4.2.4 加工单元程序设计与调试
1.任务引入
加工单元作为独立设备运行时，加工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。PLC的I/O地址分配见表4-15。加工单元的工作过程也采用典型的过程控制，因此同样采用步进指令来编程。编写程序前首先应编制加工单元的顺序功能图，然后根据顺序功能图进行程序编译和调试。
2.任务目标
1）知识目标
（1）学习加工单元的PLC编程设计思想。
（2）掌握PLC编程与调试方法。
2）技能目标
能够根据加工单元工艺进行控制程序的编制和调试。
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
加工单元控制功能的具体要求如下。
（1）设备上电和气源接通后，如加工单元各个气缸满足初始位置要求，则“正常工作”指示灯HL 1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，“设备运行”指示灯HL 2常亮，在加工台上放上待加工工件，加工台指示灯HL 3闪烁，3 s后熄灭，设备执行将工件夹紧，送往加工区域冲压，完成冲压动作后返回待料位置的工件加工工序。如果没有停止信号输入，当再有待加工工件送到加工台上时，加工单元又开始下一周期的工作。
（3）若在运行中按下停止按钮，则在完成本工作周期任务后，加工单元停止工作，HL 2指示灯熄灭。
（4）当待加工工件被检出而加工过程开始后，如果按下急停按钮，加工单元所有机构应立即停止运行，HL 2指示灯以1 Hz的频率闪烁。急停按钮复位后，设备从急停前的断点开始继续运行。
4.相关知识
1）加工单元程序设计方法
（1）系统工作流程分析。
要求启动前保证系统中的各个部件在原位，即加工台伸出、冲压气缸提升、夹爪松开。只有在满足原位条件的情况下，按下启动按钮才有效，否则无效，同时应该有原位指示灯闪烁提醒。按下启动按钮，接通一个PLC的内部辅助继电器（自锁）作为系统启动和停止的标志，这个标志在系统每次动作之前进行一次判断，用于控制是否进行加工动作流程，同时用于显示系统是否在运行状态中。
系统正常启动后，在加工台手爪上放置一个工件，加工台检测传感器感应到工件后，系统即进入加工过程，加工顺序为手爪夹紧、伸缩气缸缩回、冲压气缸下降、冲压气缸上升、伸缩气缸缩回、手爪松开，动作之间的转移用安装在气缸上的传感器检测状态作为转移条件。注意在使用步进指令编制程序时，由于当前活动步内所有线圈输出的信号在转移到下一步后自动复位，所以在需要保持的动作中应采用SET和RET置位复位指令。如手爪夹紧状态，在整个加工过程中都需要，因此使用SETYO。具体流程如下。
第一步：判断系统是否处于启动状态，加工台上是否有工件；
第二步：手爪夹紧，且夹紧到位；
第三步：加工台缩回，且缩回到位；
第四步：冲压气缸下降，且下降到位；
第五步：冲压气缸上升，且上升到位；(https://www.daowen.com)
第六步：加工台伸出，且伸出到位；
第七步：手爪松开，且松开到位（手爪信号的常闭触点）。
以上分析的每一步都只有一个动作，动作完成后转移到下一步，有时候为了方便，可以将两步合并为一步。在实际编程的时候还要注意，加工台上的工件检测应该加上一定的延时时间，否则传感器感应到工件后就立即动作，加上延时时间后能防止误动作或无意间的碰触感应。
（2）主控指令。
一般一次加工操作完成后自动停止，但在设备发生突发情况时，需要立即暂停设备，使设备保持在当前状态，以便查看故障现象和排除故障。在三菱PLC中，可以通过主控指令来控制一部分程序，主控指令可以使自身和主控复位指令之间的内容在满足一定条件的情况下才会执行，当主控指令的条件不成立时，被控的程序段就保持现状，下一次扫描周期也不会有变化，而主控指令之外的内容将不受控制。因此，用主控指令可以实现急停功能，急停的控制信号来源于急停按钮，按下急停按钮，设备立即停止动作，松开急停按钮，设备继续运行。
在加工单元中，可以用主控指令实现急停功能，触点条件为急停按钮信号，控制范围为加工操作的动作流程，但是主控指令不能使用在步进指令内部，因此将主控指令用在M8002初始步开始前、步进返回指令RET之后。
2）加工单元整体调试步骤
按照要求先清理设备，检查机械装配、电路连接、气路连接等情况，确认安全、正确后，进行整体调试。
调试程序时，要一步一步地操作，查看程序是否和流程分析一致。如果不一致，首先检查程序是否有问题，如果没有问题再次检查是否是其他地方有问题，如传感器、气动元件有问题或线路松动等，找到问题后逐一排查，直到调试的现象和任务要求一致为止。最后，将调试好的程序保存，记录调试过程中的问题。
5.任务实施
1）加工单元控制程序编制
加工单元控制程序用步进梯形图来编写，只要根据前面画出的顺序功能图和I/O地址分配表，用步进指令的编程方法就可以实现。系统信号指示程序放在步进程序的外面，用步进程序执行过程中的标志信号来驱动。
2）程序调试
（1）程序编写好后，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，检查改正后即可。
（2）用下载线连接计算机和PLC，合上加工单元的断路器，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。
调试时，要看设备的动作状态和PLC上的信号，若程序编制错误，重新修改后应再次变换和下载，直到调试没有问题为止。
3）拓展练习
（1）当加工台上有待加工工件时，设备立即进入加工状态，如果加工台上的传感器发生误动作，则增加了设备的不可靠性，应优化程序，解决问题。
（2）总结加工过程中可能出现的问题。
6.任务评价
任务评价见表4-17。
表4-17 任务评价
