PLC中藥自動發(fā)藥機設計

目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章前言 3\o"CurrentDocument"第1.1節(jié)中藥自動發(fā)藥機設計意義 3\o"CurrentDocument"第1.2節(jié)系統(tǒng)功能要求 3\o"CurrentDocument"第1.3節(jié)系統(tǒng)實現的功能 4\o"CurrentDocument"第二章中藥自動發(fā)藥機系統(tǒng)分析 5\o"CurrentDocument"第2.1節(jié)中藥自動發(fā)藥機工作過程 5\o"CurrentDocument"第2.2節(jié)發(fā)藥機控制系統(tǒng)設計 5\o"CurrentDocument"第三章中藥配方顆粒自動發(fā)藥機控制系統(tǒng)硬件設計 7\o"CurrentDocument"第3.1節(jié)中藥配方顆粒自動發(fā)藥機硬件系統(tǒng)簡介 7\o"CurrentDocument"第3.3節(jié)中藥配方顆粒自動發(fā)藥機系統(tǒng)配置 9\o"CurrentDocument"第3.4節(jié)自動發(fā)藥機控制系統(tǒng)接線圖與I/O分配表 9\o"CurrentDocument"第四章中藥配方顆粒自動發(fā)藥機軟件系統(tǒng)設計 12\o"CurrentDocument"第4.1節(jié)應用程序總體結構及功能模塊 12\o"CurrentDocument"第4.2節(jié)上位PC機軟件信息管理系統(tǒng)設計 12\o"CurrentDocument"第4.3節(jié)下位機PLC軟件控制系統(tǒng)設計 13\o"CurrentDocument"第五章總結 15\o"CurrentDocument"參考文獻 16【摘要】本文主要圍繞著與中藥配方顆粒自動發(fā)藥機系統(tǒng)相關的理論與實踐進行討論研究。詳細介紹了中藥配方顆粒自動發(fā)藥機系統(tǒng)的總體設計方案以及主要特點，論述了自動發(fā)藥機系統(tǒng)硬件部分的設計思想與實現。具體闡述了發(fā)藥機系統(tǒng)的儲藥架、儲藥瓶、藥杯取藥機械手、旋轉送杯裝置及自動封裝機這幾個重要硬件構成的設計思路?！娟P鍵詞】：中藥配方；PLC；自動發(fā)藥第一章前言第1.1節(jié)中藥自動發(fā)藥機設計意義江蘇澳洋醫(yī)藥物流有限公司由澳洋集團下屬醫(yī)療投資公司投資運作。實習期間我作為江蘇澳洋醫(yī)藥物流有限公司一名倉庫管理員，通過平時觀察，我在想，能不能采用計算機控制發(fā)放藥物，來提高發(fā)藥的速度，從而能夠節(jié)約人力，提高工作效率。目前，絕大多數的中醫(yī)院或中藥房仍然采用手工稱秤的方式來稱取原生中藥飲片。在醫(yī)生開具處方后，藥劑師根據處方中的藥材及重量標注進行稱取，再憑感覺及經驗按照所開的副數將其分到每一副藥里。這樣就要求藥劑師不僅要熟悉每味藥材的存放地點，還要精確稱量。傳統(tǒng)的配藥方式勞動強度大，效率低，時間長，易出錯，特別是對藥劑師的依賴性過強。這些缺點迫使人們思考以一種全新的配藥方式來適應日益高速發(fā)展的中藥產業(yè)。