CN103926869A - 药品灌装线动态称重系统上位机监控软件 - Google Patents

Abstract

本发明是基于药品灌装线实时称重系统的上位机监控软件设计。本监控软件在.NET开发平台上搭建上位机系统的综合应用平台，采用轻型嵌入式数据库SQLite作为后台数据库，实现药品灌装线的智能随线检测软件的开发。.NET平台支持多线程编程，能够充分利用处理器资源，提高系统的实时性；SQLite数据库支持事务操作功能，能够批量执行多条SQL语句，实现数据的批量、快速、频繁存储；另外，系统采用图形设备接口GDI+绘制称重结果的实时坐标图，方便用户观察，实现良好的人际交互功能。同时，系统还提供了三种方式动态显示测量结果，同时实现数据存储、系统自检、节点状态的管理与控制、历史数据的查询与打印以及用户管理、配方管理、系统设置、工作日志等辅助性功能，保证系统的易用性和完善性。

Description

药品灌装线动态称重系统上位机监控软件

技术领域

本发明涉及一套上位机监控软件系统，具体涉及一套适用于药品灌装线实时称重系统的上位机监控软件系统。

背景技术

制药机械设备的发展水平是一个国家药品制剂生产质量高低的重要标志。自改革开放以来，我国的制药机械设备行业也得到了蓬勃发展。目前，我国生产的药品也逐步走向世界。为了加快我国制药工业的国际化进程，国家有关部门要求全国所有制药原料生产和药品制剂必须符合GMP（药品生产质量管理规范）的要求，为制药设备的生产和设计提出了统一的标准。这就要求制药机械设备必须达到相关的技术要求，也带动制药设备行业的发展。在线称重系统是实现工业自动化和信息化的重要组成部分，也是行业质量检测的关键。但是，在药品生产的灌装线上，我国大部分企业仍采用传统的人工目检或定时抽检方法进行药品质量检测。这种质量检测方法在准确性方面不符合GMP的要求，而且对于无菌制品而言代价太高。所以，研制药品灌装线的在线检测设备，克服人工目检或定时抽检造成的效率低、不可靠等缺点，有效的提高灌装线的检测效率，进而提高其生产效率，实现对药品质量的实时检测具有很大的潜在市场。

制药机械设备的发展水平是一个国家药品制剂生产质量高低的重要标志。随着我国加入WTO，我国生产的药品也走向世界，但是能否被世界所接受，很大程度上依赖于生产药品所使用的机械设备。为了加快我国药品制剂工业国际化进程，我国制药行业实施GMP认证，要求整个药品生产过程的所有相关设备都必须符合GMP的要求。GMP，即药品生产质量管理规范，是指通过对从制药原材料验收到药品生产全过程的验证，以确保药品质量达到均一、有效、安全、稳定的标准。根据国家医药企业及药品监督管理部门的“九五”规定，全国制药行业要分阶段实施GMP改造。GMP的实施重点是以药品质量为核心的各项生产和质量管理工作。完成这项计划的关键之一就是需要制药机械厂提供符合GMP要求的、满足新工艺发展需求的制药机械设备。药品生产质量管理规范的实施既为制药机械设备的生产和设计提出了规范化标准，也带动制药机械设备行业的发展。

药品生产已从过去的抽样检验转为对药品生产全过程的质量控制。在一些从事高端药品生产的企业已经初步实现了随线称重系统，对药品在灌装线上进行动态精准检测，提高了药品灌装线的生产效率及信息化程度，同时保证了生产质量。随着医药行业的发展，对某些特殊药材的剂量要求更加精准，这也就对灌装线的检测系统提出了更高的要求。但是，目前很多制药企业仍采用传统的人工目检或定时抽检的方式进行药品质量检测。传统的检测方式不但工序繁杂、工作强度大，而且不能满足GMP的要求。操作人员的情绪或者某个操作失误可能会将灌装不合格的药品出售，小则造成不良反应，大则致命，而且给制药单位造成恶劣影响。如果因为检测设备的不合格导致某些高效医药产品不能批量生产，对于整个社会都是莫大的遗憾。所以，单靠目前的人工抽检或目检的方式难以满足社会对药品质量的要求。

