病床紧急呼叫系统的应用.docx
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病床紧急呼叫系统的应用
病床紧急呼叫系统应用
绪论
病床紧急呼叫系统的应用在实际生活中运用较为广泛,在医院尤为重要。
在医院病房中如果病人有什么不适或其他需要帮忙的地方就需要叫护士或医生,这时就可以按医院的病床紧急呼叫系统的按钮,医生或护士看到其值班室的灯亮,再通过数码管显示的病床号就可以进行快速地处理,提高了效率。
这个系统大大方便了病人,也为医院为病人治疗缩短了不必要的时间。
第一章三菱FX系列PLC简介
1.1PLC的定义
可编程序控制器(ProgrammableController)原本应简称PC,为了与个人计算机专称PC相区别,所以可编程序控制器简称定为PLC(ProgrammableLogicController),但并非说PLC只能控制逻辑信号。
PLC是专门针对工业环境应用设计的,自带直观、简单并易于掌握编程语言环境的工业现场控制装置。
传统继电器控制盘的配线复杂又不灵活,随着控制系统的复杂性与微电脑的发展,传统继电器控制配电盘已不符合时代的需求,取而代之的为工业界普通使用的可编程逻辑控制器以下简称可编程控制器(PLCProgrammableLogicController)。
PLC是一种数字电子设备,用内存来存储程序指令,以执行逻辑、顺序、计时、技术及算数运算等机械控制的功能。
1.2PLC的特点
1.2.1PLC的主要特点
1、高可靠性
(1)所有的I/O接口电路均采用光电隔离,使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。
(2)各输入端均采用R-C滤波器,其滤波时间常数一般为10~20ms.
(3)各模块均采用屏蔽措施,以防止辐射干扰。
(4)采用性能优良的开关电源。
(5)对采用的器件进行严格的筛选。
(6)良好的自诊断功能,一旦电源或其他软,硬件发生异常情况,CPU立即采用有效措施,以防止故障扩大。
(7)大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。
2、丰富的I/O接口模块PLC针对不同的工业现场信号,如:
交流或直流;开关量或模拟量;电压或电流;脉冲或电位;强电或弱电等。
有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备,如:
按钮;行程开关;接近开关;传感器及变送器;电磁线圈;控制阀等直接连接。
另外为了提高操作性能,它还有多种人-机对话的接口模块;为了组成工业局部网络,它还有多种通讯联网的接口模块,等等。
3、采用模块化结构为了适应各种工业控制需要,除了单元式的小型PLC以外,绝大多数PLC均采用模块化结构。
PLC的各个部件,包括CPU,电源,I/O等均采用模块化设计,由机架及电缆将各模块连接起来,系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。
4、编程简单易学PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式,对使用者来说,不需要具备计算机的专门知识,因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。
5、安装简单,维修方便PLC不需要专门的机房,可以在各种工业环境下直接运行。
使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接,即可投入运行。
各种模块上均有运行和故障指示装置,便于用户了解运行情况和查找故障。
由于采用模块化结构,因此一旦某模块发生故障,用户可以通过更换模块的方法,使系统迅速恢复运行。
1.2.2PLC的功能
1、逻辑控制 2、定时控制 3、计数控制 4、步进(顺序)控制 5、PID控制 6、数据控制:
PLC具有数据处理能力。
7、通信和联网 8、其它:
PLC还有许多特殊功能模块,适用于各种特殊控制的要求,如:
定位控制模块,CRT模块。
1.3PLC的基本组成
PLC基本组成包括中央处理器(CPU)、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)、外部设备编程器及电源模块组成,见图1。
PLC内部各组成单元之间通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接,外部则根据实际控制对象配置相应设备与控制装置构成PLC控制系统。
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图1PLC的基本组成
1.4FX系列PLC的特点
一、FX2N系列PLC型号名称的含义
FX2N系列PLC型号名称的含义如下:
①系列序号:
如1S,1N,2N
②表示输入输出的总点数:
FX2N系列PLC的最大输入输出点数为256点。
③表示单元类型:
M为基本单元,E为输入输出混合扩展单元与扩展模块,EX为输入专用扩展模块,EY为输出专用扩展模块。
④表示输出形式:
R为继电器输出(有干接点,交流、直流负载两用);
T为晶体管输出(无干接点,直流负载用);
S为双向晶闸管输出(无干接点,交流负载用)。
⑤表示电源形式:
D为DC24V电源,24V直流输入;H为大电流输出扩展模块(1A/1点);V为立式端子排的扩展模块;C为接插口输入方式;F为输入滤波时间常数为1ms的扩展模块;L为TTL输入扩展模块;S为独立端子(无公共端)扩展模块;若无标记,则为AC电源,24V直流输入,横式端子排,标准输出(继电器输出为2A/1点;晶体管输出为0.5A/1点;双向晶闸管输出为0.3A/1点)。
例如型号为FX2N-40MR-D的PLC,属于FX2N系列,是有40个I/O点的基本单元,继电器输出型,使用DC24V电源。
三、FX2N系列PLC的外观及其特征
(1)外部端子部分
外部端子包括PLC电源端子(L、N、),直流24V电源端子(24+、COM)、输入端子(X)、输出端子(Y)等。
主要完成电源、输入信号和输出信号的连接。
其中24+、COM是机器为输入回路提供的直流24V电源,为了减少接线,其正极在机器内已经与输入回路连接,当某输入点需要加入输入信号时,只需将COM通过输入设备接至对应的输入点,一旦COM与对应点接通,该点就为“ON”,此时对应输入指示就点亮。
(2)指示部分
指示部分包括各I/O点的状态指示、PLC电源(POWER)指示、PLC运行(RUN)指示、用户程序存储器后备电池(BATT)状态指示及程序出错(PROG-E)、CPU出错(CPU-E)指示等,用于反映I/O点及PLC机器的状态。
