基于PLC的自动化药房出药系统的研究.pdf

学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 訇 化 完成一次取药过程 。重复上述动作完成一个处方 的操 作 ，最 后定位 系统 回到原点 ，待医务人 员人 工审核。 2 控制系统系统及原理 控制 系统采用 工控机 为上位 机 ，P L C为下位 机 ，两 者实 现实 时通 信 ，下位机 通 过接 收上 位 机 的坐标指令进行动作 。系统包括对 四个伺服 电 机 、一个 电磁铁、一个步进 电机 、限位开关和光 电开关的控制，需要4 轴高速脉 冲输 出，和4 轴高 速脉 冲计 数 器 ，因此 选用性 价 比较 高的 欧姆 龙 C P I H可编程序控制器 。在选定P L C的基础上 ，选 定继电器输 出型 的C P 1 W--4 0 E DR I ／ O扩展模块 ， 作为 电磁铁 、步进电机和光电开关 的控制端 口； S GDV 一5 R 5 A O 1 A伺服控制单元4 台，配合P L C控 制四个伺服电机 ，系统框图如图3 所示。 上位机 I I I I 1 I I I C P 1w 伽 。 R 制 单 元 1 I I制 单 元 2 I l制 单 元 3 l I制 单 元 4 l I “ 横向导 I I 横向 导 l l 纵向导 l l 机械手 l I 挡板 I I 机械手 轨电机1 l l 轨电机 2 l l 轨电机 l I电 机 l I电 机 I l 电 磁铁 图3 控制系统硬件连接图 2 ． 1 定位系统设计 定位采用坐标机器人实现 ，横 向导轨上的两 个电机 由P L C 通道1 和通道2 采用同步控制方式，定 位过程 由脉冲输出通道1 、2 , n 脉冲输 出通道3 采用 平面插补算法来实现 ，硬件连接图如图4 所示 。 如 图所示 ，设计 中横 向运动采用 闭环并联式 同步控制 ，通过P L C脉冲输出通 道0 和1 同时 向伺 服 电机1 、2 发送相同频率和数 量的脉冲，由于两 个伺服 电机 间相对独立 ，如果其 中一个 电机受到 干扰影响其输 出，则会造成两个 电机无法 同步运 行 ，严重时会损害机械结构，因此这里在采用并 联式 同步控制的基础上 ，将 电机编码盘信息作为 反馈信号 ，通过P L C O CH的高 速脉冲计数器 1 和 2 反馈NcP u，构 成闭环控制 ，得到 同步位置误 差 ，通过控制器输 出补偿脉冲信号 ，确保二者保 [ 1 0 0 1 第3 6 卷第1 1 期2 0 1 4 1 1 上 图4 硬件连 接图 持位置 同步运行 。 定位输 出采用平面插补 的算法实现两轴协调 运动 。如图4 所示，这是采用开环控制，由脉冲输 出通道2 向伺服电机3 输出高速脉冲 。 2 ． 2 出药装置自动控制 当定位 系统定位完成 以后 ，通过P L C控制 出 药机械手进行取药 ，取药完成后 出药装置回到 原 点 ，即 出药 口处 。 出药装置的控 制包括一个伺 服电机 、一个 电 磁铁、一个 步进 电机和一个光电开关管，伺服 电 机M4 由CP 1 H脉冲输 出通 道4 进行 开环控制 ，使 机械手向前伸展一定 的距离 ，通过继 电器输 出型 CP 1 W一 4 0 E DR I ／ O扩展模块控制电磁铁实现对药物 的拿取 ，药物拿取动作完成后通过I ／ O扩展模块控 制步进 电机M5 正转打开挡板 ，使药物滑落至储药 箱，当光电开关检测到有药品经过后，控制步进电 机M5 反转复位挡板，控制硬件连接如图5 所示。 图5 取药机构硬件连接 图 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 由于机 械 手 的动 作必 须严 格按 照 预 定 的顺 序 ，因此采用顺序控制指令实现整个取药流程 。 3 结束语 介绍 了基于CP 1 H P L C的 自动化药房 自动 出 药 系统 的构成 、工作原理 、控制 系统 和软件 实现 流程 。该 出药系统适 合容 易破碎 的药物的 自动 拿 取，系统结构组成简单 ，充分利用了C P 1 H P L C强 大的高速脉冲输 出和高速计数器功能 ，实现 了对 伺服运行系统的闭环控制，运行稳定可靠。 参考文献 【 1 】李成群， 王伟， 负超， 朱贤， 曹建波， 张银花． 自动化药房的 现状和新进展 [ J 】 ． 