一種自動炸雞機器人工作站的控制系統設計

武昌工學院 朱玉瓊

隨著工業(yè)機器人在我國制造業(yè)的廣泛應用，傳統的依靠人工進行零件、組件生產、制造、加工、組裝的時代，已經一去不復返。工業(yè)機器人雖然無法完全代替人工，但其已經可以在關鍵步驟、重復步驟甚至具有危險性質的步驟上替人操作。

本文設計一種自動炸雞機器人工作站的控制系統，在日常炸雞過程中，以機器人操作代替部分人工操作，包含用戶從觸摸屏進行點餐，到經過加工選取后出貨的全部流程。本文主要從總體方案的設計，設備間的通信，以及PLC控制程序等方面進行闡述。

1 自助炸雞單元的工作流程

自助炸雞單元的工作流程如下：用戶通過點擊觸摸屏上按鈕來進行選擇，以一種炸雞（霸王雞）為例，此炸雞分為有余與售空兩個狀態(tài)，售空時機器人不工作；有余時機器人接受PLC信號做出動作。用戶點擊按鈕選擇霸王雞鮮嫩程度（十成熟和八成熟），選擇之后機器人接受PLC信號制作相應程度炸雞，制作完成后進行口味選擇，此處根據撒特制辣椒粉數量分為變態(tài)辣、能吃辣、微微辣三種程度供用戶選擇。

2 自動炸雞機器人工作站控制系統總體方案

S7-1200PLC、MCGS、TPC7062Ti觸摸屏之間通過以太網網口為媒介進行連接。可實現計算機與主控PLC之間的以太網通訊，主控PLC與TPC7062 Ti觸摸屏之間的以太網進行通訊，可實現用戶在觸摸屏上進行點餐，工作人員在通過觸摸屏監(jiān)控現場。

3 自動炸雞機器人工作站主要設備選型

自助炸雞單元控制系統采用德國西門子公司開發(fā)的S7-1200PLC，具有模塊化、結構完整、功能全面等特點，適用于多種應用。具有可擴展的靈活設計，符合工業(yè)通信最高標準的通信接口以及其全面的集成工藝功能，它能以一個組件集成在綜合自動化解決方案中，成為制造行業(yè)中的創(chuàng)新系統解決方案。

觸摸屏選用深圳昆侖通泰的TPC7062 Ti，作為人機界面首先需要注意的就是用戶體驗，該觸摸屏界面簡潔，特定的按鈕設定也能自助點餐的效率得到提升，同時預裝了MCGS嵌入式組態(tài)軟件。

4 自動炸雞人工作站控制系統的通信

外部按鈕與PLC之間直接通過物理I/O連接。MCGS組態(tài)環(huán)境設計的觸摸屏上的外部按鈕用來顯示餐品有余或者售空。自助炸雞單元采用的西門子S7-1200PLC為其提供了十四個數字輸入信號以及十個數字輸出信號正好滿足設計需求。具體外控按鈕相關分配圖表如表1所示。

表1 外控按鈕相關分配表

表1根據信號設置對應了六個外部按鈕與六種炸雞之間的物理I/O通訊，而PLC跟外部按鈕的I/O接線如圖1所示。

圖1 PLC與外部按鈕接線圖

5 人機界面設計

以設計六種炸雞種類為核心，分別設置變態(tài)辣、能吃辣、微微辣三種按鈕為口味選擇；在其左下角分別設置八成熟、十分熟兩種按鈕為鮮嫩程度選擇。機器人接收到信號，正在進行制作及加工時，出現正在炸雞中，不要著急的字樣；某種類售空時會發(fā)出售空警告，然后圖片左上方顯示已售空，如圖2所示。

圖2 自助炸雞人機界面

6 PLC程序設計

用戶在觸摸屏上點擊黑椒雞按鈕后MCGS會給PLC發(fā)送信號，如果黑椒雞內存售空，觸摸屏上將亮起黑椒雞售空警告。反之，黑椒雞按鈕亮起，繼續(xù)選擇十成熟或者八成熟，比如點擊十成熟按鈕，PLC將向機器人發(fā)送信號，機器人開始制作十成熟黑椒雞，而機器人制作完畢后發(fā)出信號，觸摸屏上的十成熟按鈕亮起，此時用戶即可進行口味選擇，比如點擊變態(tài)辣按鈕（在10s內），機器人收到PLC信號開始根據撒下辣椒粉量多少進行加工；如果用戶在10s內沒有進行具體的口味選擇，那么系統將默認不加辣椒粉，之后機器人將成品發(fā)送到打包臺。

部分程序設計如圖3所示。

圖3 黑椒雞取餐部分PLC程序

結語：本文簡述自動炸雞工作站控制系統的設計過程，自動炸雞控制系統PLC端接收信號與機器人端接收信號利用西門子S7-1200 PLC，以PLC為主作為控制系統來實現機器人自助取餐的控制系統，方便消費者點餐和取餐，提高服務質量。