CN103240738A - 自动药品上架摆放装置的控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动药品上架摆放装置的控制系统及方法，属一种自动控制系统，所述的控制系统中包括PLC控制子系统、条码阅读器与运动控制模块，所述条码阅读器接入PLC控制子系统，所述PLC控制子系统接入上位机，且PLC控制子系统还通过运动控制模块接入伺服驱动电机与步进电机，所述运动控制模块还接入运动编码器，在PLC控制子系统与运动控制模块的共同作用下，结合上位机数据库中存储的各类药品预置参数，控制运动执行机构将不同的药品输送至指定的药槽中，整个过程由PLC控制子系统通过运动控制模块控制运动执行机构自动完成，显著提升药品上架的效率，使用成本低于机械手上药装置，可作为各类医疗机构药品房中的上药自动控制系统，应用范围广阔。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动控制系统，更具体的说，本发明主要涉及一种自动药品上架摆放装置的控制系统及方法。
背景技术
随着我国经济的快速增长和人民群众对医疗卫生需求的迅速提高。医院的医疗设备条件和医生素质也得到了大幅提高，同时，药品的品种数量也随之迅速增长，如何有效管理这些药品，降低管理成本，压缩药品资金流动周期，是当前大中型医院药房面临的一个严重问题。在这种情况下，医院药房的自动化革新将是医院药房的发展方向，很显然传统的人工分类管理及上架摆放的低效率操作已不能满足当前需求，自动化药房设备也是医院发展的必然趋势；在国外的一些上药系统中采用了机械手，但此种机械手的应用成本偏高，不适宜大规模的推广应用。因此有必要针对药品的自动管理、摆放装置及其控制系统进行研究和改进。
发明内容
本发明的目的之一在于针对上述不足，提供一种自动药品上架摆放装置的控制系统及方法，以期望解决现有技术中机械手上药系统的应用成本偏高，而人工药品上架拜访的效率较低等技术问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
本发明一方面提供了一种自动药品上架摆放装置的控制系统，所述的控制系统中包括PLC控制子系统、条码阅读器与运动控制模块，所述条码阅读器接入PLC控制子系统，所述PLC控制子系统接入上位机，且PLC控制子系统还通过运动控制模块接入伺服驱动电机与步进电机，所述运动控制模块还接入运动编码器，其中：
所述条码阅读器用于扫描药品条码信息，通过PLC控制子系统将条码信息传输至上位机；所述上位机用于从预置的数据库中读取该药品的实际尺寸与在药槽中的坐标信息，并将读取到的信息写入至PLC控制子系统中；所述上位机还用于将药品数量信息写入PLC控制子系统中；所述PLC控制子系统用于根据药品的实际尺寸与数量，计算出药品步进机构动作的距离，并通过来自于上位机的坐标信息计算出运动执行机构在水平方向与垂直方向需要行走的距离，向运动控制模块发出相应的控制指令；所述运动控制模块用于通过运动编码器采集运动执行机构当前的位置信息，并根据PLC控制子系统发出的控制指令控制运动执行机构按照指定的路径与距离运动，控制步进电机带动步进机构将药品推向与坐标信息相一致的药槽入口。
作为优选，进一步的技术方案是：所述伺服驱动电机中包括行走伺服驱动电机与提升伺服驱动电机，分别用于控制运动执行机构的水平与垂直运动。
更进一步的技术方案是：所述运动编码器中包括行走编码器与提升编码器，分别用于采集运动执行机构当前水平与垂直所处的实际位置。
更进一步的技术方案是：所述上位机为计算机，所述药品数量信息为由计算机输入设备输入的任意量。
