8.3  工作任务的实现

8.3.1  设备的安装和调整

YL-335B各工作站的机械安装、气路连接及调整、电气接线等，其工作步骤和注意事项在前面各分项目中已经叙述过，这里不再重复。

系统整体安装时，必须确定各工作单元的安装定位，为此首先要确定安装的基准点，即从铝合金桌面右侧边缘算起。图7-38指出了基准点到原点距离（X方向）为310mm，这一点应首先确定。然后根据：①原点位置与供料单元出料台中心沿X方向重合。②供料单元出料台中心至加工单元加工台中心距离430mm。③加工单元加工台中心至装配单元装配台中心距离350mm。④装配单元装配台中心至分拣单元进料口中心距离560mm。即可确定各工作单元在X方向的位置。

由于工作台的安装特点，原点位置一旦确定后，输送单元的安装位置也已确定。

在空的工作台上进行系统安装的步骤是：

⑴ 完成输送单元装置侧的安装。包括直线运动组件、抓取机械手装置、拖链装置、电磁阀组件、装置侧电气接口等安装；以及抓取机械手装置上各传感器引出线、连接到各气缸的气管沿拖链的敷设和绑扎；连接到装置侧电气接口的接线；单元气路的连接等。

⑵ 供料、加工和装配等工作单元在完成其装置侧的装配后，在工作台上定位安装。它们沿Y方向的定位，以输送单元机械手在伸出状态时，能顺利在它们的物料台上抓取和放下工件为准。

⑶ 分拣单元在完成其装置侧的装配后，在工作台上定位安装。沿Y方向的定位，应使传送带上进料口中心点与输送单元直线导轨中心线重合，沿X方向的定位，应确保输送站机械手运送工件到分拣站时，能准确地把工件放到进料口中心上。

需要指出的是，在安装工作完成后，必须进行必要的检查、局部试验的工作，确保及时发现问题。在投入全线运行前，应清理工作台上残留线头、管线、工具等，养成良好的职业素养。

8.3.2  有关参数的设置和测试

   按工作任务书规定，电气接线完成后，应进行变频器、伺服驱动器有关参数的设定，并现场测试旋转编码器的脉冲当量。上述工作，已在前面各分项项目作了详细的介绍，这里不再重复。

8.3.3  人机界面组态

8.3.3.1 工程分析和创建

       根据工作任务，对工程分析并规划如下：

⑴ 工程框架：有2个用户窗口，即欢迎画面和主画面，其中欢迎画面是启动界面。1个策略：循环策略。

⑵ 数据对象：   各工作站以及全线的工作状态指示灯、单机全线切换旋钮、启动、停止 、复位按钮、变频器输入频率设定、机械手当前位置等。

⑶ 图形制作：

欢迎画面窗口：①图片：通过位图装载实现；②文字：通过标签实现；③按钮：由对象元件库引入。

主画面窗口：①文字：通过标签构件实现；②各工作站以及全线的工作状态指示灯、时钟：由对象元件库引入；③单机全线切换旋钮、启动、停止、复位按钮：由对象元件库引入；④输入频率设置：通过输入框构件实现；⑤机械手当前位置：通过标签构件和滑动输入器实现。

⑷ 流程控制：   通过循环策略中的脚本程序策略块实现。

进行上述规划后，就可以创建工程，然后进行组态。步骤是：在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮，建立“窗口0”、“窗口1”，然后分别设置两个窗口的属性。

8.3.3.2 欢迎画面组态

■ 建立欢迎画面

选中“窗口0”，单击“窗口属性”，进入用户窗口属性设置，包括：

①窗口名称改为“欢迎画面”，

②窗口标题改为：欢迎画面。

③在“用户窗口”中，选中“欢迎”，点击右键，选择下拉菜单中的“设置为启动窗口”选项，将该窗口设置为运行时自动加载的窗口

2、“欢迎画面”组态

■ 编辑欢迎画面

    选中“欢迎画面”窗口图标，单击“动画组态”，进入动画组态窗口开始编辑画面。

⑴ 装载位图：

    选择“工具箱”内的“位图”按钮，鼠标的光标呈“十字”形，在窗口左上角位置拖拽鼠标，拉出一个矩形，使其填充整个窗口。

在位图上单击右键，选择“装载位图”，找到要装载的位图，点击选择该位图，见图8-11，然后点击“打开”按钮，则图片该装载到了窗口。

图8-11

⑵ 制作按钮

单击绘图工具箱中“”图标，在窗口中拖出一个大小合适的按钮，双击按钮，出现如图8-12（a）的属性设置窗口。在可见度属性页中点选“按钮不可见”；在操作属性页中单击“按下功能”：打开用户窗口时候选择主画面，并使数据对象“HMI就绪”的值置1。

图8-12

⑶ 制作循环移动的文字框图

① 选择“工具箱”内的“标签”按钮，拖拽到窗口上方中心位置，根据需要拉出一个大小适合的矩形。在鼠标光标闪烁位置输入文字“欢迎使用YL-335B自动化生产线实训考核装备！”，按回车键或在窗口任意位置用鼠标点击一下，完成文字输入。

