一种中草药材非连续生产单元信息控制系统的制作方法
【专利摘要】一种中草药材非连续生产单元信息控制系统，包括有至少二套分布在不同工艺控制段或不同控制单元的智能标签解读器或标签信息写入装置，每个工艺控制段或控制单元均设置有至少一台控制器，所述控制器包括有CPU单元、与CPU单元连接的网络接口模块、输入模块、输出模块,智能标签解读器、标签信息写入装置均与CPU单元信息连接，CPU单元还与HMI连接，所有的CPU单元均通过其网络接口模块与数据库服务器通讯连接。本实用新型利用先进的网络技术将智能标签、控制器、数据库和HMI有机结合，可对中药制药行业前处理车间中草药原材料多段非连续生产线、生产单元实行自动控制。
【专利说明】一种中草药材非连续生产单元信息控制系统【技术领域】
[0001]本实用新型涉及中药制药行业中草药原材料水洗、润药、干燥、切制、制粉等工序不连续生产的生产线控制技术，尤其涉及多段不连续生产单元之间的工单、牌号、批次等处理方面的信息控制技术。
【背景技术】
[0002]目前，我国中药加工手段简单，药材的加工均以人工为主，较少使用自动化设备。各工序之间没有严格的界定，工序信息和加工信息以纸质单据或口头传递为主，导致行业技术水平低下，产品质量不稳定，严重制约了中药产业的发展。
[0003]随着国内中药制药行业对精细化生产的认识逐步提高，对自动化生产模式的需求也逐渐迫切，各生产环节也将由人工操作逐步向机械化和智能化转变。在此状况下，各环节的控制系统在没有完全联通的情况下容易形成信息孤岛，药材的信息不能随着转运、出入库等生产活动伴随药材一起流转。因此，需结合信息技术实现各工艺段非连续生产的中草药材生产控制，杜绝药材在不同生产单元之间转运时人工抄单和人工核对等中间环节，提高生产过程的自动化和智能化控制，从而实现中药药材的现代化生产。
[0004]智能标签技术是一项新兴技术。智能标签具有信息容量大、编码范围广、外形尺寸小、容错能力强、 译码可靠性高、成本低廉、易制作等优势，特别适合于中药制药行业各生产段、各加工单元之间转运物料时传递相关批次、牌号、产地等工序信息和物料信息。目前应用较为广泛的智能标签有RFID和二维码两种。RFID (Radio Frequency Identification)俗称电子标签，当接收到解读器的射频信号时，电子标签凭借产生的感应电流将存储在其芯片中的信息发送给解读器。RFID可工作于水、汽、粉尘等恶劣环境，可以重复写入和反复使用。二维码技术是一种基于印刷和图像识别的信息存储、传递和识别技术，根据不同的编码规则和字符集解析平面上黑白相间的图形信息来获取其中的信息。相比RFID而言，二维码技术的成本更为低廉受干扰的程度更小。
[0005]HMI (Human Machine Interface)是控制系统和用户之间进行交互的媒介,它将控制系统的内部信息转换成人类可以接受的视觉信息，在接受用户操作时将用户的操作和指令传递给控制系统，从而完成相应的功能和动作，同时还可完成数据库中各类资料的可视化呈现、报表的产生与打印输出等功能。
[0006]因此，如何利用网络技术将智能标签、控制器、数据库和HMI有机地结合起来，应用于中药制药行业前处理车间中草药原材料多段非连续生产线、生产单元之间的信息传递，并结合控制目标实现对药材的加工处理，就成为目前需要解决的技术问题。。
【发明内容】
[0007]本实用新型的目的在于解决现有技术的不足，提供一种利用先进的网络技术将智能标签、控制器、数据库和HMI有机结合，可对中药制药行业前处理车间中草药原材料多段非连续生产线、生产单元实行自动控制的控制系统。[0008]实现本实用新型目的的技术方案如下:
[0009]一种中草药材非连续生产单元信息控制系统，包括有至少二套分布在不同工艺控制段或不同控制单元的智能标签解读器或标签信息写入装置，每个工艺控制段或控制单元均设置有至少一台控制器，所述控制器包括有CPU单元、与CPU单元连接的网络接口模块、输入模块、输出模块，智能标签解读器、标签信息写入装置均与CPU单元信息连接，CPU单元还与HMI连接，所有的CPU单元均通过其网络接口模块与数据库服务器通讯连接。
[0010]本实用新型的CPU单元还连接有打印机。所述智能标签解读器为二维码阅读器或RFID识读装置，所述标签信息写入装置为二维码打印机或RFID写入装置。所述HMI为触摸屏、个人计算机、平板电脑、PDA中的任意一种。通讯网络为RS485、ProfiBus、ProfiNet、DeviceNet、ControlNet、EthernetIP、以太网中的任意一种。
[0011]本实用新型的智能标签解读器可完成对RFID或二维码的在线扫描和读取，标签信息输出设备可实现加工信息的RFID写入或二维码打印，为下一个生产单元的控制系统提供相关信息。控制器用于解析信息系统通过网络下达的生产信息，并结合设备的监测、执行器件完成设备的动作控制和功能控制，同时将需要人工确认或用户关注的信息以图形方式显示在HMI上，将需要传递的信息写入RFID或打印成二维码，供下一环节使用，需要存档的信息以及报表等可用打印机打印成纸质保存。通讯网络用于传递控制信息、物料信息和人机交互信息。本实用新型的控制器根据信息系统的生产排产信息，比对RFID信息或二维码信息，确定本生产单元是否有本品种本批次药材的生产令牌，在具备生产令牌的情况下，进一步解析上生产单元生产的物料的加工参数是否合格，然后才允许该物料在本生产单元进行生产，控制设备进行控制流程运行。在控制器不允许生产的情况下，不能生产的原因将发送到HMI上显示，并指导用户开展下一步的工作，能够避免未排产、质量不合格的药材进入加工设备，有效控制加工质量，并且以友好智能的方式告知用户。通过前一个工艺控制段或控制单元与后一个工艺控制段或控制单元之间的信息传递，并结合控制目标实现对药材的加工处理，针对中草药材前处理车间各独立生产单元和分段不连续生产线控制系统的信息化控制方式，使离散、有确定物理流向的物料在经过一定的中转环节后，将物料本身的属性信息(如产地、成分、采摘时间)和前几级加工工艺的工序信息(如水分、温度、加工强度等)随物料一起以在线检测的方式移交给下一个生产单元，让下一个生产单元的控制系统根据信息系统的要求核对物料是否是即将在本段或本单元生产的物料，从而调用相应的配方参数和加工参数对物料进行生产。避免用户人工抄单、手工比对带来的失误。
[0012]本实用新型可实现中草药药材在水洗、润药、干燥、切制、制粉等各独立工艺环节物料信息、工序信息和质量信息的跟踪和传递，协同完成不同药材的批量分类加工，达到对大批量、小品种中药材连续加工和生产自动控制的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型控制两个生产单元实例的示意图；
[0014]图2是本实用新型控制三个生产单元实例的示意图；
[0015]图3是本实用新型信息处理的工作流程图。
【具体实施方式】[0016]下面结合附图对本实用新型做进一步的详细阐述。在下面的描述中阐述了一些具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型并不限于下面公开的具体实例的限制。