再进一步的技术方案是：所述PLC控制子系统还通过I/O控制接口接入传感器，所述传感器用于检测与判断药品在运动执行机构的上药托盘中所处的实际位置，并将该位置信息传输至入PLC控制子系统，PLC控制子系统根据该位置信息实时调整向运动控制模块发出的控制指令。
还进一步的技术方案是：所述控制系统中还包括激光传感器，所述激光传感器接入PLC控制子系统，用于测量由药槽入口通过药品的实际长度总和，并通过PLC控制子系统传输至上位机。
本发明另一方面提供了一种自动药品上架摆放装置的控制方法，所述的方法包括如下步骤：
步骤A、条码阅读器扫描药品条码信息，通过PLC控制子系统将条码信息传输至上位机；
步骤B、上位机从预置的数据库中读取该药品的实际尺寸与在药槽中的坐标信息，并将读取到的信息与获取到的药品实际数量一并写入至PLC控制子系统中；
步骤C、PLC控制子系统根据药品的实际尺寸与实际数量，计算出药品步进机构动作的距离，并通过来自于上位机的坐标信息计算出运动执行机构在水平方向与垂直方向需要行走的距离，向运动控制模块发出相应的控制指令；
步骤D、运动控制模块通过运动编码器采集运动执行机构当前的位置信息，并根据PLC控制子系统发出的控制指令，控制伺服驱动电机使运动执行机构按照指定的路径与距离运动，控制步进电机带动步进机构将药品推向与坐标信息相一致的药槽入口，直到全部药品均进入药槽后停止。
作为优选，进一步的技术方案是：所述步骤B中上位机获取到的药品实际数量为手动输入的任意量。
与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：在PLC控制子系统与运动控制模块的共同作用下，结合上位机数据库中存储的各类药品预置参数，控制运动执行机构将不同的药品输送至指定的药槽中，整个过程在由条码阅读器获得当前药品的条码信息及数量后，由PLC控制子系统通过运动控制模块控制运动执行机构自动完成，显著提升药品上架的效率，且相对于机械手上药装置来说成本偏低，同时本发明所提供一种自动药品上架摆放装置的控制系统的结构简单，可作为各类医疗机构药品房中的上药装置自动控制系统，应用范围广阔。
附图说明
图1为用于说明本发明一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步阐述。
参考图1所示，一种自动药品上架摆放装置的控制系统，其特征在于所述的控制系统中包括PLC控制子系统、条码阅读器与运动控制模块，所述条码阅读器接入PLC控制子系统，所述PLC控制子系统接入上位机，且PLC控制子系统还通过运动控制模块接入伺服驱动电机与步进电机，所述运动控制模块还接入运动编码器，其中：
上述条码阅读器的作用是扫描药品条码信息，通过PLC控制子系统将条码信息传输至上位机；
上述上位机的作用是从预置的数据库中读取该药品的实际尺寸与在药槽中的坐标信息，并将读取到的信息写入至PLC控制子系统中；所述上位机还用于将药品数量信息写入PLC控制子系统中；
上述PLC控制子系统的作用是根据药品的实际尺寸与数量，计算出药品步进机构动作的距离，并通过来自于上位机的坐标信息计算出运动执行机构在水平方向与垂直方向需要行走的距离，向运动控制模块发出相应的控制指令；
上述运动控制模块用于通过运动编码器采集运动执行机构当前的位置信息，并根据PLC控制子系统发出的控制指令控制运动执行机构按照指定的路径与距离运动，控制步进电机带动步进机构将药品推向与坐标信息相一致的药槽入口。
