基于PLC设计的病房呼叫系统

针对传统病房呼叫系统存在的不足，介绍一款基于PLC设计的病房呼叫系统。当病人需要通过按键请求医护人员帮助时，病房呼叫系统将相关请求信息通过电力载波传输给上位机系统，医护人员根据当前请求信息给予病人相应的帮助。

系统总体方案及工作原理

根据病房呼叫系统的实际功能要求，设计了病房呼叫系统的硬件电路。系统的硬件电路主要由电源模块、电力载波传输模块、电力载波接收模块、时钟模块、数据显示模块、呼叫键模块、串口模块和看门狗模块组成,

控制系统的硬件设计

病房呼叫的硬件电路由以下模块组成: 电力载波传输模块、电力载波接收模块、电源模块、串口模块、人机交互模块等。

电源模块

对于任何一套系统，电源模块整体稳定性决定了系统整体可靠性和稳定性。由于系统体积限制和实际功能需求，设计了一款高性能开关稳压电源。该电源选用美国POWER公司开发的TOP224Y芯片作为电源主控芯片，开关稳压电源工作原理如下：220V交流提供电源可以经过整流桥和滤波电容输出数据波动的直流电源，该电源技术直接输出给TOP224Y芯片的漏极引脚，TOP224Y芯片导通，电源输入电压需要通过研究变压器Q20初级线圈与源极形成回路，Q20次级线圈输出电源电压，同时信息系统开发利用整流二极管和滤波电容对输出的电源电压问题进行整流滤波方法处理。为了得到保证开关电源输出社会稳定的电源电压，本系统主要采用传统变压器次级线圈对输出的电源电压变化进行调查采样，当采集电压大于12V时，光耦发光体导通，TOP224Y芯片关闭漏极引脚，从而达到降低开关电源输出的电压大小。由于变压器初级线圈结构具有储能作用，其在TOP224Y高频开关发展过程中更加容易导致产生风险较高的尖峰脉冲，为了重要保证整个系统不仅能够满足正常T作，系统工程设计了由电阻R28、电容C32和二极管D36组成的吸收回路对尖峰脉冲方式进行不断吸收能力处理，从而提高有效措施避免开关电源因尖峰脉冲造成TOP224Y芯片的损坏。

动力载波传输模块

在病房呼叫系统中，病人的请求信息和值班护士之间的数据网络通信技术采用电力线进行分析数据传输。当病人需要通过呼叫请求按键进行处理请求时，单片机将当前病人请求的床位信息和需求，通过电力线载波发送模块发送给相应的主治医生或值班护士。由于电力线主要包括用于传输电能，且医院方面存在问题大量医疗设施设备，医院电网具有大量的谐波噪声。为了得到保证设计的病房呼叫系统不影响正常工作，系统工程采用推拉驱动电路对电力载波发送模块结构进行产品设计。相比传统的单管驱动而言，根据设计的电力载波发送模块具有重要数据传输距离远、抗干扰能力强等特点。同时也是系统一般采用12V电源对电力载波发送模块进行创新驱动，提高了系统测试数据传输的信噪比。

电力载波传输模块工作原理如下: 当病房呼叫系统需要执行数据传输时，atmega64单片机需要通过串口将数据传输到 bwp08a 模块，bwp08a 通过 vo 引脚逐位输出接收到的数据信息。为了提高电力载波数据传输间的距离，系统采用推挽放大的方法对vo输出的数据信息进行处理。放大的数据信息通过电容器 c14与变压器 t 1的初级线圈耦合，通过变压器次级线圈与电力线路进行远距离数据传输。为了保证传输数据的稳定性和可靠性，针对医院电力线路的高次谐波噪声，选用 d10和 d11构成的箝位电路进行保护设计，避免了外界噪声对电力载波传输模块的损坏，提高了系统的整体稳定性。