[0017]如图1、图2所示，本实用新型包括有至少二套分布在不同工艺控制段或不同控制单元的智能标签解读器或标签信息写入装置，每个工艺控制段或控制单元均设置有至少一台控制器，所述控制器包括有CPU单元、与CPU单元连接的网络接口模块、输入模块、输出模块，智能标签解读器、标签信息写入装置均与CPU单元信息连接，CPU单元还与HMI连接，所有的CPU单元均通过其网络接口模块与数据库服务器通讯连接。CPU单元还可连接打印机，将需要存档的信息以及报表打印出来。所述智能标签解读器为二维码阅读器或RFID识读装置，所述标签信息写入装置为二维码打印机或RFID写入装置。RFID包括无源标签和有源标签。二维码的码制包括堆叠式二维码和矩阵式二维码，识别方式包括以下至少其一:线性CCD、带光栅的激光阅读器、图像式阅读器；二维码的识读设备依工作方式的不同还可以包括:手持式、固定式和平版扫描式。所述HMI为触摸屏、个人计算机、平板电脑、PDA中的任意一种。通讯网络为 RS485、ProfiBus >ProfiNet>DeviceNet>ControINet>EthernetIP>以太网中的任意一种。
[0018]图1是根据本实用新型在水洗和干燥两个生产单元之间物料和信息传递的一个实例的结构示意图。如图1所示，本实用新型的结构包括:水洗控制段和干燥控制段，每段各配置一个智能标签解读器(二维码阅读器或RFID识读装置)和标签信息写入装置(二维码打印机或RFID写入装置)。物料在水洗段加工时，CPU单元通过网络从智能标签解读器读取来料的物料信息、上一个控制段的加工信息和上一级工序的质量信息，并将这些信息通过网络接口模块发送给信息系统。信息系统通过网络，将数据库服务器中的针对该物料的令牌和加工信息传与接收到的水洗控制段发来的信息进行比对，判断该物料是否允许在本水洗控制段进行生产。确认水洗控制段有生产资质后，将水洗段的生产工艺参数和加工数据发给水洗控制段CPU单元，水洗控制段控制器根据参数控制本段设备完成相应动作。当水洗段的加工工作完成后，水洗控制段控制器将本控制段的物料信息、加工信息和质量信息通过标签信息写入装置输出给二维码打印机或RFID写入装置，便于下一级干燥控制段使用，相关信息同时发送给信息系统并在HMI上显示。
[0019]物料经过转运后，送至干燥工序。当物料进入干燥控制段的入口设备后，干燥控制段的CPU通过标签解读器读取来料的物料信息、上一个控制段的加工信息和上一级工序的质量信息，并将这些信息通过网络接口模块发送给信息系统。信息系统解析当前的物料信息和质量信息后与数据库中的加工信息进行比对，判断该物料是否允许在本控制段进行生产、以及在上一级工序即水洗段生产时的工艺参数是否与数据库中标准样品的参数一致，并将本干燥段生产时的工艺参数和加工数据发给干燥控制段CPU单元，干燥控制段段控制器根据参数控制本段设备完成相应动作。当干燥段的加工工序完成后，控制器将本干燥控制段的物料信息、加工信息和质量信息通过标签信息写入装置输出给二维码打印机或RFID写入装置，便于下一级切药或润药控制段使用，相关信息同时发送给信息系统并在HMI上显示。本实用新型的信息系统由计算机设备和数据库组成，用于中草药药材生产流程的信息管理，完成中草药药材在水洗、润药、干燥、切制、制粉等各独立工艺环节物料信息、工序信息、设备信息和质量信息的采集、传递、储存、加工、维护和使用等。[0020]图2是根据本实用新型润药、切药、制粉三个生产单元之间物料和信息传递的一个实例的结构示意图。如图2所示，本实用新型的结构包括:润药控制段、切药控制段、制粉控制段三个控制段，每段各配置一个智能标签解读器(二维码识读器或RFID读取装置)和标签信息写入装置(二维码打印机或RFID写入装置)。物料在润药段加工时，润药控制段CPU单元通过网络从智能标签解读器读取来料的物料信息、上一个控制段的加工信息和上一级工序的质量信息，并将这些信息通过网络接口模块发送给信息系统。信息系统通过网络，将数据库服务器中的针对该物料的令牌和加工信息传与接收到的润药控制段发来的信息进行比对，判断该物料是否允许在本润药控制段进行生产。确认润药控制段有生产资质后，将润药段的生产工艺参数和加工数据发给润药控制段CPU单元，润药控制段控制器根据参数控制本段设备完成相应动作。当润药段的加工工序完成后，该润药控制段控制器将本控制段的物料信息、加工信息和质量信息通过标签信息写入装置输出给二维码打印机或RFID写入装置，便于下一级控制段使用，相关信息同时发送给信息系统并在HMI上显示。
