基于PLC的福利院智能配餐控制系统的设计.docx

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基于PLC的福利院智能配餐控制系统的设计

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王宏彦雷翔霄

摘要：随着现代工业的发展和工业“4.0”的推进，自动化系统功能也从单设备走向综合性及集成化。本文设计了一种基于PLC的的福利院智能配餐系统。系统由机器人配餐控制系统、AGV送餐、SCADA服务器。SCADA以数据采集、传输、存储和管理为基础，通过运用计算机网络、信息采集技术对用餐人健康记录和用餐清单数据进行处理，为福利院老人优化饮食方案、推荐餐食。达到利用科技健康养老的目的。

关键词：智能配餐系统;自动配餐机;控制系统;PLC;AGV送餐

中图分类号：TP273;TP212???文獻标识码：A??文章编号：1007-9416（2020）10-0000-00

0引言

随着信息技术的飞跃发展和智能控制系统的普及，传统的配餐模式也在发生将发生变革。福利养老院的配餐模式，通过自动化，信息化融合的方式，设计智能配餐系统，提供多样化的配餐选择，满足老年人就餐配餐服务需求。系统通过老人健康信息电子档案，根据就餐人的历史病例、体检指标数据，推荐饮食方案，使营养素之间的互补，发挥协同作用，增进健康，减少由此而引起的种种疾患，提高福利院老人的健康水平[1-2]。配餐过程中不再需要人员在用餐过程中服务，减少了开支并且提高了效率，降低人力成本，提高就餐老人的就餐体验。

1系统整体功能设计

系统由配餐控制系统、AGV送餐机器人、SCADA健康配餐服务器组成。健康服务器主要功能是根据就餐人的历史病例、体检指标数据，推荐饮食方案，家人课随时查阅用餐人健康记录和用餐清单;配餐服务器主要功能是根据用餐人最近30天饮食记录，优化饮食方案，提供优化后的推荐餐食，收集个人点餐信息和用餐情况，以供后续优化配餐方案，其配餐流程如图1。福利院智能配餐系统的主要功能：

（1）餐食按照每日菜单提前准备好，放在保温箱中。

（2）用餐人进入食堂中，首先在点餐处通过LED触摸屏进行点餐，通过刷卡确认用餐人信息和座位号。

（3）上位机根据相关点餐信息，准备安排设备配餐。

（4）设备通过传送带将饭菜放入配餐架之中。每个架子中的饭菜信息都在服务器中有记录。可以指挥机器人拿取。

（5）机器人取出配餐架的饭菜，根据上位系统挑选的饭菜种类和数量。放在电子称中进行称量并把数据传送到服务器之中。

（6）机器人将配好的餐盘通过AGV小车送到就餐者的座位。

（7）当用餐人吃完饭后，通过开关感应告知AGV小车，AGV将空盘运送至用餐完毕架前的电子称，称量剩余饭菜重量并将重量数据传送到服务器之中。

（8）用餐人可以建立健康档案，根据健康档案，上位软件在点餐时可以推荐餐食（例如餐食中的盐分，能量，糖分等可以根据健康情况推荐合理套餐），如果在点餐面板点击推荐餐食则不必再自己手动选择餐食。

（9）每天的用餐种类，数量，重量，以及采集到的剩饭数量，健康信息等，存储在服务器之中，可以通过访问网页，查看用餐人的历史数据，以便亲人朋友在远程就可以掌握用餐人的身体状况和用餐状况。

2硬件系统设计

2.1配餐控制系统

配餐控制系统主要包含取餐机器人、餐前和餐后的称重扫描单元、负责输送带输送餐盘的中转机构、AGV小车、保温箱和配套输送餐盘和餐碗回收机构。其工作过程如下，结构如图2。

取餐：机器人收到送餐指令，抓取餐盘放置到称重单元并扫码，然后到保温箱中一次取出用餐人员选取的餐品，每个取出的餐品扫码后放置在餐盘内，放置完毕后称重，等待AGV过来取。

回收：餐盘回收出将AGV送来的餐盘运送到回收称重单元上进行称重，算出当前用餐量，并结合二维码信息，将得到的数据上传。机器人将餐盘内的餐碗按顺序放入到指定的餐碗回收处，并将餐盘运送到指定的区域。能够根据用餐人的健康记录表进行菜品的推荐。推荐模型参考根据用餐人健康记录结合人体主要营养元素需求量为权重进行构建。用餐人可以结合自身营养需求和饮食习惯制定与自身需求相符的营养补充标准，然后，在一定的选择条件下对菜品做出一定的调整，从而达到在满足用餐人营养需求的同时能够更加贴合用餐人饮食习惯的目的。

送餐：AGV收到送餐指令，运行到取餐房取餐口，AGV将叉臂向前伸出到托盘底部，然后升起到一定高度，在缩回，然后再将餐盘送到指定的餐桌前将餐盘送到餐桌架上。

2.2系统网络结构

智能配餐系统控制网络结合自动化、计算机网络通信技术，通过自动化产品、网络产品和工业控制软件、数据库软件，将配餐，送餐，回收及数据收集的各个环节，统一在一个网络平台上，形成一个统一、完整的有机整体[3-4]。系统采用分层控制，整个网络系统分为上下2个网络，结构如图3。上层网络为工业以太网，采用统一的TCP/IP协议，它可以直接和局域网的计算机互连而不要额外的硬件设备，采用统一的网线，减少了布线成本和难度，避免多种总线并存。主要连接SC