在七十年未曾經出現過針對中藥開發(fā)研制的“電子配藥機”，因當時工業(yè)自動化、計算機網絡等一系列技術的不發(fā)達，科技含量較低，又由于配藥對象是原生中藥飲片的限制，藥品定量、稱取及包裝都很困難，所以操作使用不便，實際應用價值不高，很快就被醫(yī)藥市場淘汰，僅僅“曇花一現”。國家政策的大力支持，中藥配方顆粒的成功研制，相關技術的成熟，推出一種全新的配藥方式成為了可能。中藥配方顆粒自動發(fā)藥機系統(tǒng)就是在這樣的一個環(huán)境中應運而生。第1.2節(jié)系統(tǒng)功能要求醫(yī)生在終端PC機上開出電子處方，然后通過醫(yī)院內部局域網將電子處方的信息存儲到網絡的數據庫服務器。劃價的PC機負責將數據庫服務器的電子處方調出，完成患者的劃價工作。劃價完成以后，上位機的發(fā)藥員將完成劃價以后的電子處方加入配藥任務隊列自動取藥、發(fā)藥。上位機是一臺性能較高的PC機來實現，與我們設計的中藥配方顆粒自動發(fā)藥機信息管理系統(tǒng)配合，負責發(fā)藥機的控制和維護。完成了處方的審核，并協調控制整個自動發(fā)藥機的運行。由PLC系統(tǒng)控制自動發(fā)藥機運行。機電控制系統(tǒng)由專門藥庫，取藥裝置、取杯裝置和封口裝置組成，能完成藥瓶的精確定位和藥品的定量輸出。整個系統(tǒng)的設計包含了多處功能反饋以及錯誤報警。打印機主要是負責系統(tǒng)打印各種查詢統(tǒng)計報表，處方，以及劃價單。條形碼閱讀器主要負責的是①當取藥的時候，藥品身份驗證，以檢查、核對所取藥品是否與處方上的相符；②當換藥瓶的時候，避免藥瓶放錯位置。第1.3節(jié)系統(tǒng)實現的功能我們研制開發(fā)的中藥配方顆粒自動發(fā)藥機系統(tǒng)是結合了機械自動化、計算機編程、計算機網絡、數據通信、光電數據采集等等先進技術，來實現中藥配取的機械化、自動化和網絡化。本發(fā)藥機系統(tǒng)藥架儲藥432味，能夠充分地滿足中藥開方，且可以自由增加或減少藥品的味數。研制開發(fā)的中藥配方顆粒自動發(fā)藥機系統(tǒng)具備如下主要功能:1?系統(tǒng)自動復位:①發(fā)藥機系統(tǒng)的各組成部分別回到初始狀態(tài):②封口機復位;③轉筒復位。2?系統(tǒng)自檢功能:新藥瓶上架時，通過自檢將藥架上藥瓶的位置信息、條形碼信息反饋回發(fā)藥機控制平臺，并存儲到相應數據庫。3，自動配藥功能:當處方里的藥品信息通過內部局域網傳輸入上位PC機后，計算機將通過下位機PLC驅動取藥裝置準確定位并通過藥品條形碼檢查藥品的正誤，自動、精確取藥，并遵循傳統(tǒng)中醫(yī)的服用習慣分別包裝后送出。在整個取配藥的過程中上位PC機可以監(jiān)控。4.自動核對功能:在系統(tǒng)開始進行取藥之前，自動檢查輸入處方的藥品信息有無禁忌、互克、毒藥和精神類藥。如有錯誤，則機器自動報警提示，是否繼續(xù)由藥劑師來決定；如無，則系統(tǒng)自動完成取藥、包裝全過程。5?自動打印功能:取藥、包裝正常完成之后，相關的信息可以通過打印機打印出來。打印內容包括患者姓名、性別、年齡等身份信息，主治醫(yī)生姓名，所開藥品的種類、數量、價格以及服用方法。6?報警提示功能:計算機控制系統(tǒng)，系統(tǒng)設計有多種安全、可靠措施，有缺藥報警、加錯藥報警、取藥失敗報警、藥品過期報警、系統(tǒng)故障報警等功能。7?統(tǒng)計查詢功能:系統(tǒng)還有用藥統(tǒng)計、病歷統(tǒng)計等多種信息統(tǒng)計功能，可以即時提供對藥品使用、庫存和患者病歷情況的查詢。

