一种自动炸鸡机器人工作站的控制系统设计

2021-09-26武昌工学院朱玉琼

电子世界 2021年16期

武昌工学院朱玉琼

随着工业机器人在我国制造业的广泛应用，传统的依靠人工进行零件、组件生产、制造、加工、组装的时代，已经一去不复返。工业机器人虽然无法完全代替人工，但其已经可以在关键步骤、重复步骤甚至具有危险性质的步骤上替人操作。

本文设计一种自动炸鸡机器人工作站的控制系统，在日常炸鸡过程中，以机器人操作代替部分人工操作，包含用户从触摸屏进行点餐，到经过加工选取后出货的全部流程。本文主要从总体方案的设计，设备间的通信，以及PLC控制程序等方面进行阐述。

1 自助炸鸡单元的工作流程

自助炸鸡单元的工作流程如下：用户通过点击触摸屏上按钮来进行选择，以一种炸鸡（霸王鸡）为例，此炸鸡分为有余与售空两个状态，售空时机器人不工作；有余时机器人接受PLC信号做出动作。用户点击按钮选择霸王鸡鲜嫩程度（十成熟和八成熟），选择之后机器人接受PLC信号制作相应程度炸鸡，制作完成后进行口味选择，此处根据撒特制辣椒粉数量分为变态辣、能吃辣、微微辣三种程度供用户选择。

2 自动炸鸡机器人工作站控制系统总体方案

S7-1200PLC、MCGS、TPC7062Ti触摸屏之间通过以太网网口为媒介进行连接。可实现计算机与主控PLC之间的以太网通讯，主控PLC与TPC7062 Ti触摸屏之间的以太网进行通讯，可实现用户在触摸屏上进行点餐，工作人员在通过触摸屏监控现场。

3 自动炸鸡机器人工作站主要设备选型

自助炸鸡单元控制系统采用德国西门子公司开发的S7-1200PLC，具有模块化、结构完整、功能全面等特点，适用于多种应用。具有可扩展的灵活设计，符合工业通信最高标准的通信接口以及其全面的集成工艺功能，它能以一个组件集成在综合自动化解决方案中，成为制造行业中的创新系统解决方案。

触摸屏选用深圳昆仑通泰的TPC7062 Ti，作为人机界面首先需要注意的就是用户体验，该触摸屏界面简洁，特定的按钮设定也能自助点餐的效率得到提升，同时预装了MCGS嵌入式组态软件。

4 自动炸鸡人工作站控制系统的通信

外部按钮与PLC之间直接通过物理I/O连接。MCGS组态环境设计的触摸屏上的外部按钮用来显示餐品有余或者售空。自助炸鸡单元采用的西门子S7-1200PLC为其提供了十四个数字输入信号以及十个数字输出信号正好满足设计需求。具体外控按钮相关分配图表如表1所示。

表1 外控按钮相关分配表

表1根据信号设置对应了六个外部按钮与六种炸鸡之间的物理I/O通讯，而PLC跟外部按钮的I/O接线如图1所示。

图1 PLC与外部按钮接线图

5 人机界面设计

以设计六种炸鸡种类为核心，分别设置变态辣、能吃辣、微微辣三种按钮为口味选择；在其左下角分别设置八成熟、十分熟两种按钮为鲜嫩程度选择。机器人接收到信号，正在进行制作及加工时，出现正在炸鸡中，不要着急的字样；某种类售空时会发出售空警告，然后图片左上方显示已售空，如图2所示。

图2 自助炸鸡人机界面

6 PLC程序设计

用户在触摸屏上点击黑椒鸡按钮后MCGS会给PLC发送信号，如果黑椒鸡内存售空，触摸屏上将亮起黑椒鸡售空警告。反之，黑椒鸡按钮亮起，继续选择十成熟或者八成熟，比如点击十成熟按钮，PLC将向机器人发送信号，机器人开始制作十成熟黑椒鸡，而机器人制作完毕后发出信号，触摸屏上的十成熟按钮亮起，此时用户即可进行口味选择，比如点击变态辣按钮（在10s内），机器人收到PLC信号开始根据撒下辣椒粉量多少进行加工；如果用户在10s内没有进行具体的口味选择，那么系统将默认不加辣椒粉，之后机器人将成品发送到打包台。

部分程序设计如图3所示。