在本实施例中，为便于实现，上述的上位机可直接采用常规的PC计算机，而上述的药品数量信息则为由计算机输入设备输入的任意量，在计算机的存储介质中预先存储有各类药品的参数数据，以及预先设定其在药槽中的实际坐标，并将两者整合成数据库，且在该数据库中存在的药品参数信息以药品的条码为查询条件，即药品的条码与药品盒的尺寸是唯一对应的，每种药品所放的药槽坐标与其条码也是唯一对应的；从而使得当前输入的条码与该数据库中存在的任意一种药品的参数信息相匹配时，则通过计算机中安装的应用软件调取该药品的参数信息以及与该参数信息相对应的药槽坐标信息，并写入至PLC控制子系统中。
再参考图1所示，在本发明用于解决技术问题更加优选的一个实施例中，为分别控制运动执行结构的水平及垂直运动，最好将上述的伺服驱动电机进行分解，分别设置为行走伺服驱动电机与提升伺服驱动电机，使它们分别用于控制运动执行机构的水平与垂直运动。而基于前述的改进，还需要将上述运动编码器也分解为行走编码器与提升编码器，同样使它们分别用于采集运动执行机构当前水平与垂直所处的实际位置。PLC控制子系统通过运动控制模块来控制伺服驱动，可以实现二维坐标的精确定位，以达到与机械手相同的功能。
再参考图1所示，为进一步提升控制系统对运动执行机构控制的准确性，在本发明的另一实施例中，还可在控制系统中增设位置传感器，将PLC控制子系统通过I/O控制接口接入该传感器，其作用为检测与判断药品在运动执行机构的上药托盘中所处的实际位置，并将该位置信息传输至入PLC控制子系统，PLC控制子系统根据该位置信息实时调整向运动控制模块发出的控制指令。
根据本发明的另一实施例，上述控制系统中还包括激光传感器，所述激光传感器接入PLC控制子系统，用于测量由药槽入口通过药品的实际长度总和，并通过PLC控制子系统传输至上位机。
本发明在实际应用中，上述的PLC控制子系统采用最好采用西门子300系列通过工业以太网与上位机通讯，运动控制模块最好采用西门子FM350通过采集编码器信号来控制伺服驱动器以达到精确定位。
结合上述各实施例，本发明在应用中的一个优选上药流程为：①自动药品上架摆放装置（以下简称上药机器人）将上药托盘送出，由工作人员将要入库的药品放在条码阅读器下扫描，输入要入库的数量，上药机器人通过反馈的条码把该药品盒的尺寸读取出来，经过计算把药盒步进机构移动到合适的宽度，工作人员在上药托盘按顺序把药盒摆放好；②上药机器人把上药托盘取回，通过行走伺服电机与垂直伺服电机精确停靠在该药品药槽的坐标位置；③位置对准后药槽出口控制机构打开一个与药品盒宽度相当的缺口，药盒拨出机构把药盒拨入药槽，然后药盒步进机构依次把药盒推入出药口一侧，药盒拨出机构将药盒拨入药槽，直至上药完成。
上述的激光测距传感器可以测量到空的药槽反馈得到的距离值L1，每个药槽放置的药品是唯一的，当上药机器人停靠在某个坐标时，所要检测的药品也就是确定的，激光测距传感器可以测量到药品盒到传感器的距离L2，（L1-L2）即是n盒药的长度，该药品盒的单位长度从数据库中即可得知l，即数量n＝（L1-L2）/l；这样就可以准确知道该药品在自动发药机中的数量。
本发明另一个类型的实施例是一种自动药品上架摆放装置的控制方法，所述的方法包括且优先按照如下步骤操作：
步骤A、条码阅读器扫描药品条码信息，通过PLC控制子系统将条码信息传输至上位机；
步骤B、上位机从预置的数据库中读取该药品的实际尺寸与在药槽中的坐标信息，并将读取到的信息与获取到的药品实际数量一并写入至PLC控制子系统中；在本步骤中，上位机获取到的药品实际数量为手动输入的任意量；
步骤C、PLC控制子系统根据药品的实际尺寸与实际数量，计算出药品步进机构动作的距离，并通过来自于上位机的坐标信息计算出运动执行机构在水平方向与垂直方向需要行走的距离，向运动控制模块发出相应的控制指令；
步骤D、运动控制模块通过运动编码器采集运动执行机构当前的位置信息，并根据PLC控制子系统发出的控制指令，控制伺服驱动电机使运动执行机构按照指定的路径与距离运动，控制步进电机带动步进机构将药品推向与坐标信息相一致的药槽入口，直到全部药品均进入药槽后停止。