第二章中藥自動發(fā)藥機系統(tǒng)分析第2.1節(jié)中藥自動發(fā)藥機工作過程中藥配方顆粒自動發(fā)藥機系統(tǒng)的設計思路—中醫(yī)院的醫(yī)生根據病患者的病情開出電子處方，在劃價處通過計費系統(tǒng)計算、收取費用以后，將處方信息通過醫(yī)院的內部局域網絡轉送到醫(yī)院中藥房內的主控計算機中，添加至配藥任務隊列，主控計算機讀取處方的綜合信息（包括患者姓名、藥品名稱、計量單位以及份量），并查詢中藥數據庫，再計算優(yōu)化取藥所需的最短路徑，形成啟動指令并傳輸給PLC控制系統(tǒng)，PLC驅動發(fā)藥機完成取杯、取藥、包裝。如果配藥任務成功完成，主控計算機的輸出端液晶顯示屏上會顯示患者信息，并驅動相聯的打印機輸出病患者藥方的信息，與包裝好的中藥顆粒一同交付給患者。如果配藥任務由于某些原因，如：藥品名人為寫錯、禁用藥品等等，主控計算機會提示報警，維修人員維修完成以后，重新發(fā)送。第2.2節(jié)發(fā)藥機控制系統(tǒng)設計中藥配方顆粒自動發(fā)藥機系統(tǒng)由中藥配方顆粒發(fā)藥機和發(fā)藥機信息管理系統(tǒng)兩大部分構成。該系統(tǒng)的研制涉及到計算機、通信、機械、人工智能等多個技術領域的理論知識。整個系統(tǒng)的硬件部分是由局域網的多臺終端計算機、一臺打印機、兩個條形碼閱讀器（一個條形碼閱讀器是換藥的時候使用，另一個是自動發(fā)藥機取藥進行可靠性保證使用的）和中藥配方顆粒發(fā)藥機組成。中藥配方顆粒發(fā)藥機取藥發(fā)藥系統(tǒng)中藥配方顆粒發(fā)藥機取藥發(fā)藥系統(tǒng)圖2-1中藥配方顆粒自動發(fā)藥機系統(tǒng)硬件配置框圖該系統(tǒng)的核心部分是由主控計算機PC（上位機）、PLC控制系統(tǒng)（下位機）、取藥發(fā)藥系統(tǒng)這三部分組成。其中主控計算機PC作為整個系統(tǒng)的上位機，采用人機界面實現系統(tǒng)的管理和協調，主要負責數據信息的輸入、分析、處理、輸出，提供給終端用戶PC以數據庫支持，建立與PLC的通信連接，發(fā)送信息、指令到PLC,接收PLC的運行狀態(tài)信息，進行實時監(jiān)控;完成液晶屏顯示和藥方及反饋信息的打印PLC控制系統(tǒng)作為整個系統(tǒng)的下位機，主要負責管理取藥發(fā)藥系統(tǒng)；接收上位機發(fā)送的信息數據，并控制硬件裝置，如：步進電機、取藥機械手、條形碼閱讀器等執(zhí)行相應的操作。取藥發(fā)藥系統(tǒng)包括了電機系統(tǒng)、條形碼別系統(tǒng)、取藥機械手驅動系統(tǒng)、藥杯封口裝置等等，其接收指令實現具體的識藥、取藥、包裝這一系列完成。中藥配方顆粒自動發(fā)藥機系統(tǒng)由局域網的多臺終端設備協同工作。其整體的拓撲結構圖如圖2-2所示。