，简便可行，在医院中起着巨大的作用。
随着科技与医疗水平的不断发展与提高，人们将先进的自动化控制技术、计算机技术、通信技术和信息技术等运用在医院中，使医疗技术的发展更加繁荣。病床呼叫系统可以让医护人员及时收到病人的呼叫信息，对迅速到达现场为病人进行帮助提供了技术保障，使病人得到及时的护理与诊断，以免延误了治疗的最佳时间。同时它还为医院医疗的管理体系提供了技术支持，使医疗管理更趋规范和合理，具有广泛的社会意义和重大的使用价值。
1.2 国内外研究现状和发展趋势 1.2.1 国外研究情况
电子计算机应用在医院中已经有三十多年的历史，在60年代初，美国就开始了对HIS (Hospital Information System，医院信息系统)的研究。美国一家医院开发的COSTAR系统是60年代初开始并一直发展到现在，成为大规模的病人信息系统。由于计算机的不断发展，70年代，HIS有了更大的发展，在美国日本欧洲的各大医院，尤其是大学医院和医学中心，他们纷纷也研制出HIS，使得医药信息学得到了形成和发展。从70年代起到80年代，美国的HIS产业发展到了很大的规模。
目前在国外无线医用呼叫系统也有了很大的发展，由于医院住院呼叫系统大多数是有线安装，而有线安装布线复杂、成本也很高,且在实际应用中信息传输的可靠性不是很高,因此设计出了一种基于ZigBee的无线呼叫系统:采用美国TI公司的SOC芯
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片CC2430完成系统中护士站主控制器、病床呼叫器和便携式应答器的硬件设计,在软件上则用了TI公司的Z-Stack协议栈和IAR Embedded Workbench开发工具。结果表明,该系统各项指标都较高,有效的替换了现在的有线式呼叫系统。
1.2.2 国内研究情况
医院住院呼叫系统是医院提高医护服务质量、提高工作效率的一种必不可少的基础设施。中国呼叫系统经历了三个阶段，即从早期的口头呼叫到后来的摇铃呼叫和现在的电子呼叫。在80年代时，医院开始使用比较简单的局域呼叫系统，用这个系统可以实现声光报警，但是该系统当时就暴露出很多弊端。随着科技的发展， 90年代，医院开始采用数字编码、扩频和单片机等控制技术，使医院住院呼叫系统有了进一步的发展，也得到了更加广泛的应用。
近年来，医院住院呼叫系统不断向智能化、科学化、人性化的方向发展着。新型医院住院呼叫系统以PLC（Programmable logic Controller，可编程控制器）技术为基础核心，实现了医院现代化和科学化的管理。
过去医院的呼叫系统采用的是接触继电控制系统。PLC是一种替代继电接触器而产生的一种新型的控制设备。PLC在60年代末引入我国时，只用作离散量的控制，其功能只是将操作接到离散量输出的接触器上，最早只能完成以继电器梯形逻辑的操作。但是现在由可编程序控制器和微机组成的医院呼叫器控制系统，正以很快的速度发展着。采用PLC控制的呼叫器可靠性高、维护方便、开发周期短，这种呼叫器运行更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完成更为复杂的控制任务，己成为呼叫系统的发展方向，其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现的。
总之， PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，随着PLC应用技术的不断发展，它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠，抗干扰性能增强、机械与电气部件被有机地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。因此，它已经成为呼叫器运行中的关键技术。
1.3 本文研究内容及安排
本设计从可编程控制器PLC的应用出发，提出了一种以PLC为核心的医院住院呼叫系统。该系统利用PLC特殊的I/O接口，使系统结构更加简单，充分展示了它的特色和应用前景。该系统具有呼叫、指示灯报警、响铃、优先显示等功能，使医院对病
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房管理和护理的要求得到了满足。该系统还可以通过计算机将全院各病房区呼叫子系统连接在一起，构成病房监护管理中心，使病区管理更加合理和规范。 全文共分为如下五个章节：
第一章是绪论，讲述了医院住院呼叫系统的背景和意义及它的发展趋势，介绍了目前国内外发展现状和所存在的问题，预测了医院住院呼叫系统的发展方向。并针对这些问题提出了一些基于PLC的医院呼叫系统的构想。
第二章简述了PLC，讲述了它的应用特点及结构组成，介绍了它的工作原理，让我们很直观的感受到他的应用前景和优势。并通过制出直观的结构图，让我们很清晰的看到他的构成，展示出了它的控制优点。