机器人技 术与应用，2 0 0 7 ． 0 5 2 7 ． 【 2 】刘相权， 负超． 基于P MAC和P L C的自动化药房出药系统 的研究 [ J ] 制 造业 自动化． 2 0 0 8 ． 3 0 1 1 ． 2 0 ． 2 1 ． 【 3 】刘相权， 负超， 赵雪峰， 王伟， 马永波． 药房自动化装置的设 计 与应用 [ J 】 ． 机械设计 ．2 0 0 9 ． 2 6 7 ．6 5 6 6 ． 【 4 】马永波， 炱超， 刘相权， 赵雪峰， 王伟． 基于P MAC的 自动 化药房出药升降机的同步控制 [ J 】 ． 机械工程与 自动 化 ， 2 0 0 8 ， 0 3 1 2 2 ． 1 2 4 ， 1 2 8 ． 【 5 】侯辉， 刘广瑞． 基于P L C的药房码垛机器人控制系统研究 【 J 】 ．制 造业 自动化， 2 0 1 2 ， 2 0 1 0 8 1 1 0 ． {＆● {岛‘ 盘● ●岛‘ 矗● 鑫‘ {出I {矗‘ {重‘ 岛‘ {国● I童‘ 童‘ 出● 矗‘ 岛‘ {重‘ 蠢‘ 重I ．j盘‘ ＆‘ ． 池． {直 【 上接第9 8 页】 a “ 开到位”； ENDI F I F Q2 ． P V l ＆＆ N2 ． P V 0 T H E N a “ 正在关”； ENDI F I F N2 ． PVI THEN a “ 关到位 ”； ENDI F I F fla g ． PV0 THEN b ”手动控制”； ELS E b ”自动控制” ； ENDI F 3 “ 开阀”按钮一 左键动作一 按下鼠标 I F f l a g ． P V0 THEN I F N 1 ． PV0 THEN Q1 ． P V 1 ； ELS E Q1 ． P V 0 ； ENDI F ENDI F “ 关阀”按钮一 左键动作一 按下 鼠标 I F fla g． PV0 THEN I F N2． PV 0 THEN Q2 ． P V 1 ； ELS E Q2 ． P V 0 ； ENDI F ENDI F 此外 ，程序还包含需要提供用户名和对应密 码进入的用户级别管理、故障检测、报警 】 、开机 自动运行等功能。 2 结束语 本文介绍了基于力控的锅炉烟气排污控制系 统 的需 求分析和 系统软件硬件的设计过程 ，实现 了生产过程的 自动监视和控制 ’ ，并可根据实际 要求 随时增加新 的功能 。实 际运行情况证明 ，本 系统运行可靠 ，实现 了生产过程的 自动化，大 大 降低 了工人师傅的劳动强度 ，提高了工作效率 ， 并且 成本低廉 ，易于维护 ，便于升级隅 ，在实际应 用中有一定的推广价值。 参考文献 [ 1 】顾曙敏， 王洪福． 组态技术在水塔水位控制系统中的应用 [ J ] ． 制造业自动化， 2 0 1 1 ， 2 4 1 2 2 - 1 2 4 ． [ 2 】牛根艺 ． 工业 监控操作 员站组态软 件设计【 D】 ． 哈 尔滨 哈 尔滨理工大学， 2 0 0 9 ． 【 3 】刘素娟， 包天悦． 高校太阳能集热供水系统改造【 J 】 ． 计算 技术与 自动化， 2 0 1 3 ， 3 2 2 4 4 4 7 ． [ 4 ]4 张伏， 王唯， 张亚 坤， 王 俊， 李树 强． P L C和MC GS组 态软件 在温室控制 中的应用f J 】 ． 农机化研究， 2 0 1 4 ， 1 0 5 1 - 5 3 ． 【 5 】田振东． 基于组态王的矿 区供水远 程监控系统． 机械 工程 与 自动化【 J ] ， 2 0 1 4 ， 2 1 6 9 - 1 7 1 ． 【 6 】王丽艳． 基于组态技术的蒸汽锅炉控制系统[ J 】 ． 电子设计 工程 ，2 0 1 4 ， 1 8 8 9 0 ． [ 7 】孔祥凯， 刘广萍， 翟润平． 基于组态软件的交通信号控制实 验教 学系统设 计[ J ] ． 教 学研 究 河北 ， 2 0 1 3 ， 3 6 2 7 7 8 0 ． 【 8 】齐继阳， 吴启， 春李， 筱凡． 基于Wi n C C的立体仓库监控系 统的设计机械设计与制造[ J 1 ． 2 0 1 1 ， 3 5 8 6 0 ． 第3 6 卷第1 1 期2 0 1 4 1 1 上 1 1 0 1 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m