称重系统是制药行业质量检测的重要组成部分，广泛应用于药品生产的全过程，如原料出入库、药品配制、生产、检验和包装等。它的精确性将严重的影响着药品质量，是GMP实施的技术核心。同时，称重系统也是一个潜在的污染源，容易造成微生物污染及产品的交叉污染。所以称重系统是药品质量和卫生安全控制的重点之一。

发明内容

本系统主要实现药品灌装在线称重系统上位机监控软件的研制。该监控软件在.NET开发平台上搭建上位机系统的综合应用平台，采用轻型嵌入式数据库SQLite作为后台数据库，实现药品灌装线的智能随线检测软件的开发。.NET平台支持多线程编程，能够充分利用处理器资源，提高系统的实时性；SQLite数据库支持事务操作功能，能够批量执行多条SQL语句，实现数据的批量、快速、频繁存储；另外，系统采用图形设备接口GDI+绘制称重结果的实时坐标图，方便用户观察，实现良好的人际交互功能。并根据项目需求，提供了三种方式动态显示测量结果，同时实现数据存储、系统自检、节点状态的管理与控制、历史数据的查询与打印以及用户管理、配方管理、系统设置、工作日志等辅助性功能，保证系统的易用性和完善性。 

实践证明，将.NET平台与嵌入式数据库SQLite数据库结合进行二次开发，实现药品灌装在线称重系统的监控软件是可行的。

系统软件主要实现的功能如下：

（1）与下位机主机以及PLC的通讯，批量处理数据，实现称重结果的动态显示及存储；

（2）完善的基础信息设置及管理功能；

（3）全方位的信息查询功能，实现筛选条件的互驱动；

（4）为高级用户提供后台管理入口；

（5）合理设计数据库，满足关系数据库的规范化理论，避免数据冗余；

（6）合理设计监控软件的辅助功能，保证软件的完善性。 

系统上位机监控软件主要对下位机通过RS-232接口传送来的称重数据进行处理，有用信息存储到数据库中，方便查阅。同时将检测结果显示给用户，根据灌装标准判断灌装是否合格，并将判断结果发送给PLC，及时控制机械手剔除不合格的灌装药瓶。为了保证检测结果的准确性，需要添加节点补偿管理功能。另外，需要添加配方管理、用户管理、系统设置、查询、输出（如打印、绘制坐标图等）等辅助性功能，方便使用。该系统的特点是数据量不大，但实时性要求较高，必须保证长时间工作的情况下系统稳定可靠，操作简单。如果是空瓶数据，直接存储到数据表中；如果是满瓶数据，则检索出对应的空瓶数据，计算药品净重，并根据该药品的灌装标准判断灌装是否合格，判断结果用“红绿灯”的形式直观显示于人机界面，同时向PLC发送判断结果，及时控制机械臂剔除不合格药瓶。另外，系统还要对用户、配方进行管理，检测上位机与下位机的通信情况，提供历史数据记录，对传感器进行标定等。

系统采用目前比较流行的轻型数据库SQLite3，它小巧、快速、稳定，支持SQL语句、跨平台，支持数据库大小至2TB，操作简单。系统以集成开发环境Visual Studio中集成的Visual C#编程语言作为前台开发工具。

附图说明

图1为系统功能模块组成图；

图2为系统数据库实体E-R 图；

图3为测量数据的格式图；

图4为系统对测量数据的处理流程如图；

图5为系统线性补偿数据的处理流程图；

图6为系统自检数据的处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本系统功能模块组成图，主要包括登录模块、设置模块、实时数据模块、系统自检模块、系统标定模块、历史查询模块、用户管理模块、配方管理模块。（1）系统登录模块：为保证系统的安全性。（2）系统设置模块：在系统开始工作前需要设置灌装线上的当前灌装药品，进而确定灌装标准；并需要设置与主机板、PLC通信的串口信息。（3）实时数据模块：这是系统的主模块，用于动态更新称重信息。根据当前灌装药品的灌装标准判断当前药品是否合格，并用指示灯显示给用户，同时采用图形设备接口同步显示称重波形图，方便用户观察，并动态更新合格率及生产量。（4）系统自检模块：实现分机板与上位机程序的握手应答，确保分机板与主机板、上位机之间的硬件线路连接正常。（5）系统标定模块：称重传感器存在一定的蠕变，并受环境等因素的影响，需要在不定期的对传感器进行标定，以确保传感器称重系数的准确性。（6）历史查询模块：实现根据灌装时间及药品信息对历史数据的查询，并提供相应的数据导出、打印等功能。（7）用户管理模块：为了保证系统的安全性，这里限定了某些用户的配方管理权限和用户管理权限。（8）配方管理模块：方便用户对配方的修改、删除、添加、查询等。