醫(yī)生診室終端電子處方信息劃價終端中藥信息數據庫（曲匸［內部局域網孑萬信息劃價終端、——L價格信息中藥房上位c機管理系統(tǒng)藥品條形碼信息配藥任務狀態(tài)信息處方及價格信息藥品條形碼信息配藥任務狀態(tài)信息處方及價格信息自動取藥系統(tǒng)條形碼閱讀器峠打印機自動取藥系統(tǒng)條形碼閱讀器峠打印機控制動作狀態(tài)反饋條形碼閱讀器自動取藥系統(tǒng)（取杯取藥圭寸口裝矍丁患者控制動作狀態(tài)反饋條形碼閱讀器自動取藥系統(tǒng)（取杯取藥圭寸口裝矍丁患者圖2-2中藥配方顆粒自動發(fā)藥機系統(tǒng)的整體拓撲結構圖第三章中藥配方顆粒自動發(fā)藥機控制系統(tǒng)硬件設計第3.1節(jié)中藥配方顆粒自動發(fā)藥機硬件系統(tǒng)簡介中藥配方顆粒自動發(fā)藥機系統(tǒng)的硬件主要包括儲藥架、儲藥瓶、導軌、取藥機械手旋轉送杯裝置、自動封裝機、負壓產生裝置、兩個條形碼閱讀器以及上位計算機、打印機系統(tǒng)總體結構如圖3-1所示。藥架藥瓶送杯裝置圖3-1發(fā)藥機總體示意圖藥架藥瓶送杯裝置圖3-1發(fā)藥機總體示意圖3.1.1儲藥架的設計儲藥架是整個控制系統(tǒng)的對象，采用長方體的形態(tài)。儲藥架為直排矩陣模式，整體尺寸為:4000mmX2300mmX1000mm。外殼為鋼架結構，共分為四個框架，其中單一的框架分為9排，且每排之間的距離約為80mm。每排可放置12個儲藥瓶，共計432個藥瓶。儲藥架如此設計既可以方便取藥操作，又可以使儲藥瓶數目易于擴展。儲藥架的大小可以根據不同級別醫(yī)院或藥房的實際情況做相應的調整。儲藥鋼架的前部底端安裝導軌，如圖3-2所示。

藥架藥瓶3-2儲藥架示意圖藥架藥瓶3-2儲藥架示意圖3.1.2儲藥瓶及藥杯的設計儲藥瓶采用特殊的塑料材質制成，符合國家藥品衛(wèi)生標準大小的設計都是經過嚴密的圖3-3儲藥瓶側視圖圖3-3儲藥瓶側視圖3.1.3取藥機械手的設計取藥機械手主要由三部分組成，由上至下依次是:條形碼閱讀器、取藥齒條、開關機械夾。以下過程同前第3.3節(jié)中藥配方顆粒自動發(fā)藥機系統(tǒng)配置該設備的折紙機、推板桿伺服電機、主電機與真空泵采用PLC進行控制?，F場有光電檢測開關11個，接近檢測開關2個，壓力檢測開關1個。另外手動控制按鈕6個，自動控制按鈕2個，工作方式選擇開關2個，其次，變頻調速系統(tǒng)需要2個數字輸入點，所以PLC需要26個數字輸入信號。系統(tǒng)控制對象是折紙機、推板桿伺服電機、主電機與真空泵。折紙機需1個電磁閥控制，推板桿伺服電機為單向運輸，僅需1個輸出點，主電機與變頻器組成變頻調速系統(tǒng)需要1個數字輸出，真空泵的輸出作為吸說明書與吸藥盒使用,其中吸說明書需一個電磁閥控制，吸藥盒需2個電磁閥控制，廢品剔除需1個電磁閥控制，給藥盒倉加料需要1個盒倉升降控制電磁閥，故現場控制信號有9個，另外設置了“準備就緒”、“循環(huán)”、“停止”和“故障”等系統(tǒng)狀態(tài)指示燈4個，所以系統(tǒng)需要有20個數字量輸出。根據輸入輸出信號的數量、類型及控制要求，同時考慮到系統(tǒng)維護、功能擴展以及經濟性等因素，主控部件決定選用西門子SIMATICS7-200CPU226可編程控制器，其共有24個輸入點和16個輸出點，同時外加一個數字量擴展模塊EM223產品編號為6ES7223-1PH20-0XA0該模塊有8個數字輸入，8個數字輸出。第3.4節(jié)自動發(fā)藥機控制系統(tǒng)接線圖與I/O分配表PLC外部接線圖如圖3-9所示，分配表如表3-1所示。

