基于s7-200plc的病房呼叫系统设计(编辑修改稿)

基于s7-200plc的病房呼叫系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

方便的连接起来。 由于 PLC是由微处理器、存储器和外围器件组成，所以应属于工业控制计算机中的一类。 对用户来说，可编程控制器是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此如果在初步设计阶段就选用可编程控制器，可以使得设计 和调试变得简单容易。 从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器，适合批量生产。 由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。 目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的应用。 我国从 1974年也开始研制可编程序控制器， 1977年开始工业应用。 目前它已经大量地应用在楼宇自动化、家庭自动化、商业、公用事业、测试设备和农业等领域，并涌现出大批应用可编程序控制器的新型设备。 掌握可编程序控制器的工作原理，具备设计、调试和维 护可编程序控制器控制系统的能力，已经成为现代工业对电气技术人员和工科学生的基本要求。 PLC的发展趋势 随着 PLC应用领域日益扩大， PLC技术及其产品结构都在不断改进，功能日益强大，性价比越来越高。 （ 1）、在产品规模方面，向两极发展。 一方面，大力发展速度更快、性价比更高的小型和超小型 PLC。 以适应单机及小型自动控制的需要。 另一方面，向高速度、大容量、技术完善的大型 PLC方向发展。 随着复杂系统控制的要求越来越高和微处理器与计算机技术的不断发展，人们对 PLC的信息处理速度要求也越来越高， 要求用户存储器容量也越来越大。 （ 2）、向通信网络化发展 3 PLC网络控制是当前控制系统和 PLC技术发展的潮流。 PLC与 PLC之间的联网通信、PLC与上位计算机的联网通信已得到广泛应用。 目前， PLC制造商都在发展自己专用的通信模块和通信软件以加强 PLC的联网能力。 各 PLC制造商之间也在协商指定通用的通信标准，以构成更大的网络系统。 PLC已成为集散控制系统（ DCS）不可缺少的组成部分。 （ 3）、向模块化、智能化发展 为满足工业自动化各种控制系统的需要，近年来， PLC厂家先后开发了不少新器件和模块，如智能 I/O模块、温度控制模块和专门用于检测 PLC外部故障的专用智能模块等，这些模块的开发和应用不仅增强了功能，扩展了 PLC的应用范围，还提高了系统的可靠性。 （ 4）、编程语言和编程工具的多样化和标准化 多种编程语言的并存、互补与发展是 PLC软件进步的一种趋势。 PLC厂家在使硬件及编程工具换代频繁、丰富多样、功能提高的同时，日益向 MAP(制造自动化协议 )靠拢，使 PLC的基本部件，包括输入输出模块、通信协议、编程语言和编程工具等方面的技术规范化和标准化。 PLC的工作原理 PLC的主要组成部分 CPU模块： 输入信号输入模块C P U模块输出模块执行机构编程器可编程控制器 图 11 PLC的主要组成部分 CPU模块主要由微处理器（ CPU芯片）和存储器组成。 在 PLC控制系统中， CPU模块相当于人的大脑和心脏，它不断的采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出；存储器用来储存程序和数据 [3]。 I/O模块： 输入 (Input)模块和输出（ Output）模块统称 I/O模块，是联系外部现场和 CPU模块的桥梁。 输入模块主要用来接受和采集输入信号，输入信号包括两类：一类是从按钮，选择开关，接近开关，光电开关等来的开关量输入信号；另一类就是由电位器，测速发电机等提 4 供的连续变化的模拟量信号。 PLC通过输出模块控制接触器、电磁阀等执行机构，另外也可以驱动指示灯、数字显示装置等。 CPU模块的工作电压一般是 5V，而其输入 /输出信号电压一般较高，如 DC24V和AC220V。 为防止外部引入的尖峰电压和干扰噪声损坏 CPU模块，影响其正常工作，在 I/O模块中，用光电耦合器、可控硅，小型继电器等器件来隔离外部输入电路和 负载。 I/O模块除了传递信号外，还有电平转换与隔离的作用。 PLC的扫描过程 PLC有两种基本的工作状态，即运行（ RUN）状态与停止（ STOP）状态。 在运行状态，PLC通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。 为了使 PLC的输出及时响应随时变化的输入信号，用户程序不是执行了一次，而是反复不断地重复执行，直至 PLC停机或切换到 STOP工作状态。 除了执行用户程序之外，在每次循环中， PLC还要完成内部处理，通讯处理等工作，一次循环可分为 5个阶段。 内部处理 通信服务 输入处理 程序执行 输出处理R U NS T O P 图 12 PLC扫描过程图 在内部处理阶段，进行 PLC自检，检查内部硬件是否正常，对监视定时器（ WDT）复位以及完成其它一些内部处理工作。 在通信服务阶段， PLC与其它智能装置实现通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容等。 当 PLC处于停止（ STOP）状态时，只完成内部处理和通信服务工作。 当 PLC处于运行（ RUN）状态时，除完成内部处理和通信服务工作外，还要完成输入采样、程序执行、输出刷新工作。 PLC的扫描工作方式简单直观，便于程序的设计，并为可靠运行提供了保障。 当 PLC 扫描到的指令被执行后，其结果马上就被后面将要扫描到 的指令所利用， 而且还可通过 CPU内部设置的监视定时器来监视每次扫描是否超过规定时间，避免由于 CPU内部故障使程序执行进入死循环。 PLC执行程序的过程及特点 1. 输入采样阶段 5 在输入采样阶段， PLC以扫描工作方式按顺序对所有输入端的输入状态进行采样，并存入输入映象寄存器中，此时输入映象寄存器被刷新。 接着进入程序处理阶段，在程序执行阶段或其它阶段，即使输入状态发生变化，输入映象寄存器的内容也不会改变，输入状态的变化只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被采样到。 2. 程序执行阶段 在 程序执行阶段， PLC对程序按顺序进行扫描执行。 若程序用梯形图来表示，则总是按先上后下，先左后右的顺序进行。 当遇到程序跳转指令时，则根据跳转条件是否满足来决定程序是否跳转。 当指令中涉及到输入、输出状态时， PLC从输入映像寄存器和元件映象寄存器中读出，根据用户程序进行运算，运算的结果再存入元件映象寄存器中。 对于元件映象寄存器来说，其内容会随程序执行的过程而变化。 3. 输出刷新阶段 当所有程序执行完毕后，进入输出处理阶段。 在这一阶段里， PLC 将输出映像寄存器中与输出有关的状态（输出继电器状态）转存到输出锁存器中，并通过一定方式输出，驱动外部负载。 图 13 PLC 扫描周期 因此， PLC 在一个扫描周期内，对输入状态的采样只在输入采样阶段进行。 当 PLC 进入程序执行阶段后输入端将被封锁，直到下一个扫描周期的输入采样阶段才对输入状态进行重新采样。 这方式称为集中采样，即在一个扫描周期内，集中一段时间对输入状态进行采样。 在用户程序中如果对输出结果多次赋值，则最后一次有效。 在一个扫描周期内，只在输出刷新阶段才将输出状态从输出映象寄存器中输出，对输出接口进行刷新。 在其它阶段里输出状态一直保存在输出映象寄存器中。 这种方式称为集中。