中藥電子調(diào)配中心控制系統(tǒng)的研究

http://butianyuan.cn/article/201612/332749.htm

由于中藥品種繁多、成份復(fù)雜、含量比例各不相同，因此傳統(tǒng)的中藥調(diào)配作業(yè)十分耗時(shí)費(fèi)力，而且在調(diào)配成份和比例上經(jīng)常出現(xiàn)差錯(cuò)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，單味中藥濃縮顆粒劑的研制成功，使中藥配藥自動(dòng)化成為可能。

中藥電子調(diào)配中心根據(jù)單味中藥濃縮顆粒劑自動(dòng)化處方配制的特點(diǎn)，采用分級(jí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將機(jī)器人控制技術(shù)、信息管理技術(shù)、分布式計(jì)算機(jī)技術(shù)和中藥調(diào)配技術(shù)結(jié)合起來(lái)，可在醫(yī)生所開(kāi)的遠(yuǎn)程處方的基礎(chǔ)上完成中藥處方的監(jiān)控和調(diào)配以及中藥的輸送、庫(kù)存顯示和處方記錄等功能，不僅減少了人工配藥的誤差，而且提高了配藥的工作效率。中藥電子調(diào)配中心的研制和應(yīng)用必將促進(jìn)中藥濃縮顆粒劑的銷售和推廣，對(duì)發(fā)展我國(guó)特色的藥品生產(chǎn)和管理自動(dòng)化技術(shù)具有重要意義。

1 控制系統(tǒng)的功能

1.1 功能設(shè)計(jì)

中藥電子調(diào)配中心應(yīng)滿足復(fù)雜多變的處方配制的要求，因此控制系統(tǒng)必須具有下述功能：

（1）醫(yī)生可在遠(yuǎn)程工作站上進(jìn)行處方的錄入、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和查詢操作。

（2）醫(yī)院藥房電腦應(yīng)用具有處方的識(shí)別和數(shù)據(jù)分析功能；還應(yīng)具備控制指令的交換、狀態(tài)的監(jiān)視以及通信能力；另外，要定時(shí)上報(bào)醫(yī)院蘊(yùn)含房的存藥信息，便于藥品生產(chǎn)廠家進(jìn)行生產(chǎn)的零庫(kù)存管理。

（3）中藥電子調(diào)配中心根據(jù)配藥指令進(jìn)行調(diào)配時(shí)應(yīng)具有以下功能：

·按藥型排序進(jìn)行機(jī)器人運(yùn)行規(guī)劃；

·自動(dòng)取出相應(yīng)數(shù)量的藥品；

·自動(dòng)供藥、計(jì)數(shù)和輸送；

·供約系統(tǒng)檢測(cè)，包括藥袋撕裂、卡機(jī)、缺藥等；

·系統(tǒng)城調(diào)配過(guò)程中同時(shí)顯示調(diào)配信息，便于進(jìn)行監(jiān)控。

1.2 技術(shù)性能指標(biāo)

綜合考慮系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的限制和應(yīng)用的需要，要求整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到如下的技術(shù)性能指標(biāo)：

（1）配藥容量：每套一般由2排藥柜組成，配藥容量為306味或459味，可根據(jù)需要擴(kuò)展約柜排數(shù)。

（2）配藥速度：30～180秒/付。

（3）工作噪聲：<60dB；運(yùn)行環(huán)境：溫度0～40℃，濕度0～80%RH。

2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 工作流程

自動(dòng)配藥系統(tǒng)的功能及控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定了系統(tǒng)的工作流程，如圖1所示。醫(yī)生在遠(yuǎn)程端的工作站開(kāi)出處方，通過(guò)Internet將處方信息傳給醫(yī)院藥房電腦，醫(yī)院藥房電腦經(jīng)一系列的識(shí)別處理之后以工業(yè)控制總線為載體出中藥配置命令，指揮底層硬件執(zhí)行命令，完成最終的中藥調(diào)配和中藥輸送。

2.2 控制系統(tǒng)方案

自動(dòng)配藥系統(tǒng)的控制系統(tǒng)是基于Internet及工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)總線的分級(jí)系統(tǒng)，如圖2所示。第級(jí)是基于Internet的數(shù)據(jù)庫(kù)管理和數(shù)字網(wǎng)絡(luò)通信；第二級(jí)是計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制；第三級(jí)是基于工業(yè)控制總線的機(jī)器人的可編程控制；第四級(jí)是機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)單元和執(zhí)行單元。這種分級(jí)結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)功能清晰，功能擴(kuò)充方便，有利于控制系統(tǒng)性能的大幅度提高。

3 控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 機(jī)器人可編程邏輯控制器及機(jī)器人驅(qū)動(dòng)單元

