藥品自動(dòng)分裝系統(tǒng)

徐徐

摘 要：本文通過(guò)單片機(jī)為核心的自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全程數(shù)控調(diào)整、全狀態(tài)伺服處理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、微機(jī)聯(lián)網(wǎng)、語(yǔ)言報(bào)警等功能，可滿足制藥行業(yè)對(duì)大劑量粉針精密分裝的需要。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；粉針；藥品；分裝機(jī)

1 引言

粉針?biāo)幤贩盅b機(jī)是在制藥行業(yè)粉劑生產(chǎn)線上大量使用的關(guān)鍵設(shè)備。目前國(guó)產(chǎn)粉針?lè)盅b機(jī)基本屬于傳統(tǒng)的中小規(guī)模集成電路數(shù)控裝置，裝量小（0～1.4g），準(zhǔn)確度低（±5%），售價(jià)較高，難以滿足對(duì)目前國(guó)際市場(chǎng)暢銷的3g大劑量藥品進(jìn)行分裝的要求。

智能化粉針?biāo)幤纷詣?dòng)分裝系統(tǒng)是以單片機(jī)為核心，采用全新設(shè)計(jì)思想研制的智能化測(cè)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)配以4頭螺桿式分裝機(jī)構(gòu)，可同時(shí)對(duì)4路0～3g（或0～5g）的裝置進(jìn)行全程數(shù)控調(diào)整、全狀態(tài)伺服處理（包括藥瓶計(jì)數(shù)、空瓶檢出、料位檢測(cè)、自動(dòng)注粉等），具有自動(dòng)統(tǒng)計(jì)班產(chǎn)、日產(chǎn)和月產(chǎn)量、掉電保護(hù)、微機(jī)聯(lián)網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度及打印、語(yǔ)音自動(dòng)報(bào)警等功能。本機(jī)由VMOS功率模塊來(lái)驅(qū)動(dòng)三相六拍步進(jìn)電機(jī)，采用脈沖調(diào)制式斬波驅(qū)動(dòng)電路，使驅(qū)動(dòng)電源效率和步進(jìn)電機(jī)上限工作頻率得到顯著提高。4個(gè)注粉頭可同時(shí)工作，裝量準(zhǔn)確度達(dá)±2%。

2 系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。主要包括8031單片機(jī)主控系統(tǒng)、鍵盤(pán)、LED顯示器、狀態(tài)檢測(cè)電路、語(yǔ)言自動(dòng)報(bào)警電路、掉電保護(hù)電路、串行通信接口、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、入料電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、多路穩(wěn)壓電源、486型微機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)及分裝機(jī)構(gòu)。

3 硬件設(shè)計(jì)

3.1 單片機(jī)主控制系統(tǒng)

以8031為核心的單片機(jī)主控制系統(tǒng)其主要功能是對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)、顯示、參數(shù)設(shè)定、步進(jìn)電機(jī)和交流電機(jī)（包括主電機(jī)、入料電機(jī)、攪拌電機(jī)）的自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、隨機(jī)或自動(dòng)打印、與上位機(jī)的通信。由MC14618組成標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間發(fā)生器。采集系統(tǒng)接收到的狀態(tài)信號(hào)共12路，包括4路注粉頭到位信號(hào)、瓶到位信號(hào)，碰殼信號(hào)、記數(shù)信號(hào)、空瓶信號(hào)各一路，4路料位檢測(cè)信號(hào)。

