基于PLC的藥房取藥系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——基于PLC的藥房取藥系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)劃采用標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議、RS485進(jìn)行連接。

3系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

3.1程序設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、繼電器故障和藥品出柜，都需要PLC進(jìn)行判斷，并于HMI界面中進(jìn)行顯示，因此軟件部分需包含PLC程序設(shè)計(jì)、HMI組態(tài)和通訊設(shè)置。實(shí)際中根據(jù)具體需求狀況配置藥品推送條件。軟件實(shí)現(xiàn)包括人機(jī)界面編程和PLC運(yùn)動(dòng)控制編程。

人機(jī)界面編程：HMI使用C++軟件進(jìn)行編寫(xiě)，界面中應(yīng)包括取藥、系統(tǒng)緊急中止選項(xiàng)，信息錄入界面和監(jiān)視界面。同時(shí)需要對(duì)HMI中的通信口、設(shè)備類型、連接方式以及PLC站號(hào)等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

PLC運(yùn)動(dòng)控制[4]編程：系統(tǒng)上電初始化后，根據(jù)獲得的藥品處方中位置信息，PLC提供相應(yīng)的脈沖量[5]，控制電機(jī)X運(yùn)動(dòng)，讓對(duì)應(yīng)的藥品傳送到出口傳送帶。完成此動(dòng)作后，控制電機(jī)Y運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)推桿將藥品從出口傳送帶推送到出口位置。當(dāng)推送完畢，則電機(jī)Y和電機(jī)X依次反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)各自的歸位動(dòng)作。接著判斷藥品種類是否齊全，若未齊全，則準(zhǔn)備下一次的推送。

根據(jù)工藝要求和本項(xiàng)目的項(xiàng)目指標(biāo)進(jìn)行應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，主程序設(shè)計(jì)流程如圖2所示。

3.2設(shè)備連接設(shè)計(jì)

程序首先進(jìn)行系統(tǒng)初始配置，確定取藥機(jī)工作前的初始狀態(tài)，然后PLC循環(huán)監(jiān)測(cè)控制信號(hào)，判斷出取藥信號(hào)并確定其優(yōu)先級(jí)，接著將此信息上傳給HMI，從而實(shí)現(xiàn)取藥信息的顯示。設(shè)備連接示意流程如圖3所示。

3.3上位機(jī)管理軟件結(jié)構(gòu)

上位機(jī)與PLC通訊，協(xié)調(diào)PLC控制機(jī)械裝置完成取藥重任。上位機(jī)程序使用VS開(kāi)發(fā)，主窗口包括處方處理、藥品錄入、藥品查詢和操作日志。主界面如圖4所示。

主要分為以下幾個(gè)模塊窗口：①自動(dòng)取藥窗口：主要包含處方信息、患者信息、醫(yī)師信息和購(gòu)買(mǎi)時(shí)間記錄等，可以在此模塊中建立和查詢常用處方，以提高配藥效率；②藥品錄入窗口：主要包含藥品的編號(hào)、價(jià)格和名稱，藥品的產(chǎn)商、類別、存量、入庫(kù)時(shí)間及藥品在藥柜中的具體方位；③藥物查詢窗口：根據(jù)藥物的藥品編號(hào)和藥品名稱，系統(tǒng)可自動(dòng)檢測(cè)出藥品的處方信息及其在柜中的存放位置；④操作日志窗口：顯示根據(jù)藥房的交易狀況記錄各種藥品的進(jìn)出信息。

3.4通訊設(shè)置

PC和PLC之間[6]使用用戶自定義的協(xié)議（自由端口模式）進(jìn)行通信。

本系統(tǒng)主要采用Modbus通訊協(xié)議和rs485硬件接口實(shí)現(xiàn)通訊的設(shè)置。

Modbus協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語(yǔ)言。通過(guò)此協(xié)議，控制器采用主從技術(shù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與從設(shè)備進(jìn)行通信，主設(shè)備進(jìn)行初始化查詢，從設(shè)備根據(jù)主設(shè)備查詢提供的數(shù)據(jù)作出相應(yīng)回應(yīng)。此系統(tǒng)中的主設(shè)備為主機(jī)，從設(shè)備為可編輯規(guī)律控制器PLC。

RS485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)，一般是兩線制，采用屏蔽雙絞線傳輸。接線方式為總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中采用主從通信方式。

4運(yùn)動(dòng)控制及實(shí)現(xiàn)

4.1儲(chǔ)藥盒運(yùn)動(dòng)

在系統(tǒng)首次上電時(shí)，為保證取藥位置的確鑿，首先應(yīng)進(jìn)行電機(jī)的原點(diǎn)探尋和復(fù)位，接著根據(jù)藥品位置信息對(duì)應(yīng)的脈沖量，進(jìn)行確鑿的定位動(dòng)作。

4.2路徑優(yōu)化

處方中包含不同種類的藥品，取藥的先后順序[7]決定了系統(tǒng)的工作效率，可將蟻群算法[8]與取藥應(yīng)用相結(jié)合，解決取藥系統(tǒng)中的路徑優(yōu)化問(wèn)題。

4.3齒隙消除

由于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中齒輪的存在，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中存在齒隙滯后[9]的影響，可以參與適量的脈沖補(bǔ)償進(jìn)行消除。

5應(yīng)用效果

本文通過(guò)HMI組態(tài)、PLC程序設(shè)計(jì)、通訊設(shè)計(jì)及電路設(shè)計(jì)，創(chuàng)立了一套完整的藥房自動(dòng)取藥系統(tǒng)[10]。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，本系統(tǒng)滿足預(yù)定的功能需求。如圖5所示為自動(dòng)取藥機(jī)實(shí)物。

大量試驗(yàn)證明，只要輸入藥品的信息存在于系統(tǒng)信息中，在操作人員操作步驟正確的狀況下都能確鑿快速取到藥品。

6結(jié)語(yǔ)

基于HMI和PLC的自動(dòng)取藥系統(tǒng)在硬件和軟件上采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，合理的PLC程序設(shè)計(jì)、通訊設(shè)計(jì)、自檢電路設(shè)計(jì)和HMI人機(jī)界面設(shè)計(jì)，使得該系統(tǒng)具有良好的人機(jī)交互、操作簡(jiǎn)單、響應(yīng)迅速和自動(dòng)化