CN104015944A - 药品灌装线动态称重系统多通道采样模块 - Google Patents

Abstract

本发明是基于药品灌装线实时称重系统的底层硬件电路多通道采样模块架构设计。药品灌装线在线称重系统底层通信子模块主要包括硬件电路和通讯协议两大部分。底层通信子模块的主要作用是数据中转和命令转述，底层通信子模块的主要组成部分为：232通信电路、485通信电路和微处理器。药品灌装线在线称重系统以主从式通信架构为主，通讯自子模块作为主机，八路前端采集通道作为分机。药品灌装线在线称重系统底层模块不但可以自动执行主从式自动检测，还能执行操作人员的交互式命令，即当药品灌装线在线称重系统底层模块处于空闲状态时，操作人员输入监控软件的命令才能被底层模块响应。

Description

药品灌装线动态称重系统多通道采样模块

技术领域

本发明涉及一种多通道采样模块，具体涉及一种适用于药品灌装线实时称重系统的底层硬件电路多通道采样模块。

背景技术

20世纪80年代以来，随着电子技术的融入,称重技术逐步实现了自动化和多样化,而且向着快速化和动态化的称重技术方向发展。由于药品生产企业不再满足于对生产的成品计量称重，它们迫切地希望对每一个加工环节的物料都进行计量称重，因此在工业加工或者工艺流程过程中逐渐渗入智能化称重技术以促进生产质量的最优化。

质量是产品的生命线，特别是药品的质量直接影响到人们的身体健康和生命安全，更关乎一个药品生产企业的生存与发展。只有建立规范的质量管理体系，确保产品质量达到国家甚至国际标准，才能使用。而药品计量是否与药典相符合是影响药品质量的关键因素。在自动化程度高速发展的今天，药品的包装大都是在灌装线上完成的，如果能在灌装的同时完成对药品重量的实时监控，就可以从源头上保证药品的质量，因此对灌装线上药品的精确实时称重就显得十分的重要。灌装线上称重药品质量系统大体上可分为以下几类：

（1）在灌装药品的同时称重，即下料和称重同时进行，这种动态称重的突出特点是实时性高；

（2）在传送带上称重，这种在线称重方式是在药品灌装之后在传送带上的某个特定区域称重；

（3）机械臂将药品抓取到灌装线外称重然后抓取放回传送带，降低了系统对称重传感器的要求，可以得到更高的测量精度。

国内外一些高端药品企业已经建立起上述在线称重系统对药品在灌装线上进行实时精确检测，不单提高了药品灌装线的信息化程度和生产效率，更有力的保证了产品质量。现代的药品中填加了更多的高科技附加值和多种名贵药材，对患者服用药物剂量的要求也随之增高，这就对灌装线的实时称重系统提出了更高的要求。现在大多数的药品生产企业中仍采用人工抽检称重的方式，工序复杂，工作强度大，工人操作不规范或疏忽很容易造成测量误差，从而影响到产品质量。

目前，药品从形态上可以分为液态药物、颗粒状药物和粉末状药物。大部分药品生产企业已经装备称重粘稠度大和流动性差的液态药物的在线称重系统，因为这类药物的称重质量较好掌控；颗粒药物通常是由粉末状药物或者液态药物凝结而制成，如此称重颗粒状药物可以转变为对药品生产过程中粉末状或液态药物成分的精确称量；在称重粉末状药物时，其极小的形态极易受到灌装线的扰动造成计量包装的偏差，对在线称重系统提出了更高的抗振动和精度要求。

粉末状药品在线称重系统是药品生产企业急需解决的技术难题。当然，药品加工生产过程有严格的卫生要求，灌装线更是如此，所以灌装线称重系统还必须严格的遵守药品生产质量管理规范。

发明内容

本设计主要实现药品灌装在线称重系统的底层硬件电路多通道采样模块。药品灌装线在线称重系统底层通信子模块主要包括硬件电路和通讯协议两大部分。底层通信子模块的主要作用是数据中转和命令转述，底层通信子模块的主要组成部分为：232通信电路、485通信电路和微处理器。由于存在着232通信模块信号和485通信模块信号与微处理器信号存在串扰的问题，遂信号在通过MAX232和MAX485之后需再接入光电隔离器件将信号转化为统一参考地的信号。

之所以选择232通信模块和485通信模块，是综合考虑电平兼容性和成本等因素的结果。232通信总线一般支持点对点通信，且工控机的都带有232串口，为了保证电平匹配和数据传输的正确性，232通信总线是较为适合与上位机通信的方案；485通信总线适用于多点互连，且可以联网构成分布式系统，支持最多并联32台收发器，拥有10Mbps的最高数据传输速率、较强的抗共模干扰能力和最大1200米的传输距离，这些特性使485通讯总线非常适合于多机通信场合。

