基于“互聯(lián)網(wǎng)+”智能售飯機的控制系統(tǒng)的構(gòu)建

摘 要：為了改變各高校和大型企業(yè)餐廳傳統(tǒng)的人工售飯的方式，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”進行了智能售飯機控制系統(tǒng)的構(gòu)建。該文介紹了售飯機控制系統(tǒng)硬件的選型，使用的可編程控制器軟件及編寫的程序?qū)Ψ律鷻C械臂的運動控制，人機界面的界面設(shè)計、宏功能的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：售飯機 人機界面 可編程控制器

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）04（c）-0082-03

目前各高校和大型企業(yè)的餐廳依然采用傳統(tǒng)的人工售飯方式。傳統(tǒng)人工售飯方式浪費大量的人力資源，蚊蠅與灰塵極易進入敞開空間中的菜品，由于敞開的工作空間蚊蠅與灰塵容易進入菜品中使菜品極易變質(zhì)。鑒于以上原因，進行了基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的智能售飯（如圖1）機控制系統(tǒng)的構(gòu)建。

1 系統(tǒng)構(gòu)建

1.1 系統(tǒng)功能要求

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”構(gòu)建的智能售飯機控制系統(tǒng)的功能主要有：（1）用餐人員可以在現(xiàn)場進行購買菜品；（2）用餐人員可以在線進行菜品的預定；（3）售飯機可以自動地完成菜品的盛裝售出；（4）售飯機中菜品不足時預警提示及故障預警提示；（5）售飯機同時具有窗口自動關(guān)閉、餐盤檢測、菜品重量的自動補償、保溫等功能。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

為滿足系統(tǒng)的功能要求，該系統(tǒng)的基本框架為（如圖2）用餐人員網(wǎng)絡(luò)選餐時，使用個人手機或計算機在線進行菜品的預定及在線支付，選餐的信息通過互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)傳送到觸摸屏上。用餐人員現(xiàn)場選餐時，在觸摸屏上點擊菜品的名稱進行菜品的選擇，在刷卡器上刷卡進行支付。使用觸摸屏作為上位機，使用RS-232通信線連接PLC與觸摸屏，PLC控制仿生機械臂、智能窗等執(zhí)行機構(gòu)完成菜品的售出。

2 程序編寫

仿生機械臂是售飯的執(zhí)行機構(gòu)，其是由水平X軸、垂直Z軸及傾斜A軸交叉布局的機械臂。通過PLC程序的編寫控制三軸的聯(lián)通，模仿人工售飯動作，完成售飯任務(wù)。通過觸摸屏界面的設(shè)計及程序的編寫實現(xiàn)人機交互。

2.1 PLC編程

該智能售飯系統(tǒng)的下位機使用的是DVP-40EH，PLC控制器，在計算機上使用WPLSoft編程軟件編寫PLC梯形圖程序并進行仿真，通過RS-232通信線下載到PLC。

該系統(tǒng)通電啟動后，操作人員對仿生機械臂進行三軸的原點回歸操作（如圖3），在觸摸屏上點擊原點回歸鍵（S40控制X軸，S41控制Z軸，S42控制A軸），對應(yīng)仿生機械臂三軸的位置寄存器為零，確保仿生機械臂在運動的過程中位置準確。用餐人員選餐及支付完成后，仿生機械臂X軸開始動作，把飯勺運送到餐盤的上方，Z軸開始動作，使飯勺向下運動，然后A軸轉(zhuǎn)動盛菜，盛菜結(jié)束后轉(zhuǎn)動回原來的位置，Z軸動作提升飯勺，X軸動作把菜品運送到菜盆的上方，然后傾倒到菜盆中完成售飯。

仿生機械臂的三軸分別可以進行點動運動（如圖4），在觸摸屏上點擊點動鍵，X軸電機倒轉(zhuǎn)鍵的寫入存儲器地址為M11，X軸電機正轉(zhuǎn)鍵的寫入存儲器地址為M10，Z軸電機正轉(zhuǎn)鍵的寫入存儲器地址為M12，Z軸電機反正鍵的寫入存儲器地址為M13，A軸電機正轉(zhuǎn)鍵的寫入存儲器地址為M14，A軸電機反正鍵的寫入存儲器地址為M15。當仿生機械臂運動的位置到極限時，在X軸輸入點X3或X4、Z軸輸入點X7或X10接通，PLC停止脈沖輸出，機械臂停止運動。

2.2 觸摸屏界面設(shè)計

該智能售飯系統(tǒng)上位機使用的是PT080-1BF-T1S觸摸屏，根據(jù)PLC程序設(shè)計觸摸屏界面編寫觸摸屏程序，在計算機上使用觸摸屏軟件設(shè)計觸摸屏界面并編寫觸摸屏程序。觸摸屏界面主要包括主界面（如圖5）、現(xiàn)場用餐人員選餐界面等（用餐人員只能打開該界面，其他控制界面餐廳管理人員使用密碼才能打開）。用餐人員在選餐界面（如圖6）上點擊需要選擇的菜品種類，然后點擊確認鍵進行確認，選餐界面上顯示用餐人員的選餐金額。通過觸摸屏軟件中宏功能使選中的菜品的價格累加到金額存儲寄存在中，通過讀取寄存器中的金額數(shù)值并把金額的數(shù)值顯示出來。

使用觸摸屏軟件編程中的宏功能，當菜品名稱鍵被點擊時，其對應(yīng)的寫入寄存器地址M（M200-M203）為on，菜品的價格被賦值到斷 電保持內(nèi)部寄存器SM（SM1-SM4）中（如圖7），即SM=5.00。當菜品被選擇又被取消時，其對應(yīng)的繼電器M為off，0被賦值到斷電保持內(nèi)部寄存器SM中，即SM=0。然后使用宏功能中的相加功能，由于宏功能的功能限制不能使4個斷電保持內(nèi)部寄存器相加，所以使SM5=SM1+SM2，SM6=SM3+SM4，SM7=SM5+SM6相加（如圖8）的計算方法，把消費總金額存儲到SM7中，并把用餐人員選餐的菜品的總金額SM7在選餐界面顯示出來。

3 結(jié)語

此課題進行了基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的智能售飯系統(tǒng)的構(gòu)建，完成了系統(tǒng)硬件的設(shè)計、系統(tǒng)軟件的編程。使用售飯機樣機進行了基礎(chǔ)實驗，通過觸摸屏上的選餐鍵可以進行菜品的選擇，PLC可以控制仿生機械臂進行菜品的售出。該智能售飯系統(tǒng)構(gòu)建完成后可以節(jié)約大量的人力資源，可以推廣到大學餐廳與大型企業(yè)餐廳使用，以創(chuàng)造更多的經(jīng)濟和社會效益。

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