基于中藥自動配藥PLC系統的設計方案的研究

熊旺平+范志彪++周嫻

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.19.130

摘 要：中藥現有的人工配藥方式在精度、效率、用藥衛生和便利性等方面都存在缺陷。為了實現信息自動化技術應用到常規中藥顆粒手工操作的配藥方式，該文擬首先分析了幾種當前中藥配藥系統的方案，分析其中優勢和不足，并基于可編程邏輯控制器進行系統設計，提出一種高效、快速的能控制中藥智能配藥的硬件設計方案，為研究后期新型中藥配藥系統提供了理論的支持。

關鍵詞：中藥 配藥系統 可編程邏輯控制器 硬件設計

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）07（a）-0130-02

中藥是我國有著悠久傳統的藥物，但現有的人工配藥方式受限于條件，現代生活對其在精度、效率、用藥衛生和便利性等方面提出了更高的要求。融合信息控制技術對智能且自動化的配藥系統的研究是對傳統配藥方式的提高，首先較好地改進了傳統中藥配藥的不足，而且可以促使實現中藥領域在企業生產、醫院藥物管理等方面的現代化及標準化。

1 當前的中藥自動化配藥方式

目前主流的配藥方式是把藥液除水提純成中藥顆粒，為了回避中藥存放和配藥形成的污染不足，按照固定質量包裝成包，采用機器人手臂統一采抓，但存在若干問題，首先中藥箱不方便布局，如果受空間限制做成垂直布局的話取藥不便，而水平布局占面積大，如果移動過程中出現藥包掉落情況時，排查藥包麻煩。其次運行效率較低。皆因機器人手臂每抓一味中藥需要擺動若干次，假設一個中藥處方包含X味藥，平均計算每味要Y小包，醫囑為Z服，那么機器人手臂需要移動X*Y*Z次。

該文基于解決配方中單味中藥濃縮顆粒劑智能抓藥的問題，構建立體式分級系統方案，將中藥調配技術、機械手臂控制技術、模式識別技術和智能信息處理結合起來，在醫生開完處方后，直接完成處方記錄、調配、傳送、庫存剩余顯示等多項功能，基于可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）研究尋找最優控制模式。研究提高中藥配藥效率的同時降低了傳統人工配藥的誤差。

2 控制系統的設計方案

2.1 功能設計

中藥智能配藥調配平臺應滿足各種復雜的處方配制的任務，所以控制系統需要實現以下的功能。

（1）在醫生辦公室就可以實現自動錄入中藥處方、存儲原始數據及查詢功能。

（2）配藥的藥房電腦終端能識別中藥配方及分析數據，且具備交換控制指令、通信以及監視狀態等功能。

（3）此外需要隨時匯總藥房的中藥存量數據，可以和藥物廠家聯網幫助其實現零庫存管理。

2.2 初始化工作

系統的工作流程受控制系統的結構及功能決定，在開始階段主治醫生通過電腦根據病人情況開出處方，中藥藥房終端利用醫院局域網接受到處方內容，經過模式識別和信息處理后，根據中藥處方通過系統控制總線發出藥方調配的指令，底層硬件控制機械臂執行任務，完成最終的中藥配藥及藥物傳送目標。

2.3 控制系統的硬件組成

底層的硬件由驅動系統、讀卡器、電腦、PLC運動控制單元、檢測系統及震動器等部分組成。患者采用就診卡在讀卡器刷卡，獲取患者的中藥處方及診療信息，依據病人病癥區分，將相應的處方傳送到對應配藥裝置，那么下位機以移動距離總和最小的為衡量指標，安排配藥過程順序，PLC運動控制單元依照終端傳遞過來的數據進行智能配藥。

結合可編程接口芯片8255A來設計PLC控制程序，主要用于控制取藥運行電機的運動，可以精確控制電機的運行位置和距離，從而完成取藥機械手的精確定位和藥品的定量抓取。工作流程設置如下。

（1）根據步進電機的勵磁順序列，設置控制步進電機順序轉動輸出的參數表。

（2）編程植入8255A的方式控制字。

（3）根據中藥配方的中藥種類及數量預設電機需要前進的步數。

（4）按照次序寫入每類中藥的逐個延時（采用慢轉、延時較長的延時子程序A）輸出表中的參數。

（5）預設快速轉過的步數。

（6）依次寫入延時（采用快轉、延時較短的延時子程序B）輸出表中參數。

（7）由于中藥配方一般比較復雜，所以要預設步進電機反向轉過的步數。

（8）逆序依次逐個延時（采用慢轉的子程序A）輸出表中數據。

（9）設定需要步進電機快速反向轉過的步數。

（10）逆序依次逐個延時（采用快速的子程序B）輸出表中數據。

按照以上的流程循環工作，步進電機實現了首先低速到高速正轉，其次高速正轉到低速反轉，再高速反轉，周而復始。抓藥穩定性和準確性都能夠得到確保。

2.4 支撐機械系統

配藥的支撐機械系統由鏈輪輸送裝置、支架、接料器及其驅動裝置、震動器和內附特殊料道的藥箱等裝置構成，首先為降低運動摩擦阻力，在滾珠平板支承著藥箱，震動器放在下料藥箱位置的后方，工作時抖動震動器，使選中藥箱的藥包順序地從出藥口出藥；其次為了對出藥包數進行計數，靈敏的光電傳感器接到PLC的計數器的輸出，裝在出藥口下方的導料器上統計數值；接藥容器裝有多個料斗，可嘗試應用帶減速器的電機，其特點是絲桿螺母機構或齒輪齒條移動，驅動除了考慮矢量控制型變頻器驅動異步電機，還可以采用伺服電機鏈輪。

3 結論

對比傳統的配藥方式，該方案的改進和優點表現在以下幾方面。

（1）裝置技術成熟但結構簡單，性價比高。藥箱放置在輪式輸送帶上，伺服電機帶動帶動皮帶轉動，抖動出藥口出藥，采用靈敏的光電傳感器統計出藥數量，都是技術成熟且成本較低的技術。

（2）設備維護方便且穩定性高。不存在復雜的機械操作和設備，也不需要特殊定制的零部件。

（3）系統整體控制思維簡潔明了。系統設計的著力點就在計數及定位控制。

（4）根據醫生的藥方對病癥進行區分，采用輸送帶驅動藥箱，對應的中藥配方在不同層進行操作，分類操作提高了配藥效率。

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