PLC控制在中藥智能配藥系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.2 系統(tǒng)工作步驟

系統(tǒng)中有各種電機(jī)？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(shí)序見圖5。

1.3 PLC程序?qū)崿F(xiàn)

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(gè)模塊：

（1）初始化模塊，其功能是將PLC的內(nèi)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(tǒng)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)做好準(zhǔn)備，防止誤操作對系統(tǒng)造成不可挽回的破壞；

（2）接收模塊，其功能是接收上位機(jī)界面中輸入的二進(jìn)制編碼的信息（包括藥品種類？數(shù)量？貼數(shù)等），存入預(yù)先定義的內(nèi)存單元；

（3）發(fā)送模塊，其功能是將藥品種類？數(shù)量等按照數(shù)據(jù)庫與伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)中已定義的方式分別轉(zhuǎn)變?yōu)橄滤幹绷麟姍C(jī)位置和轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，并發(fā)送到集成電路板，完成下藥操作；

（4）反饋模塊，其功能是接收來自集成電路板的直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)停止（即規(guī)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程完成后，驅(qū)動(dòng)機(jī)械手完成取空藥袋？打開空藥袋？定位及集藥等任務(wù)，并驅(qū)動(dòng)藥袋封口裝置動(dòng)作，觸發(fā)直流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)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(tǒng)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(jī)軟件控制系統(tǒng)

上位機(jī)軟件控制系統(tǒng)包括藥品信息數(shù)據(jù)庫和人機(jī)對話界面，前者主要存儲醫(yī)院的藥品信息，包括名稱？數(shù)量？價(jià)格？藥性？有效期等；后者則與數(shù)據(jù)庫建立連接，可以實(shí)現(xiàn)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(tài)軟件FIX32

FIX32是美國 Intellution公司開發(fā)的基于視窗的大型應(yīng)用軟件，包含動(dòng)態(tài)顯示？報(bào)警？趨勢？控制策略？控制網(wǎng)絡(luò)通信等組件？在本系統(tǒng)中，應(yīng)用FIX32編寫了主界面和系統(tǒng)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)模擬顯示程序？

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

（2）系統(tǒng)運(yùn)行動(dòng)態(tài)模擬顯示的實(shí)現(xiàn)方式是首先在FIX32的DRAW模式下畫出整個(gè)配藥系統(tǒng)的模擬圖，包括靜止物體及各種動(dòng)作顯示，設(shè)定限位與故障反饋警報(bào)；然后在FIX32中對I/O點(diǎn)進(jìn)行組態(tài)，并在數(shù)據(jù)庫中建立各藥罐？各動(dòng)作I/O類型及其在下位機(jī)PLC中的地址？這樣，當(dāng)PLC中的程序開始運(yùn)行時(shí)，相應(yīng)地址中的模擬量或開關(guān)量便發(fā)生變化？這種變化可在配藥系統(tǒng)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(tǒng)封閉運(yùn)行的情況下，其作用之一是可以從動(dòng)態(tài)模擬畫面中實(shí)時(shí)觀察到系統(tǒng)的運(yùn)作情況，之二是可在系統(tǒng)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(diào)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(quán)限控制功能，用戶需輸入密碼，可保證系統(tǒng)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(shù)據(jù)庫取得聯(lián)系，將需要的藥品名？數(shù)量？貼數(shù)等通過FIX32傳入下位機(jī)中，完成取藥操作？其中，在數(shù)據(jù)庫中的藥品名采用拼音查詢，數(shù)量與貼數(shù)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，并完成處方打印？

在取藥模塊中進(jìn)行了取藥任務(wù)優(yōu)化處理算法的設(shè)計(jì)，其目的是在醫(yī)生開藥順序任意的情況下完成最短時(shí)間的配藥過程？由于機(jī)械手在X?Y軸伺服電機(jī)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最短，這個(gè)問題等價(jià)于典型的旅行商（TSP）問題？在本系統(tǒng)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(cè)各7行，每行15個(gè)？此外，藥罐位置每單位Y軸坐標(biāo)與三個(gè)單位X軸坐標(biāo)相同，且機(jī)械手對前后兩面的取藥由步進(jìn)電機(jī)擺動(dòng)控制？經(jīng)過簡單計(jì)算可以確定本系統(tǒng)中實(shí)際節(jié)點(diǎn)應(yīng)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(jié)點(diǎn)系統(tǒng)設(shè)置禁忌步長和松弛步長？引入張弛效應(yīng)，與傳統(tǒng)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(wù)是從界面中修改數(shù)據(jù)庫中貨存藥品的所有信息？

對散裝中藥實(shí)現(xiàn)定量配置的中藥智能配藥系統(tǒng)在控制方法上有多種創(chuàng)新，具有良好的人機(jī)界面，能在足夠短的時(shí)間內(nèi)對指定藥方完成配藥？該系統(tǒng)通過了上海市科委主持的專家鑒定，達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先？國際先進(jìn)的水平，在運(yùn)行中情況良好，可靠性和安全性都得到了驗(yàn)證？

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