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现代控制技术在中药智能配药系统中的应用

2014-07-23 01:31 摘要：介绍了新型中药智能配药系统的硬件和软件控制技术。硬件部分采用ＯＭＲＯＮ的ＰＬＣ和基于ＣＰＬＤ的电路板进行控制，软件部分则通过组态软件ＦＩＸ３２与界面编辑软件ＶＢ相结合对上位机进行控制和通讯。本系统达到国内领先、国际先进的水平，它的研制成功对中药在世界范围内的进一步推广起到了重要的作用。

中药智能配药系统（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｄｉｓｐｅｎｓｅ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ）是随着中医院流程系统管理向电子化、网络化的方向发展而产生的。该系统工作的过程是：首先通过医院内部局域网将在终端电脑上开出的处方传至药房配药主控计算机，然后由主控计算机在查询药品数据库的基础上形成配药指令并下达给配药机器，完成配药过程。同时，主控计算机在配药机器终端的液晶显示屏上显示患者信息，并驱动打印机输出处方的综合信息，将处方综合信息连同配药机器输出的配好的分帖包装中药一起交付患者使用。中药智能配药系统的控制系统可分为机电控制系统和上位机软件控制系统，其结构框图如图１所示。

１ 机电控制系统

机电控制系统为分层分布式结构，采用上位机＋下位机＋集成电路板的技术进行综合控制。其电路系统结构框图如图２所示。具体介绍如下：

（１）上位机使用ＰＣ机，负责管理级和监控调度级的控制。上位机不采用工控机的原因是因系统对于界面、数据库处理及网络联系等均有较高的要求。上位机的主要功能是将人机界面输入的二进制编码信息通过ＲＳ－２３２串口传送给下位机，并对下位机的工作状况进行实时监控，完成药方打印和液晶显示。另外，它与药品管理信息系统之间的信息交互，是通过医院内部的局域网来进行并采用ＴＣＰ／ＩＰ协议实现的。

（２）下位机负责设备级控制。其功能是接收并解码上位机发送的二进制配药信息，然后根据配药信息选定所需药品，驱动相应集成电路板进行下药控制，并驱动机械手进行定位、取出药品、包装成袋，连同打印药方一起交付患者。下位机之所以采用ＰＬＣ而没有选择价格相对低廉的单片机，原因之一是为了满足中药配药机对高速运作的要求，Ｘ轴导轨和Ｙ轴导轨均采用伺服电机驱动，而单片机对伺服电机的控制能力相对较差，很难做到精确控制；原因之二是中药智能配药系统对可靠性的要求很高，而单片机的稳定性与ＰＬＣ相比要差一些，且容易受到外界电磁的干扰。

（３）下药直流电动机的控制采用以ＡＬＴＥＲＡ

公司的ＡＣＥＸ１Ｋ芯片为核心的集成电路板来完成。在该芯片中集成了在Ｍａｘ＋ｐｌｕｓ ＩＩ开发系统中用ＶＨＤＬ语言编写的控制、计数和定时功能。该电路板的功能是接收从ＰＬＣ发来的命令和药品质量数，控制电动机的转数，在０．０７ｇ／转的精度下完成规定重量的下药。由于本系统使用了多达４２０个下药直流电机，因此采用可减少Ｉ／Ｏ点数及ＰＬＣ布线的集成电路板。该系统的所有下药电机由２８块集成电路板分别控制，每块集成电路板控制的下药部分相对独立。这样，检查和维修不受位置限制，具有较高的可靠性和性价比。

１．１ ＰＬＣ控制

１．１．１ ＰＬＣ配置

本系统ＰＬＣ配置采用ＯＭＲＯＮ公司的Ｃ２００ＨＥ型ＰＬＣ，并在其基础上扩展了一个１６点继电器型开关量输出模块Ｃ２００Ｈ－ＯＣ２２５、一个３２点晶体管型开关量输出模块Ｃ２００Ｈ－ＯＤ２１５、两个１６点开关量输入模块Ｃ２００Ｈ－ＩＤ２１２和一个四轴位置控制模块Ｃ２００ＨＥ－ＮＣ４１３。各模块的作用为：