(3)接口部分
接口部分主要包括编程器、扩展单元、扩展模块、特殊模块及存储卡盒等外部设备的接口,
其作用是完成基本单元同上述外部设备的连接。
在编程器接口旁边,还设置了一个PLC运行模式转换开关SWl,它有RUN和STOP两个运行模式,RUN模式能使PLC处于运行状态(RUN指示灯亮),STOP模式能使PLC处于停止状态(RUN指示灯灭),此时,PLC可进行用户程序的录入、编辑和修改。
四、PLC的安装、接线
PLC的安装固定常有两种方式,一是直接利用机箱上的安装孔,用螺钉将机箱固定在控制柜的背板或面板上。
其二是利用DIN导板安装。
1.电源接线及端子排列
PLC基本单元的供电通常有两种情况,一是直接使用工频交流电,通过交流输入端子连接,对电压的要求比较宽松,100~250V均可使用。
二是采用外部直流开关电源供电,一般配有直流24V输入端子。
采用交流供电的PLC机内自带直流24V内部电源,为输入器件及扩展单元供电。
FX系列PLC大多为AC电源,DC输入型式。
FX2N系列PLC的接线端子排列示例(FX2N-32MR)
第二章数码管
数码管是一种半导体发光器件,其基本单元是发光二极管。
(实物参照图片)
2.1数码管的分类
数码管按段数分为七段数码管和八段数码管,八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元(多一个小数点显示);按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管;按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。
共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。
共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V,当某一字段发光二极管的阴极为低电平时,相应字段就点亮。
当某一字段的阴极为高电平时,相应字段就不亮。
。
共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。
共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上,当某一字段发光二极管的阳极为高电平时,相应字段就点亮。
当某一字段的阳极为低电平时,相应字段就不亮。
2.2 数码管的驱动方式
数码管要正常显示,就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码,从而显示出我们要的数字,因此根据数码管的驱动方式的不同,可以分为静态式和动态式两类。
①静态显示驱动:
静态驱动也称直流驱动。
静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动,或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。
静态驱动的优点是编程简单,显示亮度高,缺点是占用I/O端口多,如驱动5个数码管静态显示则需要5×8=40根I/O端口来驱动,要知道一个89S51单片机可用的I/O端口才32个呢:
),实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动,增加了硬件电路的复杂性。
②动态显示驱动:
数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一,动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起,另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路,位选通由各自独立的I/O线控制,当单片机输出字形码时,所有数码管都接收到相同的字形码,但究竟是那个数码管会显示出字形,取决于单片机对位选通COM端电路的控制,所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开,该位就显示出字形,没有选通的数码管就不会亮。
通过分时轮流控制各个数码管的的COM端,就使各个数码管轮流受控显示,这就是动态驱动。
在轮流显示过程中,每位数码管的点亮时间为1~2ms,由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应,尽管实际上各位数码管并非同时点亮,但只要扫描的速度足够快,给人的印象就是一组稳定的显示数据,不会有闪烁感,动态显示的效果和静态显示是一样的,能够节省大量的I/O端口,而且功耗更低。
2.3数码管参数
8字高度:
8字上沿与下沿的距离。
比外型高度小。
通常用英寸来表示。
范围一般为0.25-20英寸。
长*宽*高:
长——数码管正放时,水平方向的长度;宽——数码管正放时,垂直方向上的长度;高——数码管的厚度。
时钟点:
四位数码管中,第二位8与第三位8字中间的二个点。
一般用于显示时钟中的秒。
2.4数码管应用
数码管是一类显示屏通过对其不同的管脚输入相对的电流会使其发亮从而显示出数字
可以显示时间日期温度等索用可以用数字代替的参数
由于它的价格便宜使用简单在电器特别是家电领域应用极为广泛空调热水器冰箱等等
绝大多数热水器用的都是数码管其他家电也用液晶屏与荧光屏
2.5数码管使用的电流与电压
电流:
静态时,推荐使用10-15mA;动态时,16/1动态扫描时,平均电流为4-5mA,峰值电流50-60mA。
电压:
查引脚排布图,看一下每段的芯片数量是多少?
当红色时,使用1.9V乘以每段的芯片串联的个数;当绿色时,使用2.1V乘以每段的芯片串联的个数。
2.6恒流驱动与非恒流驱动对数码管的影响
1、显示效果:
由于发光二极管基本上属于电流敏感器件,其正向压降的分散性很大,并且还与温度有关,为了保证数码管具有良好的亮度均匀度,就需要使其具有恒定的工作电流,且不能受温度及其它因素的影响。
另外,当温度变化时驱动芯片还要能够自动调节输出电流的大小以实现色差平衡温度补偿。
2、安全性:
即使是短时间的电流过载也可能对发光管造成永久性的损坏,采用恒流驱动电路后可防止由于电流故障所引起的数码管的大面积损坏。
另外,我们所采用的超大规模集成电路还具有级联延时开关特性,可防止反向尖峰电压对发光二极管的损害。
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