PLC控制在中藥智能配藥系統中的應用

1.2 系統工作步驟

系統中有各種電機？限位？定位用傳感器以及與真空氣泵連接的電磁閥，可以完成取空藥袋？打開(kāi)空藥袋及封裝？輸送藥袋等功能，其工作時(shí)序見(jiàn)圖5。

1.3 PLC程序實(shí)現

利用OMRON的編程軟件CX-Programmer完成梯形圖的編寫(xiě)，程序包括如下六個(gè)模塊：

（1）初始化模塊，其功能是將PLC的內存單元初始化，進(jìn)行電氣部分的歸零操作，目的是為配藥系統進(jìn)行運轉做好準備，防止誤操作對系統造成不可挽回的破壞；

（2）接收模塊，其功能是接收上位機界面中輸入的二進(jìn)制編碼的信息（包括藥品種類(lèi)？數量？貼數等），存入預先定義的內存單元；

（3）發(fā)送模塊，其功能是將藥品種類(lèi)？數量等按照數據庫與伺服電機結構中已定義的方式分別轉變?yōu)橄滤幹绷麟姍C位置和轉動(dòng)圈數，并發(fā)送到集成電路板，完成下藥操作；

（4）反饋模塊，其功能是接收來(lái)自集成電路板的直流電機轉動(dòng)停止（即規定重量下藥動(dòng)作完成）的反饋信號；

（5）控制模塊，其功能是在確定下藥過(guò)程完成后，驅動(dòng)機械手完成取空藥袋？打開(kāi)空藥袋？定位及集藥等任務(wù)，并驅動(dòng)藥袋封口裝置動(dòng)作，觸發(fā)直流電動(dòng)機帶動(dòng)皮帶轉動(dòng)，送出藥品；（6）故障處理模塊，其功能是接收各處傳感器反饋的接近或故障信號，隨時(shí)停止系統的配藥動(dòng)作，以進(jìn)行故障處理？

此外，在發(fā)送模塊和控制模塊中建立時(shí)間聯(lián)系，使得在一次多貼藥配藥過(guò)程中，下一貼藥的下藥？取空藥袋動(dòng)作與上一貼藥的封口？傳輸動(dòng)作并行進(jìn)行，縮短了配藥時(shí)間？

2 上位機軟件控制系統

上位機軟件控制系統包括藥品信息數據庫和人機對話(huà)界面，前者主要存儲醫院的藥品信息，包括名稱(chēng)？數量？?jì)r(jià)格？藥性？有效期等；后者則與數據庫建立連接，可以實(shí)現查詢(xún)？開(kāi)處方？藥品管理？處方管理？打??？液晶顯示等功能？其流程圖如圖6所示。

2.1 工控組態(tài)軟件FIX32

FIX32是美國 Intellution公司開(kāi)發(fā)的基于視窗的大型應用軟件，包含動(dòng)態(tài)顯示？報警？趨勢？控制策略？控制網(wǎng)絡(luò )通信等組件？在本系統中，應用FIX32編寫(xiě)了主界面和系統運行的動(dòng)態(tài)模擬顯示程序？

（1）主界面是上位機與下位機之間的連接橋梁，其功能是與VB編寫(xiě)的界面建立聯(lián)系，激活配藥控制界面和藥品管理界面？

（2）系統運行動(dòng)態(tài)模擬顯示的實(shí)現方式是首先在FIX32的DRAW模式下畫(huà)出整個(gè)配藥系統的模擬圖，包括靜止物體及各種動(dòng)作顯示，設定限位與故障反饋警報；然后在FIX32中對I/O點(diǎn)進(jìn)行組態(tài)，并在數據庫中建立各藥罐？各動(dòng)作I/O類(lèi)型及其在下位機PLC中的地址？這樣，當PLC中的程序開(kāi)始運行時(shí)，相應地址中的模擬量或開(kāi)關(guān)量便發(fā)生變化？這種變化可在配藥系統動(dòng)作的同時(shí)顯示到動(dòng)態(tài)模擬界面，使動(dòng)態(tài)模擬同步進(jìn)行？在配藥系統封閉運行的情況下，其作用之一是可以從動(dòng)態(tài)模擬畫(huà)面中實(shí)時(shí)觀(guān)察到系統的運作情況，之二是可在系統發(fā)生可反饋性故障時(shí)在第一時(shí)間得到提示，快速完成對故障的調整？

2.2 界面編輯軟件VB

該部分軟件包括取藥與加藥兩個(gè)模塊，均具有權限控制功能，用戶(hù)需輸入密碼，可保證系統的安全性？VB界面框架圖如圖7所示。

取藥模塊的主要任務(wù)是與ACCESS數據庫取得聯(lián)系，將需要的藥品名？數量？貼數等通過(guò)FIX32傳入下位機中，完成取藥操作？其中，在數據庫中的藥品名采用拼音查詢(xún)，數量與貼數則可多次修改？同時(shí)，VB還要向液晶屏輸出患者及處方信息，并完成處方打??？

在取藥模塊中進(jìn)行了取藥任務(wù)優(yōu)化處理算法的設計，其目的是在醫生開(kāi)藥順序任意的情況下完成最短時(shí)間的配藥過(guò)程？由于機械手在X?Y軸伺服電機的控制下的勻速行走速度為1m/s,因此時(shí)間最短即為行走路線(xiàn)最短，這個(gè)問(wèn)題等價(jià)于典型的旅行商（TSP）問(wèn)題？在本系統中，420個(gè)藥罐分為前后兩面各14行等距排列，每一面中又分左右兩側各7行，每行15個(gè)？此外，藥罐位置每單位Y軸坐標與三個(gè)單位X軸坐標相同，且機械手對前后兩面的取藥由步進(jìn)電機擺動(dòng)控制？經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單計算可以確定本系統中實(shí)際節點(diǎn)應為66個(gè)？采用新的禁忌遺傳算法在VB中編程，該算法對多節點(diǎn)系統設置禁忌步長(cháng)和松弛步長(cháng)？引入張弛效應，與傳統遺傳算法相比，減小了可行解空間，提高了收斂速度？

加藥模塊為藥品管理員專(zhuān)用，主要任務(wù)是從界面中修改數據庫中貨存藥品的所有信息？

對散裝中藥實(shí)現定量配置的中藥智能配藥系統在控制方法上有多種創(chuàng )新，具有良好的人機界面，能在足夠短的時(shí)間內對指定藥方完成配藥？該系統通過(guò)了上海市科委主持的專(zhuān)家鑒定，達到國內領(lǐng)先？國際先進(jìn)的水平，在運行中情況良好，可靠性和安全性都得到了驗證？

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