中藥電子調配中心控制系統的研究

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由于中藥品種繁多、成份復雜、含量比例各不相同，因此傳統的中藥調配作業(yè)十分耗時(shí)費力，而且在調配成份和比例上經(jīng)常出現差錯。隨著(zhù)計算機技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和機器人技術(shù)的發(fā)展，單味中藥濃縮顆粒劑的研制成功，使中藥配藥自動(dòng)化成為可能。

中藥電子調配中心根據單味中藥濃縮顆粒劑自動(dòng)化處方配制的特點(diǎn)，采用分級系統結構，將機器人控制技術(shù)、信息管理技術(shù)、分布式計算機技術(shù)和中藥調配技術(shù)結合起來(lái)，可在醫生所開(kāi)的遠程處方的基礎上完成中藥處方的監控和調配以及中藥的輸送、庫存顯示和處方記錄等功能，不僅減少了人工配藥的誤差，而且提高了配藥的工作效率。中藥電子調配中心的研制和應用必將促進(jìn)中藥濃縮顆粒劑的銷(xiāo)售和推廣，對發(fā)展我國特色的藥品生產(chǎn)和管理自動(dòng)化技術(shù)具有重要意義。

1 控制系統的功能

1.1 功能設計

中藥電子調配中心應滿(mǎn)足復雜多變的處方配制的要求，因此控制系統必須具有下述功能：

（1）醫生可在遠程工作站上進(jìn)行處方的錄入、數據的存儲和查詢(xún)操作。

（2）醫院藥房電腦應用具有處方的識別和數據分析功能；還應具備控制指令的交換、狀態(tài)的監視以及通信能力；另外，要定時(shí)上報醫院蘊含房的存藥信息，便于藥品生產(chǎn)廠(chǎng)家進(jìn)行生產(chǎn)的零庫存管理。

（3）中藥電子調配中心根據配藥指令進(jìn)行調配時(shí)應具有以下功能：

·按藥型排序進(jìn)行機器人運行規劃；

·自動(dòng)取出相應數量的藥品；

·自動(dòng)供藥、計數和輸送；

·供約系統檢測，包括藥袋撕裂、卡機、缺藥等；

·系統城調配過(guò)程中同時(shí)顯示調配信息，便于進(jìn)行監控。

1.2 技術(shù)性能指標

綜合考慮系統實(shí)際運行的限制和應用的需要，要求整個(gè)系統達到如下的技術(shù)性能指標：

（1）配藥容量：每套一般由2排藥柜組成，配藥容量為306味或459味，可根據需要擴展約柜排數。

（2）配藥速度：30～180秒/付。

（3）工作噪聲：<60dB；運行環(huán)境：溫度0～40℃，濕度0～80%RH。

2 控制系統的設計

2.1 工作流程

自動(dòng)配藥系統的功能及控制系統的結構決定了系統的工作流程，如圖1所示。醫生在遠程端的工作站開(kāi)出處方，通過(guò)Internet將處方信息傳給醫院藥房電腦，醫院藥房電腦經(jīng)一系列的識別處理之后以工業(yè)控制總線(xiàn)為載體出中藥配置命令，指揮底層硬件執行命令，完成最終的中藥調配和中藥輸送。

2.2 控制系統方案

自動(dòng)配藥系統的控制系統是基于Internet及工業(yè)控制現場(chǎng)總線(xiàn)的分級系統，如圖2所示。第級是基于Internet的數據庫管理和數字網(wǎng)絡(luò )通信；第二級是計算機檢測與控制；第三級是基于工業(yè)控制總線(xiàn)的機器人的可編程控制；第四級是機器人的驅動(dòng)單元和執行單元。這種分級結構使得系統功能清晰，功能擴充方便，有利于控制系統性能的大幅度提高。