多通道采样模块采用主从式通信构架和交互式通信构架两种方式。药品灌装线在线称重系统以主从式通信架构为主，通讯以子模块作为主机，八路前端采集通道作为分机。这种多机通信架构是指主机发送的指令广播传送到每一路分机或者指定的分机，而每一路分机的数据只能发送给主机，主机按照查询方式接收分机数据，分机根据主机点名发送数据。主从式通信架构能够以中央管控的方式合理协调多机通信的逻辑和时序问题，还能及时下传多重任务命令。应用于药品灌装线在线称重系统，虽然查询和点名的方式在时间上有一定消耗，但满足该系统实时性要求，能够保证通信的完整性和可靠性以及多机通信的协调性，而且一路前端采集通道发生故障，不会影响到其他通道。

药品灌装线在线称重系统底层模块不但可以自动执行主从式自动检测，还能执行操作人员的交互式命令，交互式操作包括通信测试和传感器标定操作。底层模块的通信是在线称重系统正常工作的前提，因此系统上电工作后需要首先测试通信线路的完好性；底层模块接收的数据为电压值，需要做量纲转换才能化为药品质量信号，传感器标定的作用就是计算出电压值与药品质量之间量纲转换的系数。为了保证生产节拍不被打乱，监控软件保证只有在称重系统底层模块处于空闲时，操作人员输入的交互式命令才能被底层模块响应。

附图说明

图1为主从式检测系统硬件架构图；

图2为主从式检测系统通信协议流程图；

图3为交互式通信流程图；

图4为交互式通信命令格式表。

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为主从式检测系统硬件架构图，其中（1）主机。在药品灌装线在线称重系统底层模块中，通讯子模块作为主机，主要用于发布查询和回应指令。（2）分机。在药品灌装线在线称重系统底层模块中，八路前端采集通道作为分机，主机广播指令，分机响应相应指令并按照点名顺序回应主机。四路前端采集通道与底板构成信号采集子模块。（3）交互端。在药品灌装线在线称重系统底层模块中，上位机作为交互端，上位机装有监控软件用于接收操作人员命令并发送至主机，实时显示底层模块的数据。（4）执行器。在药品灌装线在线称重系统底层模块中，PLC作为执行器，主要作用不但是将药瓶抓取至传感器，而且在整个主从式检测系统中也是指令的发起者之一。

图2为主从式检测系统通信协议流程图，通讯子模块作为主机首先通过并口查询PLC的状态；当传送的状态请求称重空瓶或者满瓶操作时，主机广播命令相应信号采集子模块执行称重操作；随后，主机依然查询四路前端采集模块的状态；当检测到前端采集模块已经称重完毕，随即点名要求前端采集模块按照前端采集通道编号顺序回传数据；然后，主机收到一路前端采集通道数据后直接上传上位机。上位机将回传的数据作做减后乘以标定系数求得药品称重质量，如果药品称重质量超过误差限，上位机监控软件将向主机发出剔除不合格药瓶命令；主机接收到剔除不合格药瓶命令后，解析出药瓶的编号；然后主机向PLC发送剔除命令；当药瓶在灌装药品时，第三组机械臂将在PLC的控制下提出不合格药瓶。主从式检测是药品灌装线在线称重系统的基本工作方式，在这种工作方式中通讯子模块作为主机，八块前端采集模块严格听从主机的命令；PLC是灌装线的一个组成部分，不但自动控制机械手抓放药瓶，而且向主机反馈状态或者执行主机的命令。

图3、图4分别为交互式通信流程图、交互式通信命令格式表，系统上电后，

上位机向主机发送通讯测试命令；主机接收到命令后X通道发送通讯测试命令；前端采集模块接收到通讯测试命令后，将预设的字符回传主机；主机再将前端采集模块回传的字符上传上位机。主机向前端采集模块发送命令时，主机定时10ms，如果定时时间内前端模块没有回传字符，主机向上位机发送X通道通信失败命令。上位机命令X号前端采集模块标定传感器，主机通过232总线接收到标定命令；主机解析出前端采集通道编号；向X号前端采集模块点名发送开始标定命令；X号前端采集模块将数据回传主机后直接上传上位机；上位机定时十秒钟，当定时时间到了，上位机向主机发送标定停止命令；主机将标定停止命令转发至X号前端采集模块。交互式通信增加了药品灌装线在线称重系统的可操作性和实用性，通过交互式通信操作人员可以掌握在线称重系统的基本信息和状态。

Claims (5)

1.本发明涉及一种多通道采样模块，具体涉及一种适合于药品灌装线实时称重系统的底层硬件电路多通道采样模块。

2.如权利要求1所述的多通道采样模块，其特征在于：主要包括232通信电路、485通信电路和微处理器。

3.如权利要求1所述的多通道采样模块，其特征在于：采用主从式通信构架和交互式通信构架两种方式。

4.如权利要求3所述的主从式通信构架，其特征在于：包括主机、分机、交互端和执行器。

5.如权利要求3或权利要求4所述的主从式通信构架，其中通讯子模块作为主机，八路前端采集通道作为分机，上位机作为交互端，PLC作为执行器。