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？打開空藥袋及封裝？輸送藥袋等功能，其工作時序見圖5。

1.3 PLC程序實現

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

（1）初始化模塊，其功能是將PLC的內存單元初始化，進行電氣部分的歸零操作，目的是為配藥系統進行運轉做好準備，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制編碼的信息（包括藥品種類？數量？貼數等），存入預先定義的內存單元；

（3）發送模塊，其功能是將藥品種類？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為下藥直流電機位置和轉動圈數，并發送到集成電路板，完成下藥操作；

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

（5）控制模塊，其功能是在確定下藥過程完成后，驅動機械手完成取空藥袋？打開空藥袋？定位及集藥等任務，并驅動藥袋封口裝置動作，觸發直流電動機帶動皮帶轉動，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，隨時停止系統的配藥動作，以進行故障處理？

此外，在發送模塊和控制模塊中建立時間聯系，使得在一次多貼藥配藥過程中，下一貼藥的下藥？取空藥袋動作與上一貼藥的封口？傳輸動作并行進行，縮短了配藥時間？

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界面，前者主要存儲醫院的藥品信息，包括名稱？數量？價格？藥性？有效期等；后者則與數據庫建立連接，可以實現查詢？開處方？藥品管理？處方管理？打印？液晶顯示等功能？其流程圖如圖6所示。

2.1 工控組態軟件FIX32

FIX32是美國 Intellution公司開發的基于視窗的大型應用軟件，包含動態顯示？報警？趨勢？控制策略？控制網絡通信等組件？在本系統中，應用FIX32編寫了主界面和系統運行的動態模擬顯示程序？

（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編寫的界面建立聯系，激活配藥控制界面和藥品管理界面？

（2）系統運行動態模擬顯示的實現方式是首先在FIX32的DRAW模式下畫出整個配藥系統的模擬圖，包括靜止物體及各種動作顯示，設定限位與故障反饋警報；然后在FIX32中對I/O點進行組態，并在數據庫中建立各藥罐？各動作I/O類型及其在下位機PLC中的地址？這樣，當PLC中的程序開始運行時，相應地址中的模擬量或開關量便發生變化？這種變化可在配藥系統動作的同時顯示到動態模擬界面，使動態模擬同步進行？在配藥系統封閉運行的情況下，其作用之一是可以從動態模擬畫面中實時觀察到系統的運作情況，之二是可在系統發生可反饋性故障時在第一時間得到提示，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模塊，均具有權限控制功能，用戶需輸入密碼，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是與ACCESS數據庫取得聯系，將需要的藥品名？數量？貼數等通過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，數量與貼數則可多次修改？同時，VB還要向液晶屏輸出患者及處方信息，并完成處方打印？

在取藥模塊中進行了取藥任務優化處理算法的設計，其目的是在醫生開藥順序任意的情況下完成最短時間的配藥過程？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,因此時間最短即為行走路線最短，這個問題等價于典型的旅行商（TSP）問題？在本系統中，420個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？此外，藥罐位置每單位Y軸坐標與三個單位X軸坐標相同，且機械手對前后兩面的取藥由步進電機擺動控制？經過簡單計算可以確定本系統中實際節點應為66個？采用新的禁忌遺傳算法在VB中編程，該算法對多節點系統設置禁忌步長和松弛步長？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用，主要任務是從界面中修改數據庫中貨存藥品的所有信息？

對散裝中藥實現定量配置的中藥智能配藥系統在控制方法上有多種創新，具有良好的人機界面，能在足夠短的時間內對指定藥方完成配藥？該系統通過了上海市科委主持的專家鑒定，達到國內領先？國際先進的水平，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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