除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (8)
1.一种自动药品上架摆放装置的控制系统，其特征在于所述的控制系统中包括PLC控制子系统、条码阅读器与运动控制模块，所述条码阅读器接入PLC控制子系统，所述PLC控制子系统接入上位机，且PLC控制子系统还通过运动控制模块接入伺服驱动电机与步进电机，所述运动控制模块还接入运动编码器，其中：
所述条码阅读器用于扫描药品条码信息，通过PLC控制子系统将条码信息传输至上位机；
所述上位机用于从预置的数据库中读取该药品的实际尺寸与在药槽中的坐标信息，并将读取到的信息写入至PLC控制子系统中；所述上位机还用于将药品数量信息写入PLC控制子系统中；
所述PLC控制子系统用于根据药品的实际尺寸与数量，计算出药品步进机构动作的距离，并通过来自于上位机的坐标信息计算出运动执行机构在水平方向与垂直方向需要行走的距离，向运动控制模块发出相应的控制指令；
所述运动控制模块用于通过运动编码器采集运动执行机构当前的位置信息，并根据PLC控制子系统发出的控制指令控制运动执行机构按照指定的路径与距离运动，控制步进电机带动步进机构将药品推向与坐标信息相一致的药槽入口。
2.根据权利要求1所述的自动药品上架摆放装置的控制系统，其特征在于：所述伺服驱动电机中包括行走伺服驱动电机与提升伺服驱动电机，分别用于控制运动执行机构的水平与垂直运动。
3.根据权利要求2所述的自动药品上架摆放装置的控制系统，其特征在于：所述运动编码器中包括行走编码器与提升编码器，分别用于采集运动执行机构当前水平与垂直所处的实际位置。
4.根据权利要求1所述的自动药品上架摆放装置的控制系统，其特征在于：所述上位机为计算机，所述药品数量信息为由计算机输入设备输入的任意量。
5.根据权利要求1所述的自动药品上架摆放装置的控制系统，其特征在于：所述PLC控制子系统还通过I/O控制接口接入传感器，所述传感器用于检测与判断药品在运动执行机构的上药托盘中所处的实际位置，并将该位置信息传输至入PLC控制子系统，PLC控制子系统根据该位置信息实时调整向运动控制模块发出的控制指令。
6.根据权利要求1或5所述的自动药品上架摆放装置的控制系统，其特征在于：所述控制系统中还包括激光传感器，所述激光传感器接入PLC控制子系统，用于测量由药槽入口通过药品的实际长度总和，并通过PLC控制子系统传输至上位机。
7.一种自动药品上架摆放装置的控制方法，其特征在于：所述的方法包括如下步骤：
步骤A、条码阅读器扫描药品条码信息，通过PLC控制子系统将条码信息传输至上位机；
步骤B、上位机从预置的数据库中读取该药品的实际尺寸与在药槽中的坐标信息，并将读取到的信息与获取到的药品实际数量一并写入至PLC控制子系统中；
步骤C、PLC控制子系统根据药品的实际尺寸与实际数量，计算出药品步进机构动作的距离，并通过来自于上位机的坐标信息计算出运动执行机构在水平方向与垂直方向需要行走的距离，向运动控制模块发出相应的控制指令；
步骤D、运动控制模块通过运动编码器采集运动执行机构当前的位置信息，并根据PLC控制子系统发出的控制指令，控制伺服驱动电机使运动执行机构按照指定的路径与距离运动，控制步进电机带动步进机构将药品推向与坐标信息相一致的药槽入口，直到全部药品均进入药槽后停止。
8.根据权利要求7所述的自动药品上架摆放装置的控制方法，其特征在于：所述步骤B中上位机获取到的药品实际数量为手动输入的任意量。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130814 |