現(xiàn)在市場(chǎng)上各種電動(dòng)餐桌很多，但是集智能、低成本、高效益的餐桌還很少見(jiàn)。如何設(shè)計(jì)智能電動(dòng)餐桌？智能電動(dòng)餐桌必須具備哪些功能？很多廠家可能都心里沒(méi)譜，一般都是簡(jiǎn)單的模仿，文中使用PLC 系統(tǒng)對(duì)餐桌的8 個(gè)座位轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行精確定位是一種低成本、高精度的控制方式：

餐桌是以三菱CC-Link網(wǎng)絡(luò)通訊方式進(jìn)行主站和從站餐桌間的實(shí)時(shí)通訊的，餐桌臺(tái)系統(tǒng)要求餐桌臺(tái)在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角與速度的精確控制，并將定位結(jié)果及時(shí)反饋給PLC 進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。8 個(gè)圓形按鈕均布于旋轉(zhuǎn)餐桌臺(tái)的下方層面，要求各餐位之間能夠自由精確地轉(zhuǎn)換位置，各餐位的餐桌臺(tái)要具有真空、吹氣、清洗、按照設(shè)定速度旋轉(zhuǎn)的功能。按此功能，選用PLC 系統(tǒng)和編碼器脈沖計(jì)數(shù)方式，進(jìn)行餐桌臺(tái)的位置控制設(shè)計(jì)。

 

1 設(shè)計(jì)要求
 控制系統(tǒng)根據(jù)餐桌工作流程的需要來(lái)設(shè)定定位角度，圖1 餐桌臺(tái)有8 個(gè)餐位，各餐位的位置能按就餐人的控制要求自由轉(zhuǎn)換，例如：操作l 號(hào)工位的承片臺(tái)旋轉(zhuǎn)到2 號(hào)工位進(jìn)行該工位的工藝加工。所以系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的功能有：工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)各餐位的位置轉(zhuǎn)換；各個(gè)承片臺(tái)能按照設(shè)定的速度值旋轉(zhuǎn)；工作臺(tái)需有在任一位置回零和微調(diào)角度的功能；系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程出現(xiàn)異常時(shí)，能實(shí)時(shí)報(bào)警并停止工作；操作人員（服務(wù)人員）可通過(guò)確認(rèn)按鈕解除報(bào)警信號(hào)；還要具有手動(dòng)／自動(dòng)兩種控制方式，以及備有試驗(yàn)測(cè)試功能。
2 PLC 選型
選擇PLC 應(yīng)考慮它的性能價(jià)格比，選擇可靠性高、功能相當(dāng)、負(fù)載能力合適、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的PLC。在該設(shè)備整體方案選用了三菱CC-Link 網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)的基礎(chǔ)

上，針對(duì)餐桌臺(tái)控制系統(tǒng)的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)、負(fù)載能力等要求，選用日本三菱公司FX2N-64MT 型PLC。
3 系統(tǒng)硬件配置
為實(shí)現(xiàn)手動(dòng)/自動(dòng)控制，PLC 需要不少于輸入23點(diǎn)，輸出 27 點(diǎn)的 I/O 單元，因此選用三菱公司的 FX2N-64MT 型可編程序控制器作為主控單元，有32個(gè)輸入點(diǎn)和32 個(gè)輸出點(diǎn)，輸入端為光電隔離，輸出端為晶體管源型，機(jī)型結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕，具有很強(qiáng)的抗干擾能力和負(fù)載能力，可滿足設(shè)計(jì)需求。
 
由于設(shè)備控制系統(tǒng)采用三菱的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng) CC-Link 網(wǎng)絡(luò)通訊方式，負(fù)責(zé)主站對(duì)從站發(fā)送從控制平臺(tái)獲取的控制信息、從站對(duì)主站的反饋信息、以及處理各從站間的信息交換，實(shí)現(xiàn)各臺(tái)PLC 間的無(wú)差錯(cuò)適時(shí)自動(dòng)化運(yùn)作；因此工作臺(tái)控制系統(tǒng)作為整個(gè)設(shè)備的一部分，需要選用CC-Link 擴(kuò)展模塊，實(shí)現(xiàn)和主站設(shè)備的遠(yuǎn)程通訊，從主站獲取控制信號(hào)以執(zhí)行各部分的動(dòng)作。
 
為了實(shí)現(xiàn)餐桌臺(tái)的精確定位，選用能輸出高頻脈沖的定位擴(kuò)展模塊FX2N．10GM，它是三菱公司的單軸定位單元，屬于帶CPU 的智能模塊，它可實(shí)現(xiàn)完善的位置控制功能，與PLC 并行工作，提高了速度，簡(jiǎn)化了編程。根據(jù)定位精度選擇伺服系統(tǒng)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由于機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的間隙和回程差等因素導(dǎo)致的旋轉(zhuǎn)誤差，為了測(cè)量和補(bǔ)償這些誤差，將一個(gè)增量式旋轉(zhuǎn)編碼器與工作臺(tái)同軸安裝，伺服電機(jī)帶動(dòng)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，編碼器以同樣的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生兩路相位相差90°的脈沖，通過(guò)判斷相位超前滯后的關(guān)系，確定餐桌工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)方向，工作臺(tái)的每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)值，根據(jù)設(shè)計(jì)需要將工作臺(tái)的各個(gè)位置對(duì)應(yīng)的角度換算成相應(yīng)的脈沖數(shù)，通過(guò)比較判斷所記錄的脈沖數(shù)就可實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的定位控制。這是工作臺(tái)定位設(shè)計(jì)的核心。
 