上位上位PC機信號說明書料位檢測藥盒料位檢測條形碼檢測吸盒方向檢測說明書吸下檢測藥版上檢測藥版下檢測高速脈沖輸入端說明書夾住檢測盒吸下檢測機械手基準點檢測舌頭檢測瓶倉位置檢測變頻器運行正常變頻器故障手動控制吸說明書拆說明書吸藥盒推板推入真空泵—剔廢C手動停止L手動停止I2.0Q1.2I2.1Q1.3I2.2Q1.412.3Q1.524Q1.6I2.5Q1.7I2.6Q2.0I2.7Q2.1I3.0Q2.2手動控制吸說明書拆說明書吸藥盒推板推入真空泵—剔廢C手動停止L手動停止I2.0Q1.2I2.1Q1.3I2.2Q1.412.3Q1.524Q1.6I2.5Q1.7I2.6Q2.0I2.7Q2.1I3.0Q2.2Q2.3I3.1Q2.4COM3COMNLCNDSB1SB2SB3SB4SB5SB6SB7SA1SA2SB8-UYV9|-|YV10口YV11UYV12UYV13十心H13■zoFU2多藥板報警停機缺說明書報警停機缺藥盒報警停機機械手卡住報警停機說明書料位過低盒倉位過低真空泵壓力過低準備就緒循環(huán)停止

故障12V圖3-9外部接線圖（二）控制系統(tǒng)I/O分配表如表下所示:

表3-1系統(tǒng)I/O分配表輸入輸出兀件代號功能輸入繼電器兀件代號功能輸出繼電器第四章中藥配方顆粒自動發(fā)藥機軟件系統(tǒng)設計第4.1節(jié)應用程序總體結構及功能模塊中藥配方顆粒自動發(fā)藥機系統(tǒng)的軟件構成為兩大部分:上位PC機軟件信息管理系統(tǒng)和下位機軟件控制系統(tǒng)。發(fā)藥機信息管理系統(tǒng)的開發(fā)設計是結合當前醫(yī)院現行的中藥、處方、人員等管理模式，運用SQLServer2000作為后臺支持的數據庫管理系統(tǒng)，使用VisualBasic6.0編寫前臺操作界面。中藥配方顆粒自動發(fā)藥機的控制系統(tǒng)是采用上位機和下位機通過串行通信口RS-232連接所組成的完整的控制系統(tǒng)。上位PC機使用Windows操作系統(tǒng)，下位機使用西門子公司S7-200CPU226的可編程控制器。這樣既能充分發(fā)揮可編程控制器的可靠、易于使用、結構緊湊，便于工業(yè)控制的特點:又能發(fā)揮PC機操作界面良好、數據處理能力強，并且可以為數據庫管理系統(tǒng)和計算機網絡軟件提供運行平臺的優(yōu)勢。第4.2節(jié)上位PC機軟件信息管理系統(tǒng)設計在中藥配方顆粒自動發(fā)藥機系統(tǒng)中，配藥任務的形成以及對中藥基本信息、處方的管理都是以相應的數據庫為依托，并結合醫(yī)院的中藥管理系統(tǒng)，開發(fā)了中藥配方顆粒自動發(fā)藥機的信息管理軟件。上位PC機軟件信息管理系統(tǒng)主要分為人機互動平臺和關系數據庫。人機互動平臺是由VisualBasic6.0編寫完成并實現，并設置了相應的管理操作權限，管理員需擁有帳戶和密碼進入操作界面，以確保整個軟件系統(tǒng)的安全性。關系數據庫在整個上位機軟件信息管理系統(tǒng)中是關鍵的，承擔著中藥藥品信息、處方管理信息、患者病歷信息、醫(yī)生基本信息的儲存，以及配藥任務的形成。上位PC機軟件信息管理系統(tǒng)現由八大功能模塊組成，分別是:發(fā)藥機管理模塊、處方管理模塊、員工管理模塊、中藥基本信息管理模塊、藥瓶更換模塊、用戶信息模塊、統(tǒng)計查詢模塊、系統(tǒng)幫助模塊.