[0021 ]由于物料加工工艺的差异，会存在不同的物料流向，有些粗大的根和块类药材需先切开再制粉，有些种子和细碎药材可直接制粉。
[0022]润药完成后的物料经过转运后，被送至切药或制粉工序。当物料进入切药或制粉控制段的入口设备后，该控制段的CPU单元通过智能标签解读器读取来料的物料信息、润药控制段的加工信息和质量信息，并将这些信息通过网络接口模块发送给信息系统。信息系统比对加工信息，判断该物料是否允许在本控制段进行生产、以及上一级润药控制段生产时的工艺参数是否与数据库中标准样品的参数一致，并获得在本段生产时的工艺参数和加工数据发给本段切药或制粉控制段CPU单元，本段控制器根据参数控制本段设备完成相应动作。当加工工作完成后，控制器将本控制段的物料信息、加工信息和质量信息通过标签信息写入装置输出给二维码打印机或RFID写入装置，供后续使用，相关信息同时发送给信息系统并在HMI上显不。
[0023]图3是本实用新型一个实例的工作流程图。如图3所示，输送的物料在经过智能标签解读器(二维码识读器或RFID读取装置)时，阅读器读取固定于药材或药材容器上的智能标签信息，并将读到的信息传送给CPU单元。CPU单元将读取到的智能标签信息发送给信息系统，信息系统比对生产任务、核对牌号批次和流程信息。当信息系统比对后认为本次物料不应该在本段生产加工，则发出警报，同时在HMI上显示相关信息，等待人工处理。如果控制系统对物料的加工许可核对无误则进一步判断该批物料在上一道工序的产品参数是否合格。如果合格则进入本控制段的生产环节进行生产加工，并将本次加工信息和质量信息附加在智能标签上形成输出，否则发出警报，同时在HMI上显示相关信息，等待人工处理。加工完成后，生产信息更新到智能标签上，二维码信息通过条码打印机打印出来，RFID则通过写入装置进行信息更新。新的智能标签随加工出来的物料一起运转到下一个生产环节。
[0024]生产过程的参数、指标和趋势在HMI上显示。操作人员凭借HMI上的信息可以实时干预、更改和操作相关设备与执行器件。
【权利要求】
1.一种中草药材非连续生产单元信息控制系统，其特征在于，包括有至少二套分布在不同工艺控制段或不同控制单元的智能标签解读器或标签信息写入装置，每个工艺控制段或控制单元均设置有至少一台控制器，所述控制器包括有CPU单元、与CPU单元连接的网络接口模块、输入模块、输出模块，智能标签解读器、标签信息写入装置均与CPU单元信息连接，CPU单元还与HMI连接，所有的CPU单元均通过其网络接口模块与数据库服务器通讯连接。
2.根据权利要求1所述的一种中草药材非连续生产单元信息控制系统，其特征在于，CPU单元还连接有打印机。
3.根据权利要求1或2所述的一种中草药材非连续生产单元信息控制系统，其特征在于，所述智能标签解读器为二维码阅读器或RFID识读装置，所述标签信息写入装置为二维码打印机或RFID写入装置。
4.根据权利要求1或2所述的一种中草药材非连续生产单元信息控制系统，其特征在于，所述HMI为触摸屏、个人计算机、平板电脑、PDA中的任意一种。
5.根据权利要求1或2所述的一种中草药材非连续生产单元信息控制系统，其特征在于，通讯网络为 RS485、Prof iBus、Prof iNet、DeviceNet、ControlNet、EthernetIP、以太网中的任意一种。
【文档编号】G05B19/418GK203786520SQ201320801905
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】杨少华, 赵学雄, 甘丽琴, 刘滨, 张光武 申请人:云南昆船设计研究院