图2为系统数据库实体E-R 图，根据用户的需求，药品灌装在线称重系统主要实现称重结果的实时处理与记录，同时需要记录用户的工作信息、配方信息、用户信息、系统标定信息等。通过与用户的交流以及数据表的结构，规划出相应的E-R逻辑模型图，图中，矩形表示实体型；椭圆形表示属性；菱形表示联系。由于实体及联系的属性比较多，这里仅列出了联系的重要属性。

系统数据的处理流程主要通过图3测量数据的格式图以及图4系统对测量数据的处理流程如图来，测量数据是成组传送上来的，每组包含8个传感器的测量结果，4个空瓶测量结果以及4个满瓶测量结果，但是空瓶与满瓶并不是对应减的关系，满瓶数据与对应的空瓶数据间存在一定的步长。所以，每组测量数据除了包含测量数据，还应包含记录该组数据的记录号以及数据的起始位和校验位，以保证数据的准确性。起始位：告诉上位机接收到的数据为称重数据，FF代表该组数据为一号前端模块和三号前端模块的正常数据；FE代表该组数据为二号前端模块和四号前端模块的正常数据；FD、FC代表该组数据分别为他们的延时数据。记录号：满瓶数据与空瓶数据间存在一定的间隔，即该组数据中的空瓶数据与满瓶数据并不是对应关系，软件需要根据记录号和步长在历史数据表中找到对应的空瓶数据的值。步长值由系统的机械部分决定，为了保证软件的通用性，高级用户可以手动修改该步长值。某组数据的丢失将会造成整个检测数据的错位。为了避免这种致命错误的发生，记录号由下位机发送给上位机系统。数据1~8：前四个数据是空瓶数据，后四个数据是满屏数据，根据数据的位置确定该数据对应的存储位置。校验位：系统工作在工业现场，为了防止外界干扰引起的传输错误，系统添加了校验位，保证通讯的完整性与准确性。

图5为系统线性补偿数据的处理流程图，开始标定后，上位机向主机发送DX(0~F，代表1~16号传感器),主机接收到数据后返回DX，然后发送该位置的测量结果。标定结束时，上位机向主机发送EX，主机接收到结束标定的信息后返回FFFF，上位机若接收不到该数据，则再次发送。

图6为系统自检数据的处理流程图，开始自检后，上位机循环发送BX(O~F)到下位机的主机，主机再与前端模块通信，返回BX。若上位机在规定的时间内收到返回数据BX，则表示通讯正常；若返回数据位CX，则表示该位置的前端模块传感器与主机间通讯异常；若无数据返回，则表示主机与上位机间通讯异常，需检查他们之间的硬件电路连接。

Claims (6)

1.本发明涉及一套上位机监控软件系统，具体涉及一种适用于药品灌装线实时称重系统给的上位机监控软件。

2.如权利要求1所述的上位机监控软件，其特征在于：在.NET开发平台上搭建上位机系统的综合应用平台。

3.如权利要求1所述的上位机监控软件，其特征在于：采用轻型嵌入式数据库SQLite作为后台数据库，实现药品灌装线的智能随线检测软件的开发。

4.如权利要求1所述的上位机监控软件，其特征在于：提供了三种方式动态显示测量结果，具体包括（1）数据表显示，动态更新数据到数据表中，并根据灌装结果以“红绿灯”的形式提示用户当前灌装量是否合格；（2）通过动态坐标图的方式显示，使用户更直观的看到当前灌装值是否合格，新插入的数据从右边进入，并向左推进，坐标点在安全区域以内代表灌装合格，否则代表灌装不合格，并将警示信号发送到PLC，控制机械手取走不合格的药瓶；（3）通过随标显示具体数据的方式告知用户该灌装点的具体灌装值、对应的空瓶和满瓶测量值以及灌装时间，方便用户进一步获取详细信息。

5.如权利要求1所述的上位机监控软件，其特征在于：同时实现数据存储、系统自检、节点状态的管理与控制、历史数据的查询与打印以及用户管理、配方管理、系统设置、工作日志等辅助性功能。

6.如权利要求1所述的上位机监控软件，其特征在于：采用多线程程序的编写方式。