每個模塊都與后臺的數據庫建立連接，提供了發(fā)送處方、儲存中藥信息、管理處方、病歷建檔等等功能。其設計結構框圖，如圖4-1所示。上位機信息管發(fā)藥機管理模塊中藥基本信息管理模塊用戶信息模塊員工管理模塊統(tǒng)計查詢模塊PC/PF電纜下位機S7-200PLC圖4-1上位機軟件信息管理系統(tǒng)結構框圖第4.3節(jié)下位機PLC軟件控制系統(tǒng)設計下位機PLC主要負責完成接收上位PC機傳送來的取藥動作指令，控制各驅動部件完

成發(fā)藥工作，并向上位機反饋通信和配藥任務的執(zhí)行狀態(tài)。其發(fā)藥流程圖，如圖4-2所示。開始收到上位機取藥命令~~ L機械手取藥杯 讀取上位機傳入的處方數據機械手回到 XY軸運動系統(tǒng)報警處理機械手到達封口裝置藥杯封口壓膜出藥結束圖4-2下位機軟件控制發(fā)藥流程圖第五章總結經過為期三個多月的努力，終于獨立完成了［單擊此處鍵入畢業(yè)設計名稱］。通過自己的學習和研究，以及導師的關心和指導，經過反復的試用證明，系統(tǒng)基本上能滿足設計需要。實現了系統(tǒng)［單擊此處鍵入畢業(yè)設計名稱］功能。但由于自己水平有限，加上時間有限，還存在很多不足之處：1.2.3.功能還不夠強大，一些功能還需要在實踐過程中不斷提高。今后設想：繼續(xù)完善此系統(tǒng)，…。通過本次畢業(yè)設計，我的分析問題、解決問題的能力得到了很大的提高。遇到問題時并不是馬上去問老師，而是先自己分析、思考，并通過上網、查閱圖書資料等手段，先自己思考如何解決。例如，我在調試一段XXX程序時進入了循環(huán)，一開始沒有找出原因，后來發(fā)現缺少結束條件所致。另外，我還認識到，必須不斷的進行學習，并將學到的知識應用于實際問題中，只有這樣才能不斷取得更大的進步。參考文獻駱德漢?可編程控制器與現場總線網絡控制[M].北京:科學出版社,2005.高欽和?可編程控制器應用技術與設計實例[M].北京:人民郵電出版社,2004.廖常初.可編程序控制器應用技術[M].重慶:重慶大學出版社,1998.西門子(中國)有限公司.MM440變頻器手冊[Z]?上海:西門子(中國)有限公司.2003.西門子(中國)有限公司.S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊[Z]?上海：西門子(中國)有限公司.2005.劉為成?瓦楞紙板橫切機實現電腦改造的一條有效途徑[J].包裝業(yè).1998,(12):16-17.劉來英..注塑成型工藝[M].北京：機械工業(yè)出版社.2005.陳山，潘天紅，朱進??瓦楞紙板自動橫切機控制系統(tǒng)設計[J].林業(yè)機械與木工設備，2005,(08)：22-24黃俊，王兆安?電力電子變流技術[M].北京：北京機械工業(yè)出版社，1993.朱茂健?臺達機電產品在瓦楞紙板橫切控制系統(tǒng)中的應用[J].包裝與食品機械，2005，(23)：37-38.郭慶鼎，王成元?交流伺服系統(tǒng)[M].北京：北京機械工業(yè)出版社，1993.王成元，周美文，郭慶鼎編著矢量控制交流伺服驅動電動機[M].北京：北京機械出版社1994.胡崇岳主編?現代交流調速技術[M]