自动化药房控制系统设计及关键技术研究

摘要

随着现代化物流技术和信息技术的发展，以及传统药房规划管理的弊端逐渐暴露，药房自动化设备越来越受到人们的关注。传统药房采用人工摆放药物、配药的方式运行，这种运转方式已经不适合当前药品流通量大的大规模药房。因此需要实现药房的现代化管理。当前，国内大型医院都在试图引进药房自动化设备，以提高医院药房的管理和药房的药学服务质量。在未来，自动化药房会普遍应用在各种医疗服务领域的药房。
　　根据当前市场情况及研究状况，提出一种智能存储药柜的设计方案并创新设计其定位控制系统，同时设计快速发药机控制系统并解决涉及到的关键技术难题。快速发药控制系统将实现上药和出药的自动化，设备的药架存储结构是实现两种功能的基础。详细研究内容及主要工作如下:
　　1、对智能存取药柜主要结构进行优化设计，然后利用PRO/E建立了的三维实体模型。分析智能存储药柜的运转情况，利用PRO/E和Recurdyn对储药斗进行运动仿真，分析储药斗在运动情况。根据药柜结构提出一种新的储药料斗定位控制方法，并对其进行分析。
　　2、快速发药机是一种针对盒装药品的药房自动设备，根据这种情况设计其机械结构并研究其控制系统，从而设计出大量存储、准确上药和快速出药的药房专用自动化设备。应用模块化设计方法研究控制系统，从而使快速发药控制系统易于扩展和维护。
　　3、分析上药和出药系统的机械结构，根据功能要求和实际情况，选配控制系统硬件设备。介绍硬件设备所具有的功能及其为自主开发提供的软件扩展服务。
　　4、基于PMAC、PCI1020及PLC设计上药和出药控制系统。重点研究了双伺服电机运动控制方法，机械手回零控制算法和出药计数控制方法。
　　5、根据上药和出药的工作流程和控制元件的功能，编写控制系统调试程序，对设备进行调试。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景和研究意义

1．2 技术基础

1．2．1 自动化仓库类型

1．2．2 自动仓库控制系统

1．3 研究和应用现状

1．3．1 国外研究和应用现状

1．3．2 国内研究和应用现状

1．4 课题来源和本文主要研究内容

1．5 本章小结

第2章 智能存取药柜的结构设计及定位控制原理

2．1 概述

2．2 机械结构及其设计

2．2．1 总体结构及工作原理

2．2．2 电动机的选型

2．2．3 储药箱斗的结构设计

2．2．4 药柜框架的设计

2．3 最小占用空间布局优化设计

2．3．1 设计变量及目标函数

2．3．2 约束条件

2．3．3 建立数学模型并求解

2．4 仿真分析

2．4．1 料斗运动分析

2．4．2 三维模型的建立

2．4．3 运 动仿真

2．5 定位控制原理

2．5．1 定位系统总体实现方案

2．5．2 药柜定位控制算法分析

2．6 本章小结

第3章 快速发药机的结构设计及控制系统分析

3．1 快速发药机的系统功能要求

3．1．1 总体要求

3．1．2 储药与上药系统的功能要求

3．1．3 储药与出药系统的功能要求

3．2 系统结构设计及实现

3．2．1 上药装置的设计

3．2．2 密集存储结构的设计

3．2．3 出药系统

3．3 控制系统总体结构

3．3．1 控制系统设计原则

3．3．2 总体结构

3．4 本章小结

第4章 储药与上药控制系统设计

4．1 上药控制系统功能分析

4．2 上药控制系统硬件配置

4．2．1 上药工业控制机

4．2．2 交流伺服控制模块

4．2．3 步进控制模块

4．3 基于PMAC的机械手运动控制方法

4．3．1 控制方案讨论及确定

4．3．2 运动控制的实现

4．3．3 回零运动分析

4．3．4 PID参数调节

4．4 上药动作控制方法

4．4．1 上药动作流程及应用的方法

4．4．2 程序实现

4．5 本章小结

第5章 储药与出药控制系统设计

5．1 出药控制系统功能分析

5．2 出药控制系统硬件配置

5．2．1 出药工业控制机

5．2．2 IO控制模块

5．2．3 输送控制模块

5．3 基于PLC的出药计数控制

5．3．1 出药计数原理

5．3．2 PLC程序设计

5．3．3 出药控制测试

5．4 本章小结

第6章 课题总结与展望

6．1 主要研究成果

6．2 论文的创新点

6．3 对未来工作的展望

致谢

参考文献

附录

个人简历、在学期间发表的论文与研究成果