第三章则是介绍医院住院呼叫系统的设计与实现。着重介绍了以医院的需求而设计出的呼叫系统。通过医院在现实生活中的需求及现代医疗发展的需要，设计出一套符合现代化医院要求的呼叫系统。并详细的介绍了该系统的功能特点、所需的运行环境及使用方式，并画出了输入/输出接线图，使系统的运行方式更加直观明了的展示在我们眼前。使其在现代医院中能够更好的服务病患及家属，同时方便是病人得到及时有效的医护救助。
第四章是介绍程序的调试方法以及仿真情况。着重介绍了程序仿真的过程及方法，最后得出仿真结果，与实际情况进行对比，得出该系统程序可行性较高，符合实际需求。
第五章为结束语，对全文进行总结，对今后的技术发展，应用领域及研究工作进行了展望。
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2 可编程序控制器的组成与工作原理
2.1 概述
PLC（Programmable logic Controller，可编程控制器），是指以微处理器为基础，把计算机技术、自动控制技术和通讯技术综合起来而发展起来的一种新型工业控制装置。继电器控制和计算机技术是PLC的基础，同时它把继电器的控制技术和计算机信息处理技术两者的优点完美的结合在一起，成为现代工业中极为重要、应用最为广泛的控制设备，并已登上工业生产自动化三大支柱（可编程控制器、机器人、计算机辅助设计与制造）的首位。PLC从诞生到现在，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃；它的功能从弱到强，从逻辑控制发展到数字控制；它的应用领域从小发展到大，实现了从单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。如今的PLC可以更加有效的处理数字运算、模拟量和网络等方面，这些能力都得到了大幅度的提高，成为工业控制领域的主流控制设备，在各行各业都占有极为重要的地位。
2.2 PLC的特点
2.2.1 使用灵活、通用性强
PLC用程序代替了布线逻辑，生产工艺流程改变时，只需修改用户程序，不必重新安装布线，十分方便。结构上采用模块组合式，可像搭积木那样扩充控制系统规模，增减其功能，容易满足系统要求。
2.2.2 编程简单、易于掌握
PLC采用专门的编程语言，指令少，简单易学。通用的梯形图语言，直观清晰，对于熟悉继电器线路的工程技术人员和现场操作人员很容易掌握。对于熟悉计算机的人还有语言表编程语言，类似于计算机的汇编语言，使用非常方便。
2.2.3 可靠性高、能适应各种工业环境
PLC面向工业生产现场，采取了屏蔽、隔离、滤波等安全防护措施，可有效地抑
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制外部干扰，能适应各种恶劣的工业环境，具有极高的可靠性；其内部处理过程不依赖于机械触点，所用元器件都经过严格筛选，其寿命几乎不用考虑；在软件上有故障诊断与处理功能；以三菱F1、F2系列PLC为例，其平均无故障时间可达30万小时，A系列的可靠性又比之高几个数量级。多机冗余系统和表决系统的开发，更进一步提高了可靠性。这是继电器控制系统无法比拟的。
2.2.4 接口简单、维护方便
PLC的输入、输出接口设计成可直接与现场强电相接，有24V、48V、110V、220V交流、直流等电压等级产品，组成系统时可直接选用。接口电路一般为模块式，便于维修更换。有的PLC的输入、输出模块可带电插拔，实现不停机维修。大大缩短了故障修复时间。
2.3 采用PLC控制的优点
（1)采用PLC控制，主要是用软件实现对其运行的自动控制，可靠性大大提高； （2)控制系统结构较简单，外部线路比较简化，直观易懂； （3)可实现各种复杂的控制系统，方便增加或改变控制功能；
（4)可以实现故障自动检测和报警提示，使运行更加安全，检修更加方便； （5)可用于群控调配及管理，并提高病床呼叫运行效率； （6)如果控制方案改变时，它的硬件接线不需要改动。 2.4 PLC的构成
PLC是专为工业生产过程控制而设计的控制器，实际上就是一种工业控制专用计算机。不同厂家的产品有不同的结构，但都包含硬件和软件两部分，本文以三菱FX2N系列PLC为例进行介绍。
PLC的硬件基本组成包括CPU（CentralProcessingUnit，中央处理器）、存储器、输入/输出接口(缩写为I/O，包括输入接口、输出接口、外部设备接口、扩展接口等)、电源、扩展接口及外部设备编程器，见图2-1。PLC内部通过控制总线、电源总线、数据总线和地址总线将各组成单元连接起来，外部则依据实际控制对象的相关配置和相应设备与控制装置形成PLC控制系统。
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