3.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

步進(jìn)機(jī)電驅(qū)動(dòng)電路主要包括4路脈沖分配器、調(diào)制器和功率放大模塊。圖2為其中一路步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的原理框圖。8031和8155經(jīng)過(guò)控制門(mén)輸出脈沖信號(hào)，再通過(guò)光電耦合器隔離和電平轉(zhuǎn)換，加至CH250脈沖分配器的時(shí)鐘端。CH250是產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的專用芯片。為配合75BF003型步進(jìn)電極，CH250按三相六拍、正轉(zhuǎn)方式工作。按傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)，CH250需經(jīng)復(fù)合晶體管構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，不僅體積大、而且功耗高、效率低。該系統(tǒng)采用脈沖調(diào)制式斬波驅(qū)動(dòng)電路，用幾十千赫的高頻來(lái)調(diào)制三相六拍脈沖。利用高頻下電機(jī)繞組的感抗明顯增大的特性，來(lái)提高繞組上的壓降及有效功率。該方案的優(yōu)點(diǎn)是能提高驅(qū)動(dòng)電源的效率，同時(shí)由于調(diào)制頻率遠(yuǎn)高于脈沖頻率，并不影響步進(jìn)電機(jī)正常工作。功率模塊由大功率VMOS管構(gòu)成。VMOS管具有輸入阻抗高、驅(qū)動(dòng)電流小、高頻特性好、開(kāi)關(guān)速度快、工作電流大、耐壓高等優(yōu)點(diǎn)，屬于新型功率器件。使用VMOS功率模塊能進(jìn)一步提高驅(qū)動(dòng)電源效率，并減小體積，增加可靠性。

3.3 通信接口

通信接口包括主CPU控制板的串行通信接口和連接486微機(jī)RS232接口。現(xiàn)采用光電耦合器整形與隔離、電流環(huán)式輸出，使遠(yuǎn)距離通信效果良好，數(shù)據(jù)傳輸可靠。直接組網(wǎng)數(shù)量可達(dá)50臺(tái)粉針?lè)盅b機(jī)。486微機(jī)經(jīng)過(guò)RS232接口可隨時(shí)訪問(wèn)任何一臺(tái)，提取有關(guān)數(shù)據(jù)加以統(tǒng)計(jì)，打印生產(chǎn)報(bào)表。

4 紅外光電檢測(cè)電路

利用紅外光電檢測(cè)電路可對(duì)產(chǎn)量進(jìn)行自動(dòng)、定時(shí)、準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)，包括成品藥瓶的班產(chǎn)、日產(chǎn)及總產(chǎn)量，還能自動(dòng)扣除漏裝粉的空藥瓶。紅外發(fā)射電路由NE555產(chǎn)生的40Hz、占空比可調(diào)的已調(diào)制信號(hào)，經(jīng)紅外發(fā)射管SE303A發(fā)射出去。紅外接收及放大電路由紅外接收管接收調(diào)制信號(hào)，經(jīng)放大、解調(diào)和整形，再經(jīng)過(guò)晶體管作功率放大，獲得計(jì)數(shù)脈沖送至主CPU控制板完成實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)工作。由于采用紅外線調(diào)制發(fā)射，接收后再解調(diào)并放大輸出的光電隔離式轉(zhuǎn)換方式，因此可大大提高外界光線干擾的能力。

5 軟件設(shè)計(jì)

6 采取的措施

在檢測(cè)空瓶時(shí)要根據(jù)瓶?jī)?nèi)有無(wú)藥粉來(lái)判定，但玻璃的折射易使探頭接收到雜散光線，加之正在導(dǎo)軌上傳送的瓶體晃動(dòng)等因素，均可造成誤判。為此采取以下措施：

（1）給發(fā)射、接收探頭增設(shè)導(dǎo)光槽，槽內(nèi)壁及導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)均涂以不反光的涂料，減少了雜散光線。

（2）采用兩套紅外發(fā)射、接收對(duì)管，一個(gè)正對(duì)瓶塞位置，另外一個(gè)對(duì)準(zhǔn)藥瓶下部，僅當(dāng)同時(shí)檢測(cè)到信號(hào)，才確認(rèn)是成品藥瓶并輸出一個(gè)瓶計(jì)數(shù)信號(hào)，由此可扣除空瓶和未扣瓶塞的藥瓶。

（3）在檢測(cè)點(diǎn)增加過(guò)渡傳輸帶以減小瓶體晃動(dòng)。

（4）在軟件設(shè)計(jì)上采用雙重判誤方法。首次檢測(cè)到瓶蓋擋光信號(hào)后延遲10ms，第二次檢測(cè)到此信號(hào)再延遲10ms，若連續(xù)3次檢測(cè)出，才認(rèn)定是瓶計(jì)數(shù)信號(hào)。

參考文獻(xiàn)

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