智能电动餐桌设计图片及步骤

现在市场上各种电动餐桌很多，但是集智能、低成本、高效益的餐桌还很少见。如何设计智能电动餐桌？智能电动餐桌必须具备哪些功能？很多厂家可能都心里没谱，一般都是简单的模仿，文中使用PLC 系统对餐桌的8 个座位转台进行精确定位是一种低成本、高精度的控制方式：

餐桌是以三菱CC-Link网络通讯方式进行主站和从站餐桌间的实时通讯的，餐桌台系统要求餐桌台在一定范围内实现转角与速度的精确控制，并将定位结果及时反馈给PLC 进行相应调整。8 个圆形按钮均布于旋转餐桌台的下方层面，要求各餐位之间能够自由精确地转换位置，各餐位的餐桌台要具有真空、吹气、清洗、按照设定速度旋转的功能。按此功能，选用PLC 系统和编码器脉冲计数方式，进行餐桌台的位置控制设计。

 

1 设计要求
 控制系统根据餐桌工作流程的需要来设定定位角度，图1 餐桌台有8 个餐位，各餐位的位置能按就餐人的控制要求自由转换，例如：操作l 号工位的承片台旋转到2 号工位进行该工位的工艺加工。所以系统可实现的功能有：工作台旋转实现各餐位的位置转换；各个承片台能按照设定的速度值旋转；工作台需有在任一位置回零和微调角度的功能；系统运行过程出现异常时，能实时报警并停止工作；操作人员（服务人员）可通过确认按钮解除报警信号；还要具有手动／自动两种控制方式，以及备有试验测试功能。
2 PLC 选型
选择PLC 应考虑它的性能价格比，选择可靠性高、功能相当、负载能力合适、经济实惠的PLC。在该设备整体方案选用了三菱CC-Link 网络通讯系统的基础

上，针对餐桌台控制系统的输入、输出点数、负载能力等要求，选用日本三菱公司FX2N-64MT 型PLC。
3 系统硬件配置
为实现手动/自动控制，PLC 需要不少于输入23点，输出 27 点的 I/O 单元，因此选用三菱公司的 FX2N-64MT 型可编程序控制器作为主控单元，有32个输入点和32 个输出点，输入端为光电隔离，输出端为晶体管源型，机型结构紧凑、体积小、质量轻，具有很强的抗干扰能力和负载能力，可满足设计需求。
 
由于设备控制系统采用三菱的现场总线网 CC-Link 网络通讯方式，负责主站对从站发送从控制平台获取的控制信息、从站对主站的反馈信息、以及处理各从站间的信息交换，实现各台PLC 间的无差错适时自动化运作；因此工作台控制系统作为整个设备的一部分，需要选用CC-Link 扩展模块，实现和主站设备的远程通讯，从主站获取控制信号以执行各部分的动作。
 
为了实现餐桌台的精确定位，选用能输出高频脉冲的定位扩展模块FX2N．10GM，它是三菱公司的单轴定位单元，属于带CPU 的智能模块，它可实现完善的位置控制功能，与PLC 并行工作，提高了速度，简化了编程。根据定位精度选择伺服系统作为执行机构，由于机械传动机构产生的间隙和回程差等因素导致的旋转误差，为了测量和补偿这些误差，将一个增量式旋转编码器与工作台同轴安装，伺服电机带动工作台转动的同时，编码器以同样的角速度转动，产生两路相位相差90°的脉冲，通过判断相位超前滞后的关系，确定餐桌工作台的旋转方向，工作台的每转动一个位置对应一个脉冲计数值，根据设计需要将工作台的各个位置对应的角度换算成相应的脉冲数，通过比较判断所记录的脉冲数就可实现工作台的定位控制。这是工作台定位设计的核心。
 

 各餐位工作台的旋转动作采用模拟量控制模块 FX2N-4DA 来控制相应伺服系统的转速。4DA 模块有4 个输出通道，即可外接4 个伺服电机，输出通道接受数字信号并转换成等价的模拟信号，最大分辨率是12位。基于输入/输出的电压电流通过用户配线完成，可选用的模拟值范围是直流电压 —10～10 V (分辨率：5 mV)，或者0～20 mA(分辨率：20 uA)，可被每个通道分别选择控制各电机转速。

 
控制系统是由与上位机通讯的CC-Link 扩展模块、定位模块、模拟量控制模块、动作执行机构、增量式编码器、外围控制电路、核心器件PLC 组成，PLC 是集信号采集、信号输出、逻辑控制于一体，与电力拖动系统一起实现了工作台以及各个餐位工作台的所有功能。

 

4.基于工作台控制系统的工艺要求，软件设计分为： 手动状态；测试状态；自动状态。
1）手动状态下可以单独控制每个执行机构的动作，主要有：餐桌工作台 8 个餐位之间的位置转换；旋转工作台的手动回零。
2）测试状态主要是根据工艺需要，操作各个餐位在工作台的允许范围内相对零点的任意角度旋转和对八个餐位转动角度的微调；因为实际的需求可能要求各个餐位之间的旋转角度会有所不同，例如需要1 号餐位旋转119°或别的角度至2 号餐位，微调测试就可将其角度值重新调整并确定，以适应不同就餐人员的就餐需求。
3）自动状态分为单程循环和自动循环，指在循环条件满足的状况下，按照系统的工艺流程自动执行的过程。
 
4.1软件核心是工作台餐位转换时要准确进行餐位检测及判断各餐位的具体位置，以进行相应的转向控制。因为选用的是低成本经济型控制方式，加之机械设计结构的限制，工作台只能在一定的角度范围内旋转定位。在软件设计过程中要考虑到：无论手动还是自动状态，控制工作台餐位的转换，都需要先判断各承片台相对零点的位置后，再执行正转或反转的动作，否则会导致系统极限位报警。
 4.2 控制系统的通讯方式
 编写程序时，PLC 用FROM/TO 指令对定位扩展模块10 GM 进行读写操作。10 GM 的m 码指令为与PLC进行信息交流提供了方便，它能实现定位、回零等的操作；还有类似于 PLC 的基本逻辑指令和功能指令。 PLC 读写m 码信息是通过10 GM 的缓冲存储器进行的，不是直接操作。FX2N_4DA 和PLC 之间也是通过其内部缓冲存储器，用FROM 和TO 指令来传输数据。将4DA 设置为电压模拟量控制方式，PLC 根据控制系统的需求读写它的内部缓冲存储器BFM，分别设置各通道的模拟电压值，以控制每个承片台伺服电机的转速。PLC 与CC-Link 扩展模块同样是用FROM/TO 指令实现与主站设备的远程通讯。用FROM 语句从主站获取控制信号以执行相应动作，用TO 语句传送工作台的状态信息。

4.3 编程说明