3 控制系統的實(shí)現

3.1 機器人可編程邏輯控制器及機器人驅動(dòng)單元

中藥電子調配中心的機器人系統是由直角坐標機械臂、機械手、藥柜體、輸送系統、控制系統和配藥管理系統等部分組成。直角坐標機械臂、機械手都采用交流伺服電機驅動(dòng)?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒LC）與伺服放大器之間組成絕對位置檢測系統完成機器人的位置控制。藥劑按最小劑量用鋁箔包括，并把藥袋制成相互連接的形式，順藥袋之間設置易斷工藝孔。取藥時(shí)，機械手上的光電開(kāi)關(guān)累計取得的袋數并反饋給PLC，即實(shí)現了自動(dòng)秤量操作。在藥品的配制過(guò)程中，PLC通過(guò)RS232接口來(lái)控制LED顯示屏，保證報警信息的及時(shí)顯示。醫院藥房電腦只要發(fā)出配藥命令，PLC根據存儲器里相應的功能模塊程序完成中藥的配置、輸入送、顯示以及報警功能。中藥電子調配中心機器人系統依靠其控制系統的高效性、伺服機構的良好電氣性能、機械傳動(dòng)系統的高精度以及三種報警方式保證整個(gè)取藥系統工作的可靠性。

3.2 計算機監測與控制

計算機監測與控制

底層監控級采用模塊化的PLC對裝置或設備運行狀態(tài)進(jìn)行監測，并實(shí)時(shí)上報狀態(tài)信息；并且通過(guò)RS232接口來(lái)控制LED顯示屏，保證報警信息的及時(shí)顯示。中間監控級采用工業(yè)控制計算機完成系統機械執行單元的控制，實(shí)現中藥處方的識別處理，生成底層監控級控制設備（PLC）的配藥命令，并實(shí)時(shí)監測系統的運行狀態(tài)。兩級之間以及PLC之間通過(guò)現場(chǎng)控制總線(xiàn)進(jìn)行通信，交換控制指令和運行狀態(tài)數據。這樣通過(guò)兩層監控級就建立了中藥處方自動(dòng)配置系統的基本構件。

3.3 數據庫管理以及數字網(wǎng)絡(luò )通信

目前，局域網(wǎng)和Internet網(wǎng)絡(luò )應用技術(shù)已經(jīng)十分成熟，可以充分利用這種技術(shù)將醫生門(mén)診、中藥生產(chǎn)廠(chǎng)家藥品庫、醫院藥房藥品收費系統、藥房供藥系統以及供藥監控系統等連接起來(lái)以實(shí)現整個(gè)控制系統的最優(yōu)化。在局域網(wǎng)級，監測與控制工作站實(shí)現了配藥系統動(dòng)態(tài)地監測和控制，也可以進(jìn)一步建立處方工作站和處方錄入工作站以解決遠程門(mén)診工作站的不足之處。在Internet級，建立了門(mén)診工作站和中藥生產(chǎn)廠(chǎng)家工作站，可實(shí)現配藥系統的遠程控制以及藥品生產(chǎn)廠(chǎng)家進(jìn)行生產(chǎn)的零庫存管理。由此而建立的處方數據庫可提供給門(mén)診工作站專(zhuān)家系統級的知識庫，而中藥廠(chǎng)家數據庫可將醫院藥房藥品信息和生產(chǎn)廠(chǎng)家庫存信息提供給中藥生產(chǎn)廠(chǎng)家。另外，還可進(jìn)一步建立處方輔助生成系統以及聯(lián)合網(wǎng)絡(luò )處方配制系統等，以滿(mǎn)足日趨復雜的自動(dòng)化處方配制的要求。因此，這種基于Internet的數據庫管理系統格數字通信系統富于魯棒性，便于今后系統的擴展和延伸。

中約電子調配中心根據單味中藥濃縮顆粒劑自動(dòng)化處方配制的特點(diǎn)，功能設計的基礎上提出了控制系統的分級系統結構，把可編程控制技術(shù)、信息管理技術(shù)和機器人技術(shù)結合起來(lái)，新將的技術(shù)和理論引用到中藥調配技術(shù)中，促進(jìn)了機器人技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的研究應用，擴大了產(chǎn)品的適用范圍，使該產(chǎn)品不僅能夠調配袋裝“免煎中藥”，而且能夠發(fā)放西藥。目前中藥生產(chǎn)加工和前處理如中成藥丸劑、沖劑生產(chǎn)和藥品包裝等仍以手工勞動(dòng)為主，且國內外在中藥制藥設備自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)與應用上仍然是個(gè)盲點(diǎn)，因此大力發(fā)展機器人技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)，不僅能提高產(chǎn)品的性能指標、降低勞動(dòng)強度、提高生產(chǎn)率，而且對開(kāi)拓藥品市場(chǎng)、提高市場(chǎng)競爭力有重要意義。