中药智能配药体系(Intelligent Dispense System for Chinese Medicine)是跟着中医院流程体系办理向电子化、网络化的方向开展而产生的。该体系作业的进程是：首要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核算机，然后由主控核算机在查询药品数据库的基础上构成配药指令并下达给配药机器，完结配药进程。一同，主控核算机在配药机器终端的液晶显现屏上显现患者信息，并驱动打印机输出处方的归纳信息，将处方归纳信息连同配药机器输出的配好的分帖包装中药一同交给患者运用。中药智能配药体系的操控体系可分为机电操控体系和上位机软件操控体系，其结构框图如图1所示。
1 机电操控体系
机电操控体系为分层分布式结构，选用上位机+下位机+集成电路板的技能进行归纳操控。其电路体系结构框图如图2所示。详细介绍如下：
(1)上位机运用PC机，担任办理级和监控调度级的操控。上位机不选用工控机的原因是因体系关于界面、数据库处理及网络联络等均有较高的要求。上位机的首要功用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，并对下位机的作业状况进行实时监控，完结药方打印和液晶显现。别的，它与药品办理信息体系之间的信息交互，是通过医院内部的局域网来进行并选用TCP/IP协议完结的。
(2)下位机担任设备级操控。其功用是接纳并解码上位机发送的二进制配药信息，然后依据配药信息选定所需药品，驱动相应集成电路板进行下药操控，并驱动机械手进行定位、取出药品、包装成袋，连同打印药方一同交给患者。下位机之所以选用PLC而没有挑选价格相对低价的单片机，原因之一是为了满意中药配药机对高速运作的要求，X轴导轨和Y轴导轨均选用伺服电机驱动，而单片机对伺服电机的操控能力相对较差，很难做到准确操控;原因之二是中药智能配药体系对可靠性的要求很高，而单片机的稳定性与PLC比较要差一些，且简略遭到外界电磁的搅扰。
(3)下药直流电动机的操控选用以ALTERA公司的ACEX1K芯片为中心的集成电路板来完结。在该芯片中集成了在Max+plus II开发体系顶用VHDL言语编写的操控、计数和守时功用。该电路板的功用是接纳从PLC发来的指令和药品质量数，操控电动机的转数，在0.07g/转的精度下完结规则分量的下药。因为本体系运用了多达420个下药直流电机，因而选用可削减I/O点数及PLC布线的集成电路板。该体系的一切下药电机由28块集成电路板别离操控，每块集成电路板操控的下药部分相对独立。这样，查看和修理不受方位约束，具有较高的可靠性和性价比。
1.1 PLC操控
1.1.1 PLC装备
本体系PLC装备选用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和一个四轴方位操控模块C200HE-NC413。各模块的效果为：
(1)两个输入模块用来接纳配药机器中各种接触器的方位反应或动作的毛病反应，对其装备无特别要求;
(2)两个输出模块宣布指令，用来操作配药机器。继电器型开关量输出模块驱动电流大，但不能频频动作，因而用来操控一切电磁阀和各种直流电机、步进电机;晶体管型开关量输出模块则正好相反，且其输出为TTL电平，具有能够与其它集成电路接口的长处，用来驱动集成电路完结下药操作。
(3)四轴方位操控模块用来操控四轴(X、Y、Z、U)相互独立的两个伺服电机和三个步进电机。在X、Y轴上别离装备了两个伺服电机，而三个步进电机因为作业时刻相互错开，悉数装备在U轴上。别的，X、Y轴上各有左右限位开关和原点挨近开关3个，Z轴有原点挨近开关1个，这样，共7个挨近开关接到C200HENC413上。该模块以不超越10ms的呼应时刻从PLC内存获得指令，在500kp/s的高频脉冲下与PLC内存数据树立映射联络，完结通过修正内存数据定位伺服电机和步进电机的方位以及通过内存数据反应伺服电机和步进电机的方位状况的功用。
1.1.2 伺服电机操控电路
在本体系中，装备了两个OMRON公司的SMARTSTEP A伺服体系，对X、Y轴完结定位操作，详细操控电路如图3所示。其间包含四轴方位操控模块C200HE-NC413、通用操控电缆R88A-CPU002S、伺服驱动器R7D-AP04H、伺服电机R7M-A40030-BS1(为带制动器的带键直轴圆柱形电机)。图中，CN1代表伺服驱动器，CN2代表与伺服电机同轴的分辨率为2000脉冲/转的光学增量型编码器用衔接器，它能够完结从驱动器到伺服电机的具有方位反应和速度反应的闭环操控。在伺服电机中，M代表电机自身，E代表编码器，B代表动力制动器。因为固定脉冲代表固定间隔，因而当伺服电机接纳到操控体系宣布的若干条脉冲指令后，就能够完结预订的定位。在本体系中，设置电机的分辨率为5000脉冲/转(0.072度/步)，伺服电机衔接的同轴减速器份额为31，其带动导轨移动的速率为60mm/转。因而，伺服电机带动导轨移动的速率为20mm/5000脉冲。伺服电机操控电路的操控原理为：方位操控单元从设备处得到各种操控信号，并依据不同药罐间的间隔与20mm/5000脉冲的数据大致算出映射到四轴方位操控模块NC413在PLC中的脉冲数据;然后通过通用操控电缆输出高速脉冲给伺服驱动器，由其驱动伺服电机，使之依据差错反应主动微调该数据，终究到达准确认位的意图。
