4.1.4 供料单元程序设计与调试
1.任务引入
供料单元作为独立设备运行时，单元工作的主令信号和工作状态显示信号来自PLC侧的按钮/指示灯模块，并且按钮/指示灯模块上的工作方式选择开关SA应置于左侧“单站方式”位置。
2.任务目标
1）知识目标
熟悉供料单元程序设计与调试的方法。
2）技能目标
进行供料单元程序设计与调试。
3）素养目标
培养学生注重细节、追求完美、精益求精的工作作风。
3.任务分析
编程并调试，实现下述功能。
（1）设备上电和气源接通后，若工作单元的两个气缸均处于缩回位置，且料仓内有足够的待加工工件，则“正常工作”指示灯HL1常亮，表示设备准备好。否则，该指示灯以1 Hz的频率闪烁。
（2）若设备准备好，则按下启动按钮，供料单元启动，“设备运行”指示灯HL2常亮。启动后，若出料台上没有工件，则应把工件推到出料台上。出料台上的工件被人工取出后，若没有停止信号，则进行下一次推出工件操作。
（3）若在运行中按下停止按钮，则在完成本工作周期任务后，各工作单元停止工作，HL2指示灯熄灭。
（4）若在运行中料仓内工件不足，则供料单元继续工作，但“正常工作”指示灯HL1以1 Hz的频率闪烁，“设备运行”指示灯HL2保持常亮；若料仓内没有工件，则HL1指示灯和HL2指示灯均以2 Hz的频率闪烁。供料单元在完成本周期任务后停止工作。除非向料仓补充足够的工件，供料单元不能再启动。
4.相关知识
1）供料单元的PLC编程思路
供料单元的工作过程实现将料仓内的工件推到物料台上的操作，只要满足条件，就一直重复此操作，这是典型的过程控制，可以用顺序功能图的方法来编程。把系统的工作过程分成若干个顺序相连的阶段，每个阶段称为步，每个步内有不同的动作，步与步之间通过转移条件相连。步有活动步和非活动步，当前在工作的步为活动步，其他都为非活动步。因此，顺序功能图的构成要素包括步、转移条件和有向线段。三菱PLC特意为顺序功能图设计了步进指令，步在三菱PLC的步进指令中又称为状态，用状态寄存器S加上编号表示，绘制时从S0开始，工作状态步从S20开始，因此又叫状态转移图。按照下顺方式绘制顺序功能图，进入初始步的条件是初始化脉冲M8002。
（1）初始步：用双线框表示，框内编号为S0。
（2）其他工作步：用单线框表示，按照步的顺序依次编号，从S20开始。
（3）有向线段：带有箭头的线段，从当前步指向下一步。
（4）转移条件：步与步之间的有向线段上有短横线表示转移条件，短横线边上写上具体的转移条件。
在图4-14所示的顺序功能图中，很多工作状态步的执行动作较少，一般只有一个或没有，而只有转移条件，在后面熟悉了此种编程方法后，可以将多个步合并。如果气缸连续动作之间的切换较快、不稳定，可以在气缸动作的同时加入延时时间，如0.5 s左右，延时时间到了且动作完成后转移到下一步，防止气缸动作还没有执行到位，传感器已经检测到信号，从而直接转移到下一步。顺序功能图绘制好后，直接按照顺序功能图编程。另外，图4-14所示的顺序功能图只绘制了供料单元的供料动作部分，工作状态的显示、系统的启动和停止、原位信号的判断等程序编写在步进程序的外面。
2）PLC程序调试及常见故障(https://www.daowen.com)
编写好的程序要进行变换，然后才能下载到PLC中，如果程序下载后PLC的PROM-E指示灯亮，说明程序出错，需要排除故障以后再重新下载。在编写步进程序时，往往会遗漏RET步进返回指令，这也是出现最多的故障。如果程序没有错误，则下载后能够正常运行，然后根据动作要求监控程序的执行效果，一步一步检查，遇到哪一步出现问题，则哪一步需要进行修改，直到动作功能、显示效果与任务要求一致，这说明调试成功。将调试好的程序保存好，以便下次调用。
图4-14 供料单元顺序功能图
在调试的过程中，还可能发现其他故障问题。智能生产线的自动化设备上有各类传感器和气缸，可能发生的典型故障在这些元器件中都有可能产生。设备故障出现后，首先要观察故障现象，然后分析产生这种故障现象的可能原因。机电设备的典型故障包括机械故障、电路故障、元器件故障和气路故障，要分清楚故障属于哪一种，然后找到故障点，排除故障。
5.任务实施
1）编写供料单元控制程序
根据供料单元的顺序功能图编写程序，注意只有物料台上没有工件时才能进行供料，然后再等待按下启动按钮，按下启动按钮后若料仓中还有工件，则继续推料。
在实际编写程序时，还要进行初始条件的判断，初始条件包括气缸、工件，添加启动和停止程序，用M60代替图4-14中的X12，这样就可实现循环推料，无须每按一次启动按钮推一个工件。供料单元的原位判断和启停参考程序如图4-15所示。
图4-15 供料单元的原位判断和启停参考程序
进行供料不足与缺料检测时，为了避免落料间隙传感器误动作，工件的状态判别延迟一定的时间，这里以延迟2 s为例。供料单元供料状态判断参考程序如图4-16所示。指示灯的1 Hz闪烁用特殊辅助继电器M8013来控制；指示灯的2 Hz闪烁，即亮0.25 s，灭0.25 s，用两个单位为10 ms的定时器定时0.25 s，轮流接通的方式实现。M8013可以产生1 Hz的脉冲信号，它与M8002相同，都是特殊辅助继电器，属于触点利用型，在用户程序中直接使用其触点，不能对其进行输出。
图4-16 供料单元供料状态判断参考程序
另外，在循环推料时，只要料仓内有工件就可以推出，对该功能以及待完善的功能，读者可试着自己加入相应程序，并进行调试。
2）调试程序
（1）程序编好后，用按键进行变换，如果程序有误，则不能变换，GX软件会自动把光标移动到出错位置，检查后改正即可。
（2）用下载线连接计算机和PLC，合上供料单元的断路器，给设备供电。
（3）写入编写好的程序。
（4）将PLC的RUN/STOP开关置于“STOP”位置，运行程序，按照控制要求进行操作，记录调试过程中的问题。
6.任务评价
任务评价见表4-10。
表4-10 任务评价
