3.4 加工单元PLC控制系统设计
3.4.1 工作任务
只考虑加工单元作为独立设备运行时的情况，本单元的按钮/指示灯模块上的工作方式选择开关应置于“单站方式”位置。具体的控制要求为：
1、初始状态：设备上电和气源接通后，滑动加工台伸缩气缸处于伸出位置，加工台气动手爪松开的状态，冲压气缸处于缩回位置，急停按钮没有按下。
若设备在上述初始状态，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1Hz 频率闪烁。
2、若设备准备好，按下启动按钮，设备启动，“设备运行”指示灯HL2常亮。当待加工工件送到加工台上并被检出后，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工作。
3、在工作过程中，若按下停止按钮，加工单元在完成本周期的动作后停止工作。HL2指示灯熄灭。
要求完成如下任务。
（1）规划PLC的I/O分配及接线端子分配。
（2）进行系统安装接线和气路连接。
（3）编制PLC程序。
（4）进行调试与运行。
3.4.2 PLC的I/O分配及系统安装接线
1、装置侧接线端口信号分配如表3-1所示
表3-1 加工单元装置侧的接线端口信号端子的分配
| 输入端口中间层 | 输出端口中间层 | ||||
| 端子号 | 设备符号 | 信号线 | 端子号 | 设备符号 | 信号线 |
| 2 | SC1 | 加工台物料检测 | 2 | 3Y | 夹紧电磁阀 |
| 3 | 3B1 | 工件夹紧检测 | 3 | ||
| 4 | 2B2 | 加工台伸出到位 | 4 | 2Y | 伸缩电磁阀 |
| 5 | 2B1 | 加工台缩回到位 | 5 | 1Y | 冲压电磁阀 |
| 6 | 1B1 | 加工压头上限 | |||
| 7 | 1B2 | 加工压头下限 | |||
| 8#～17#端子没有连接 | 6#～14#端子没有连接 | ||||
2、加工单元选用FX3U-32MR主单元，共16点输入和16点继电器输出。PLC的I/O信号表如表3-2所示，接线原理图如图3-11所示。
表3-2 加工单元PLC的 I/O信号表
| 输入信号 | 输出信号 | ||||||
| 序号 | PLC输入点 | 信号名称 | 信号来源 | 序号 | PLC输出点 | 信号名称 | 信号来源 |
| 1 | X000 | 加工台物料检测 | 装置侧 | 1 | Y000 | 夹紧电磁阀 | 装置侧 |
| 2 | X001 | 工件夹紧检测 | 2 | Y001 | |||
| 3 | X002 | 加工台伸出到位 | 3 | Y002 | 料台伸缩电磁阀 | ||
| 4 | X003 | 加工台缩回到位 | 4 | Y003 | 加工压头电磁阀 | ||
| 5 | X004 | 加工压头上限 | 5 | Y004 | |||
| 6 | X005 | 加工压头下限 | 6 | Y005 | |||
| 7 | X006 | 7 | Y006 | ||||
| 8 | X007 | 8 | Y007 | 正常工作指示 | 按钮/指示灯模块 | ||
| 9 | X010 | 9 | Y010 | 运行指示 | |||
| 10 | X011 | 10 | Y011 | ||||
| 11 | X012 | 停止按钮 | 按钮/指示灯模块 | ||||
| 12 | X013 | 启动按钮 | |||||
| 13 | X014 | 急停按钮 | |||||
| 14 | X015 | 单站/全线 | |||||
图3-11 加工单元PLC的I/O接线原理图
3.4.3 编写和调试PLC控制程序
1、编写程序的思路
加工单元工作流程与供料单元类似，也是PLC上电后应首先进入初始状态检查阶段，确认系统已经准备就绪后，才允许接收启动信号投入运行。但加工单元工作任务中增加了急停功能。为了使急停发生后，系统停止工作而状态保持，以便急停复位后能从急停前的断点开始继续运行，可以用二种方法，一是用条件跳转（CJ）指令实现，另一方法是用主控指令实现。这里暂且只讨论用跳转（CJ）指令实现的方法。
用条件跳转指令实现急停信号的处理的程序示意图如图3-12所示。图中，当急停按钮按下时，X014 OFF，跳转指令执行条件满足，程序跳转到指令所指定的指针标号P0开始执行。安排在跳转指令后面的步进顺控程序段被跳转而不再执行。
图3-12 急停信号处理的程序示意
由于执行CJ指令后，被跳转部分程序将不被扫描，这意味着，跳转前的输出状态（执行结果）将被保留，步进顺控程序段的状态将被保持，直到急停按钮复位后又继续工作。但须注意的是，如果急停恰好发生在S22步，正值冲压头压下。程序跳转后，压下状态将会保持下来，因此需要在FEND指令与END指令之间加上复位冲压头电磁阀的程序段。
急停按钮未按下时，X007 ON，程序按顺序执行，直到主程序结束指令FEND为止。
2、调试与运行
（1）调整气动部分，检查气路是否正确，气压是否合理，气缸的动作速度是否合理。
（2）检查磁性开关的安装位置是否到位，磁性开关工作是否正常。
（3）检查I/O接线是否正确。
（4）检查光电传感器安装是否合理，灵敏度是否合适，保证检测的可靠性。
（5）放入工件，运行程序看加工单元动作是否满足任务要求。
（6）调试各种可能出现的情况，比如在任何情况下都有可能加入工件，系统都要能可靠工作。
（7）优化程序。
3、问题与思考
（1）总结检查气动连线、传感器接线、I/O检测及故障排除方法。
（2）如果在加工过程中出现意外情况如何处理。
（3）思考如果采用网络控制如何实现？
（4）思考加工单元各种可能会出现的问题。
