基于“互聯(lián)網(wǎng)+”智能售飯機(jī)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(jìn)行了智能售飯機(jī)控制系統(tǒng)的構(gòu)建。該文介紹了售飯機(jī)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(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)控制，人機(jī)界面的界面設(shè)計(jì)、宏功能的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：售飯機(jī) 人機(jī)界面 可編程控制器

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(fèi)大量的人力資源，蚊蠅與灰塵極易進(jìn)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(jìn)入菜品中使菜品極易變質(zhì)。鑒于以上原因，進(jìn)行了基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的智能售飯（如圖1）機(jī)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(jī)控制系統(tǒng)的功能主要有：（1）用餐人員可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行購(gòu)買菜品；（2）用餐人員可以在線進(jìn)行菜品的預(yù)定；（3）售飯機(jī)可以自動(dòng)地完成菜品的盛裝售出；（4）售飯機(jī)中菜品不足時(shí)預(yù)警提示及故障預(yù)警提示；（5）售飯機(jī)同時(shí)具有窗口自動(dòng)關(guān)閉、餐盤檢測(cè)、菜品重量的自動(dòng)補(bǔ)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(shí)，使用個(gè)人手機(jī)或計(jì)算機(jī)在線進(jìn)行菜品的預(yù)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(chǎng)選餐時(shí)，在觸摸屏上點(diǎn)擊菜品的名稱進(jìn)行菜品的選擇，在刷卡器上刷卡進(jìn)行支付。使用觸摸屏作為上位機(jī)，使用RS-232通信線連接PLC與觸摸屏，PLC控制仿生機(jī)械臂、智能窗等執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成菜品的售出。

2 程序編寫

仿生機(jī)械臂是售飯的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其是由水平X軸、垂直Z軸及傾斜A軸交叉布局的機(jī)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(dòng)作，完成售飯任務(wù)。通過觸摸屏界面的設(shè)計(jì)及程序的編寫實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。

2.1 PLC編程

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

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

仿生機(jī)械臂的三軸分別可以進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)（如圖4），在觸摸屏上點(diǎn)擊點(diǎn)動(dòng)鍵，X軸電機(jī)倒轉(zhuǎn)鍵的寫入存儲(chǔ)器地址為M11，X軸電機(jī)正轉(zhuǎn)鍵的寫入存儲(chǔ)器地址為M10，Z軸電機(jī)正轉(zhuǎn)鍵的寫入存儲(chǔ)器地址為M12，Z軸電機(jī)反正鍵的寫入存儲(chǔ)器地址為M13，A軸電機(jī)正轉(zhuǎn)鍵的寫入存儲(chǔ)器地址為M14，A軸電機(jī)反正鍵的寫入存儲(chǔ)器地址為M15。當(dāng)仿生機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)的位置到極限時(shí)，在X軸輸入點(diǎn)X3或X4、Z軸輸入點(diǎn)X7或X10接通，PLC停止脈沖輸出，機(jī)械臂停止運(yùn)動(dòng)。

2.2 觸摸屏界面設(shè)計(jì)

該智能售飯系統(tǒng)上位機(jī)使用的是PT080-1BF-T1S觸摸屏，根據(jù)PLC程序設(shè)計(jì)觸摸屏界面編寫觸摸屏程序，在計(jì)算機(jī)上使用觸摸屏軟件設(shè)計(jì)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(chǎng)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(diǎn)擊需要選擇的菜品種類，然后點(diǎn)擊確認(rèn)鍵進(jìn)行確認(rèn)，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(jià)格累加到金額存儲(chǔ)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(dāng)菜品名稱鍵被點(diǎn)擊時(shí)，其對(duì)應(yīng)的寫入寄存器地址M（M200-M203）為on，菜品的價(jià)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(dāng)菜品被選擇又被取消時(shí)，其對(duì)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(gè)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(jì)算方法，把消費(fèi)總金額存儲(chǔ)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(jìn)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(jì)、系統(tǒng)軟件的編程。使用售飯機(jī)樣機(jī)進(jìn)行了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，通過觸摸屏上的選餐鍵可以進(jìn)行菜品的選擇，PLC可以控制仿生機(jī)械臂進(jìn)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(xué)餐廳與大型企業(yè)餐廳使用，以創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

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