中药电子调配中心控制系统的研究

    摘要：一种采用分级系统结构的中药电子调配中心控制系统。它根据中药浓缩颗粒剂自动化处方配制的特点，引入机器人控制技术、信息管理技术以及分布式计算机技术，将机器人技术与中药调配技术相结合，组成了一套性能卓越的自动化配药系统。

    关键词：自动化处方配制 中药浓缩颗粒剂 分级系统结构 可编程控制

由于中药品种繁多、成份复杂、含量比例各不相同，因此传统的中药调配作业十分耗时费力，而且在调配成份和比例上经常出现差错。随着计算机技术、自动控制技术和机器人技术的发展，单味中药浓缩颗粒剂的研制成功，使中药配药自动化成为可能。

中药电子调配中心根据单味中药浓缩颗粒剂自动化处方配制的特点，采用分级系统结构，将机器人控制技术、信息管理技术、分布式计算机技术和中药调配技术结合起来，可在医生所开的远程处方的基础上完成中药处方的监控和调配以及中药的输送、库存显示和处方记录等功能，不仅减少了人工配药的误差，而且提高了配药的工作效率。中药电子调配中心的研制和应用必将促进中药浓缩颗粒剂的销售和推广，对发展我国特色的药品生产和管理自动化技术具有重要意义。

1 控制系统的功能

1.1 功能设计

中药电子调配中心应满足复杂多变的处方配制的要求，因此控制系统必须具有下述功能：

（1）医生可在远程工作站上进行处方的录入、数据的存储和查询操作。

（2）医院药房电脑应用具有处方的识别和数据分析功能；还应具备控制指令的交换、状态的监视以及通信能力；另外，要定时上报医院蕴含房的存药信息，便于药品生产厂家进行生产的零库存管理。

（3）中药电子调配中心根据配药指令进行调配时应具有以下功能：

·按药型排序进行机器人运行规划；

·自动取出相应数量的药品；

·自动供药、计数和输送；

·供约系统检测，包括药袋撕裂、卡机、缺药等；

·系统城调配过程中同时显示调配信息，便于进行监控。

1.2 技术性能指标

综合考虑系统实际运行的限制和应用的需要，要求整个系统达到如下的技术性能指标：

（1）配药容量：每套一般由2排药柜组成，配药容量为306味或459味，可根据需要扩展约柜排数。

（2）配药速度：30～180秒/付。

（3）工作噪声：<60dB；运行环境：温度0～40℃，湿度0～80%RH。

2 控制系统的设计

2.1 工作流程

自动配药系统的功能及控制系统的结构决定了系统的工作流程，如图1所示。医生在远程端的工作站开出处方，通过Internet将处方信息传给医院药房电脑，医院药房电脑经一系列的识别处理之后以工业控制总线为载体出中药配置命令，指挥底层硬件执行命令，完成最终的中药调配和中药输送。

2.2 控制系统方案

自动配药系统的控制系统是基于Internet及工业控制现场总线的分级系统，如图2所示。第级是基于Internet的数据库管理和数字网络通信；第二级是计算机检测与控制；第三级是基于工业控制总线的机器人的可编程控制；第四级是机器人的驱动单元和执行单元。这种分级结构使得系统功能清晰，功能扩充方便，有利于控制系统性能的大幅度提高。

3 控制系统的实现

3.1 机器人可编程逻辑控制器及机器人驱动单元

中药电子调配中心的机器人系统是由直角坐标机械臂、机械手、药柜体、输送系统、控制系统和配药管理系统等部分组成。直角坐标机械臂、机械手都采用交流伺服电机驱动。可编程逻辑控制器（PLC）与伺服放大器之间组成绝对位置检测系统完成机器人的位置控制。药剂按最小剂量用铝箔包括，并把药袋制成相互连接的形式，顺药袋之间设置易断工艺孔。取药时，机械手上的光电开关累计取得的袋数并反馈给PLC，即实现了自动秤量操作。在药品的配制过程中，PLC通过RS232接口来控制LED显示屏，保证报警信息的及时显示。医院药房电脑只要发出配药命令，PLC根据存储器里相应的功能模块程序完成中药的配置、输入送、显示以及报警功能。中药电子调配中心机器人系统依靠其控制系统的高效性、伺服机构的良好电气性能、机械传动系统的高精度以及三种报警方式保证整个取药系统工作的可靠性。

3.2 计算机监测与控制

计算机监测与控制

底层监控级采用模块化的PLC对装置或设备运行状态进行监测，并实时上报状态信息；并且通过RS232接口来控制LED显示屏，保证报警信息的及时显示。中间监控级采用工业控制计算机完成系统机械执行单元的控制，实现中药处方的识别处理，生成底层监控级控制设备（PLC）的配药命令，并实时监测系统的运行状态。两级之间以及PLC之间通过现场控制总线进行通信，交换控制指令和运行状态数据。这样通过两层监控级就建立了中药处方自动配置系统的基本构件。

3.3 数据库管理以及数字网络通信

目前，局域网和Internet网络应用技术已经十分成熟，可以充分利用这种技术将医生门诊、中药生产厂家药品库、医院药房药品收费系统、药房供药系统以及供药监控系统等连接起来以实现整个控制系统的最优化。在局域网级，监测与控制工作站实现了配药系统动态地监测和控制，也可以进一步建立处方工作站和处方录入工作站以解决远程门诊工作站的不足之处。在Internet级，建立了门诊工作站和中药生产厂家工作站，可实现配药系统的远程控制以及药品生产厂家进行生产的零库存管理。由此而建立的处方数据库可提供给门诊工作站专家系统级的知识库，而中药厂家数据库可将医院药房药品信息和生产厂家库存信息提供给中药生产厂家。另外，还可进一步建立处方辅助生成系统以及联合网络处方配制系统等，以满足日趋复杂的自动化处方配制的要求。因此，这种基于Internet的数据库管理系统格数字通信系统富于鲁棒性，便于今后系统的扩展和延伸。

中约电子调配中心根据单味中药浓缩颗粒剂自动化处方配制的特点，功能设计的基础上提出了控制系统的分级系统结构，把可编程控制技术、信息管理技术和机器人技术结合起来，新将的技术和理论引用到中药调配技术中，促进了机器人技术和自动化技术的研究应用，扩大了产品的适用范围，使该产品不仅能够调配袋装“免煎中药”，而且能够发放西药。目前中药生产加工和前处理如中成药丸剂、冲剂生产和药品包装等仍以手工劳动为主，且国内外在中药制药设备自动化技术开发与应用上仍然是个盲点，因此大力发展机器人技术和自动化技术，不仅能提高产品的性能指标、降低劳动强度、提高生产率，而且对开拓药品市场、提高市场竞争力有重要意义。