 各餐位工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作采用模擬量控制模塊 FX2N-4DA 來(lái)控制相應(yīng)伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速。4DA 模塊有4 個(gè)輸出通道，即可外接4 個(gè)伺服電機(jī)，輸出通道接受數(shù)字信號(hào)并轉(zhuǎn)換成等價(jià)的模擬信號(hào)，最大分辨率是12位?；谳斎?輸出的電壓電流通過(guò)用戶配線完成，可選用的模擬值范圍是直流電壓 —10～10 V (分辨率：5 mV)，或者0～20 mA(分辨率：20 uA)，可被每個(gè)通道分別選擇控制各電機(jī)轉(zhuǎn)速。

 
控制系統(tǒng)是由與上位機(jī)通訊的CC-Link 擴(kuò)展模塊、定位模塊、模擬量控制模塊、動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)、增量式編碼器、外圍控制電路、核心器件PLC 組成，PLC 是集信號(hào)采集、信號(hào)輸出、邏輯控制于一體，與電力拖動(dòng)系統(tǒng)一起實(shí)現(xiàn)了工作臺(tái)以及各個(gè)餐位工作臺(tái)的所有功能。

 

4.基于工作臺(tái)控制系統(tǒng)的工藝要求，軟件設(shè)計(jì)分為： 手動(dòng)狀態(tài)；測(cè)試狀態(tài)；自動(dòng)狀態(tài)。
1）手動(dòng)狀態(tài)下可以單獨(dú)控制每個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，主要有：餐桌工作臺(tái) 8 個(gè)餐位之間的位置轉(zhuǎn)換；旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的手動(dòng)回零。
2）測(cè)試狀態(tài)主要是根據(jù)工藝需要，操作各個(gè)餐位在工作臺(tái)的允許范圍內(nèi)相對(duì)零點(diǎn)的任意角度旋轉(zhuǎn)和對(duì)八個(gè)餐位轉(zhuǎn)動(dòng)角度的微調(diào)；因?yàn)閷?shí)際的需求可能要求各個(gè)餐位之間的旋轉(zhuǎn)角度會(huì)有所不同，例如需要1 號(hào)餐位旋轉(zhuǎn)119°或別的角度至2 號(hào)餐位，微調(diào)測(cè)試就可將其角度值重新調(diào)整并確定，以適應(yīng)不同就餐人員的就餐需求。
3）自動(dòng)狀態(tài)分為單程循環(huán)和自動(dòng)循環(huán)，指在循環(huán)條件滿足的狀況下，按照系統(tǒng)的工藝流程自動(dòng)執(zhí)行的過(guò)程。
 
4.1軟件核心是工作臺(tái)餐位轉(zhuǎn)換時(shí)要準(zhǔn)確進(jìn)行餐位檢測(cè)及判斷各餐位的具體位置，以進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)向控制。因?yàn)檫x用的是低成本經(jīng)濟(jì)型控制方式，加之機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的限制，工作臺(tái)只能在一定的角度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)定位。在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮到：無(wú)論手動(dòng)還是自動(dòng)狀態(tài)，控制工作臺(tái)餐位的轉(zhuǎn)換，都需要先判斷各承片臺(tái)相對(duì)零點(diǎn)的位置后，再執(zhí)行正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的動(dòng)作，否則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)極限位報(bào)警。
 4.2 控制系統(tǒng)的通訊方式
 編寫(xiě)程序時(shí)，PLC 用FROM/TO 指令對(duì)定位擴(kuò)展模塊10 GM 進(jìn)行讀寫(xiě)操作。10 GM 的m 碼指令為與PLC進(jìn)行信息交流提供了方便，它能實(shí)現(xiàn)定位、回零等的操作；還有類(lèi)似于 PLC 的基本邏輯指令和功能指令。 PLC 讀寫(xiě)m 碼信息是通過(guò)10 GM 的緩沖存儲(chǔ)器進(jìn)行的，不是直接操作。FX2N_4DA 和PLC 之間也是通過(guò)其內(nèi)部緩沖存儲(chǔ)器，用FROM 和TO 指令來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。將4DA 設(shè)置為電壓模擬量控制方式，PLC 根據(jù)控制系統(tǒng)的需求讀寫(xiě)它的內(nèi)部緩沖存儲(chǔ)器BFM，分別設(shè)置各通道的模擬電壓值，以控制每個(gè)承片臺(tái)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速。PLC 與CC-Link 擴(kuò)展模塊同樣是用FROM/TO 指令實(shí)現(xiàn)與主站設(shè)備的遠(yuǎn)程通訊。用FROM 語(yǔ)句從主站獲取控制信號(hào)以執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作，用TO 語(yǔ)句傳送工作臺(tái)的狀態(tài)信息。

4.3 編程說(shuō)明