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1.1.3 步进电机操控电路
步进电机驱动器与C200HE-NC413的连线类似于图3中伺服电机驱动器与C200HE-NC413的连线，而步进电机驱动器与步进电机间的连线则如图4所示。本体系中操控机械手摇摆的步进电机选用STONE公司的86BYG250B，驱动器选用STONE公司的混合式步进电机驱动器SH20806C;操控送袋与推袋的两个步进电机选用SANYO公司的103H548，驱动器选用STEP公司的四相混合式步进电机细分驱动器ST4HB03X。步进电机的操控类型为不具有方位反应功用的开环操控，操控办法为在确认运动起点与结尾的基础上，将位移或视点改动以200脉冲/转(0.18度/步)为分辨率转变为脉冲数，写入映射在NC413中的内存方位，然后操控步进电机完结定位。
1.2 体系作业进程
体系中有各种电机、限位、定位用传感器以及与真空气泵衔接的电磁阀，能够完结取空药袋、翻开空药袋及封装、输送药袋等功用，其作业时序见图5。
1.3 PLC程序完结
使用OMRON的编程软件CX-Programmer完结梯形图的编写，程序包含如下六个模块：
(1)初始化模块，其功用是将PLC的内存单元初始化，进行电气部分的归零操作，意图是为配药体系进行工作做好预备，避免误操作对体系形成不行拯救的损坏;
(2)接纳模块，其功用是接纳上位机界面中输入的二进制编码的信息(包含药品品种、数量、贴数等)，存入预先界说的内存单元;
(3)发送模块，其功用是将药品品种、数量等依照数据库与伺服电机结构中已界说的办法别离转变为下药直流电机方位和滚动圈数，并发送到集成电路板，完结下药操作;
(4)反应模块，其功用是接纳来自%&&&&&%板的直流电机滚动中止(即规则分量下药动作完结)的反应信号;
(5)操控模块，其功用是在确认下药进程完结后，驱动机械手完结取空药袋、翻开空药袋、定位及集药等使命，并驱动药袋封口设备动作，触发直流电动机带动皮带滚动，送出药品;
(6)毛病处理模块，其功用是接纳遍地传感器反应的挨近或毛病信号，随时中止体系的配药动作，以进行毛病处理。
此外，在发送模块和操控模块中树立时刻联络，使得在一次多贴药配药进程中，下一贴药的下药、取空药袋动作与上一贴药的封口、传输动作并行进行，缩短了配药时刻。
2 上位机软件操控体系
上位机软件操控体系包含药品信息数据库和人机对话界面，前者首要存储医院的药品信息，包含称号、数量、价格、药性、有效期等;后者则与数据库树立衔接，能够完结查询、开处方、药品办理、处方办理、打印、液晶显现等功用。其流程图如图6所示。
2.1 工控组态软件FIX32
FIX32是美国 IntelluTIon公司开发的根据视窗的大型使用软件，包含动态显现、报警、趋势、操控战略、操控网络通信等组件。在本体系中，使用FIX32编写了主界面和体系运转的动态模仿显现程序。
(1)主界面是上位机与下位机之间的衔接桥梁，其功用是与VB编写的界面树立联络，激活配药操控界面和药品办理界面。
(2)体系运转动态模仿显现的完结办法是首要在FIX32的DRAW形式下画出整个配药体系的模仿图，包含停止物体及各种动作显现，设定限位与毛病反应警报;然后在FIX32中对I/O点进行组态，并在数据库中树立各药罐、各动作I/O类型及其在下位机PLC中的地址。这样，当PLC中的程序开端运转时，相应地址中的模仿量或开关量便产生改变。这种改变可在配药体系动作的一同显现到动态模仿界面，使动态模仿同步进行。在配药体系关闭运转的状况下，其效果之一是能够从动态模仿画面中实时观察到体系的运作状况，之二是可在体系产生可反应性毛病时在第一时刻得到提示，快速完结对毛病的调整。
2.2 界面修正软件VB
该部分软件包含取药与加药两个模块，均具有权限操控功用，用户需输入暗码，可确保体系的安全性。VB界面结构图如图7所示。
取药模块的首要使命是与ACCESS数据库获得联络，将需求的药品名、数量、贴数等通过FIX32传入下位机中，完结取药操作。其间，在数据库中的药品名选用拼音查询，数量与贴数则可屡次修正。一同，VB还要向液晶屏输出患者及处方信息，并完结处方打印。
在取药模块中进行了取药使命优化处理算法的规划，其意图是在医师开药次序恣意的状况下完结最短时刻的配药进程。因为机械手在X、Y轴伺服电机的操控下的匀速行走速度为1m/s，因而时刻最短即为行走路线最短，这个问题等价于典型的旅行商(TSP)问题。在本体系中，420个药罐分为前后双面各14行等距摆放，每一面中又分左右两边各7行，每行15个。此外，药罐方位每单位Y轴坐标与三个单位X轴坐标相同，且机械手对前后双面的取药由步进电机摇摆操控。通过简略核算能够确认本体系中实践节点应为66个。选用新的忌讳遗传算法在VB中编程，该算法对多节点体系设置忌讳步长和松懈步长。引进张弛效应，与传统遗传算法比较，减小了可行解空间，提高了收敛速度。
加药模块为药品办理员专用，首要使命是从界面中修正数据库中货存药品的一切信息。
对散装中药完结定量装备的中药智能配药体系在操控办法上有多种立异，具有杰出的人机界面，能在满足短的时刻内对指定药方完结配药。该体系通过了上海市科委掌管的专家判定，到达国内抢先、世界先进的水平，在运转中状况杰出，可靠性和安全性都得到了验证。