中藥電子調(diào)配中心的機(jī)器人系統(tǒng)是由直角坐標(biāo)機(jī)械臂、機(jī)械手、藥柜體、輸送系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和配藥管理系統(tǒng)等部分組成。直角坐標(biāo)機(jī)械臂、機(jī)械手都采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒LC）與伺服放大器之間組成絕對(duì)位置檢測(cè)系統(tǒng)完成機(jī)器人的位置控制。藥劑按最小劑量用鋁箔包括，并把藥袋制成相互連接的形式，順?biāo)幋g設(shè)置易斷工藝孔。取藥時(shí)，機(jī)械手上的光電開(kāi)關(guān)累計(jì)取得的袋數(shù)并反饋給PLC，即實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)秤量操作。在藥品的配制過(guò)程中，PLC通過(guò)RS232接口來(lái)控制LED顯示屏，保證報(bào)警信息的及時(shí)顯示。醫(yī)院藥房電腦只要發(fā)出配藥命令，PLC根據(jù)存儲(chǔ)器里相應(yīng)的功能模塊程序完成中藥的配置、輸入送、顯示以及報(bào)警功能。中藥電子調(diào)配中心機(jī)器人系統(tǒng)依靠其控制系統(tǒng)的高效性、伺服機(jī)構(gòu)的良好電氣性能、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的高精度以及三種報(bào)警方式保證整個(gè)取藥系統(tǒng)工作的可靠性。

3.2 計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制

計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制

底層監(jiān)控級(jí)采用模塊化的PLC對(duì)裝置或設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并實(shí)時(shí)上報(bào)狀態(tài)信息；并且通過(guò)RS232接口來(lái)控制LED顯示屏，保證報(bào)警信息的及時(shí)顯示。中間監(jiān)控級(jí)采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)完成系統(tǒng)機(jī)械執(zhí)行單元的控制，實(shí)現(xiàn)中藥處方的識(shí)別處理，生成底層監(jiān)控級(jí)控制設(shè)備（PLC）的配藥命令，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。兩級(jí)之間以及PLC之間通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制總線進(jìn)行通信，交換控制指令和運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)。這樣通過(guò)兩層監(jiān)控級(jí)就建立了中藥處方自動(dòng)配置系統(tǒng)的基本構(gòu)件。

3.3 數(shù)據(jù)庫(kù)管理以及數(shù)字網(wǎng)絡(luò)通信

目前，局域網(wǎng)和Internet網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)十分成熟，可以充分利用這種技術(shù)將醫(yī)生門診、中藥生產(chǎn)廠家藥品庫(kù)、醫(yī)院藥房藥品收費(fèi)系統(tǒng)、藥房供藥系統(tǒng)以及供藥監(jiān)控系統(tǒng)等連接起來(lái)以實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制系統(tǒng)的最優(yōu)化。在局域網(wǎng)級(jí)，監(jiān)測(cè)與控制工作站實(shí)現(xiàn)了配藥系統(tǒng)動(dòng)態(tài)地監(jiān)測(cè)和控制，也可以進(jìn)一步建立處方工作站和處方錄入工作站以解決遠(yuǎn)程門診工作站的不足之處。在Internet級(jí)，建立了門診工作站和中藥生產(chǎn)廠家工作站，可實(shí)現(xiàn)配藥系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制以及藥品生產(chǎn)廠家進(jìn)行生產(chǎn)的零庫(kù)存管理。由此而建立的處方數(shù)據(jù)庫(kù)可提供給門診工作站專家系統(tǒng)級(jí)的知識(shí)庫(kù)，而中藥廠家數(shù)據(jù)庫(kù)可將醫(yī)院藥房藥品信息和生產(chǎn)廠家?guī)齑嫘畔⑻峁┙o中藥生產(chǎn)廠家。另外，還可進(jìn)一步建立處方輔助生成系統(tǒng)以及聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)處方配制系統(tǒng)等，以滿足日趨復(fù)雜的自動(dòng)化處方配制的要求。因此，這種基于Internet的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)格數(shù)字通信系統(tǒng)富于魯棒性，便于今后系統(tǒng)的擴(kuò)展和延伸。

中約電子調(diào)配中心根據(jù)單味中藥濃縮顆粒劑自動(dòng)化處方配制的特點(diǎn)，功能設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上提出了控制系統(tǒng)的分級(jí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，把可編程控制技術(shù)、信息管理技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)結(jié)合起來(lái)，新將的技術(shù)和理論引用到中藥調(diào)配技術(shù)中，促進(jìn)了機(jī)器人技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的研究應(yīng)用，擴(kuò)大了產(chǎn)品的適用范圍，使該產(chǎn)品不僅能夠調(diào)配袋裝“免煎中藥”，而且能夠發(fā)放西藥。目前中藥生產(chǎn)加工和前處理如中成藥丸劑、沖劑生產(chǎn)和藥品包裝等仍以手工勞動(dòng)為主，且國(guó)內(nèi)外在中藥制藥設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用上仍然是個(gè)盲點(diǎn)，因此大力發(fā)展機(jī)器人技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)，不僅能提高產(chǎn)品的性能指標(biāo)、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)率，而且對(duì)開(kāi)拓藥品市場(chǎng)、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力有重要意義。