基于PLC的药房取药系统设计

计划采用标准Modbus协议、RS485进行连接。

3系统软件实现

3.1程序设计

本系统中运动检测、继电器故障和药品出柜，都需要PLC进行判断，并于HMI界面中进行显示，因此软件部分需包含PLC程序设计、HMI组态和通讯设置。实际中根据具体需求情况配置药品推送条件。软件实现包括人机界面编程和PLC运动控制编程。

人机界面编程：HMI使用C++软件进行编写，界面中应包括取药、系统紧急停止选项，信息录入界面和监视界面。同时需要对HMI中的通信口、设备类型、连接方式以及PLC站号等参数进行设置。

PLC运动控制[4]编程：系统上电初始化后，根据获得的药品处方中位置信息，PLC提供相应的脉冲量[5]，控制电机X运动，让对应的药品传送到出口传送带。完成此动作后，控制电机Y运动，带动推杆将药品从出口传送带推送到出口位置。当推送完毕，则电机Y和电机X依次反转，实现各自的归位动作。接着判断药品种类是否齐全，若未齐全，则准备下一次的推送。

根据工艺要求和本项目的项目指标进行应用程序设计，主程序设计流程如图2所示。

3.2设备连接设计

程序首先进行系统初始配置，确定取药机工作前的初始状态，然后PLC循环监测控制信号，判断出取药信号并确定其优先级，接着将此信息上传给HMI，从而实现取药信息的显示。设备连接示意流程如图3所示。

3.3上位机管理软件结构

上位机与PLC 通讯，协调 PLC控制机械装置完成取药重任。上位机程序使用 VS开发，主窗口包括处方处理、药品录入、药品查询和操作日志。主界面如图4所示。

主要分为以下几个模块窗口：①自动取药窗口：主要包含处方信息、患者信息、医师信息和购买时间记录等，可以在此模块中建立和查询常用处方，以提高配药效率；②药品录入窗口：主要包含药品的编号、价格和名称，药品的产商、类别、存量、入库时间及药品在药柜中的具体方位；③药物查询窗口：根据药物的药品编号和药品名称，系统可自动检测出药品的处方信息及其在柜中的存放位置；④操作日志窗口：显示根据药房的交易情况记录各种药品的进出信息。

3.4通讯设置

PC和 PLC之间[6]使用用户自定义的协议（自由端口模式）进行通信。

本系统主要采用Modbus通讯协议和rs485硬件接口实现通讯的设置。

Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器采用主从技术通过网络与从设备进行通信，主设备进行初始化查询，从设备根据主设备查询提供的数据作出相应回应。此系统中的主设备为主机，从设备为可编辑逻辑控制器PLC。

RS485接口组成的半双工网络，一般是两线制，采用屏蔽双绞线传输。接线方式为总线式拓扑结构，在RS485通信网络中采用主从通信方式。

4运动控制及实现

4.1储药盒运动

在系统首次上电时，为保证取药位置的准确，首先应进行电机的原点搜索和复位，接着根据药品位置信息对应的脉冲量，进行准确的定位动作。

4.2路径优化

处方中包含不同种类的药品，取药的先后顺序[7]决定了系统的工作效率，可将蚁群算法[8]与取药应用相结合，解决取药系统中的路径优化问题。

4.3齿隙消除

由于传动机构中齿轮的存在，运动过程中存在齿隙滞后[9]的影响，可以加入适量的脉冲补偿进行消除。

5应用效果

本文通过HMI组态、PLC程序设计、通讯设计及电路设计，创建了一套完整的药房自动取药系统[10]。经现场测试，本系统满足预定的功能需求。如图5所示为自动取药机实物。

大量实验证明，只要输入药品的信息存在于系统信息中，在操作人员操作步骤正确的情况下都能准确快速取到药品。

6结语

基于HMI和PLC的自动取药系统在硬件和软件上采用模块化的设计方法，合理的PLC程序设计、通讯设计、自检电路设计和HMI人机界面设计，使得该系统具有良好的人机交互、操作简单、响应迅速和自动化程度高等优点，能有效提高设备安装调试和故障维修效率，为设备长时间有效运行提供了有力保障。本取药系统的设计理念可移植到其它机器加工领域，拥有广阔的应用前景和良好的经济效益。

参考文献参考文献：

[1]黄宇.药店管理信息系统的分析与设计[J].软件导刊，2009（2）：9799.

[2]李成群，黄宝旺，樊鸿伟，等.基于PLC的自动化药房出药系统的研究[J].制造业自动化，2014，36（11）：99101.

[3]程海英.校园无线局域网的安全策略探讨[J].软件导刊，2010，9（3）：128130.

[4]刘亚东，李从心，汪德才，等.用PLC实现位置控制的方法[J].上海交通大学学报，2002，36（4）：491493.

[5]凌志辉，邹昊，黄涛，等.二轴缠绕机 PLC 控制系统的设计[J].自动化仪表，2014，35（5）：3033.

[6]袁池，楮亚萍，谷兴才.远程监控与维护系统及其在 PCPLC网络上的实现[J].上海交通大学学报，2003，37（3）：450453.

[7]李梅娟，陈雪波，王莉.多巷道固定货架拣选作业优化问题的研究[J].控制与决策，2008，23（12）：13381342.

[8]赵天男，王晓红.蚁群算法及其应用研究[J].软件导刊，2010，9（6）：3436.

[9]黄骧洪.传动链轮齿形的探讨——对国内有关链轮标准内容的商榷[J].江南大学学报：自然科学版，1992（4）：1724.

[10]李练兵，柳倩，郭勇.滚动式智能取药柜的设计与实现[J].制造业自动化，2013，35（9）：113115.

责任编辑（责任编辑：孙娟）

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