② 静态属性设置如下：文字框的背景颜色：没有填充；文字框的边线颜色为：没有边线；字符颜色：艳粉色；文字字体：华文细黑，字型：粗体，大小为二号。

③为了使文字循环移动，在“位置动画连接”中勾选“水平移动”，这时在对话框上端就增添“水平移动”窗口标签。水平移动属性页的设置如图8-13所示。

                                  图8-13  设置水平移动属性

设置说明如下：

• 为了实现“水平移动”动画连接，首先要确定对应连接对象的表达式，然后再定义表达式的值所对应的位置偏移量。图8-16中，定义一个内部数据对象“移动”作为表达式，它是一个与文字对象的位置偏移量成比例的增量值，当表达式“移动”的值为0时，文字对象的位置向右移动0点（即不动），当表达式“移动”的值为1时，对象的位置向左移动5点(-5),这就是说“移动”变量与文字对象的位置之间关系是一个斜率为-5的线性关系。

• 触摸屏图形对象所在的水平位置定义为：以左上角为座标原点，单位为象素点，向左为负方向，向右为正方向。TPC7062KS分辨率是800×480，文字串“欢迎使用YL-335B自动化生产线实训考核装备！”向左全部移出的偏移量约为-700象素,故表达式“移动”的值为+140。文字循环移动的策略是，如果文字串向左全部移出，则返回初始位置重新移动。

8.3.3.3 主画面组态

1、建立主画面

① 选中“窗口1”，单击“窗口属性”，进入用户窗口属性设置。

② 将窗口名称改为：主画面窗口标题改为：主画面；“窗口背景”中，选择所需要颜色。

2、定义数据对象和连接设备

■ 定义数据对象

各工作站以及全线的工作状态指示灯、单机全线切换旋钮、启动、停止 、复位按钮、变频器输入频率设定、机械手当前位置等，都是需要与PLC连接，进行信息交换的数据对象。定义数据对象的步骤：

⑴ 单击工作台中的“实时数据库”窗口标签，进入实时数据库窗口页。

⑵ 单击“新增对象” 按钮，在窗口的数据对象列表中，增加新的数据对象。

⑶ 选中对象，按“对象属性”按钮，或双击选中对象，则打开“数据对象属性设置” 窗口。然后编辑属性，最后加以确定。表8-4列出了全部与PLC连接的数据对象。

■ 设备连接

使定义好的数据对象和PLC内部变量进行连接，步骤如下：

⑴ 打开“设备工具箱”，在可选设备列表中，双击“通用串口父设备”，然后双击“三菱_FX系列编程口”。出现“通用串口父设备”，“三菱_FX系列编程口”。

⑵ 设置通用串口父设备的基本属性，如图8-16所示。

                                             图8-16

⑶双击“三菱_FX系列编程口”，进入设备编辑窗口，按表8-4的数据，逐个“增加设备通道”，如图8-17所示。

图8-17

3、主画面制作和组态

按如下步骤制作和组态主画面：

⑴ 制作主画面的标题文字、插入时钟、在工具箱中选择直线构件，把标题文字下方的区域划分为如图8-18所示的两部分。区域左面制作各从站单元画面，右面制作主站输送单元画面。

                                             图8-18

⑵ 制作各从站单元画面并组态。以供料单元组态为例，其画面如图8-22所示，图中还指出了各构件的名称。这些构件的制作和属性设置前面已有详细介绍，但“供料不足”和“缺料”两状态指示灯有报警时闪烁功能的要求，下面通过制作供料站缺料报警指示灯着重介绍这一属性的设置方法。

图8-19

        与其他指示灯组态不同的是：缺料报警分段点1设置的颜色是红色，并且还需组态闪烁功能。步骤是：在属性设置页的特殊动画连接框中勾选“闪烁效果”，“填充颜色”旁边就会出现“闪烁效果”页，如图8-23（a）所示。点选 “闪烁效果”页，表达式选择为“缺料_供料”；在闪烁实现方式框中点选“用图元属性的变化实现闪烁”；填充颜色选择黄色，如图中（b）所示。

图8-20

⑶ 制作主站输送单元画面。这里只着重说明滑动输入器的制作方法。步骤如下：

① 选中“工具箱”中的滑动输入器图标，当鼠标呈“十”后，拖动鼠标到适当大小。调整滑动块到适当的位置。

② 双击滑动输入器构件，进入如图8-21的属性设置窗口。

图8-21

按照下面的值设置各个参数：

“基本属性”页中，滑块指向：指向左（上）；

“刻度与标注属性”页中，“主划线数目”：11，“次划线数目”：2；小数位数：0；

“操作属性”页中，对应数据对象名称：手爪当前位置_输送；滑块在最左（下）边时对应的值：1100；滑块在最右（上）边时对应的值：0；

其它为缺省值。

        ③ 单击“权限”按钮，进入用户权限设置对话框，选择管理员组，按“确认”按钮完成制作。图8-22是制作完成的效果图。

图8-22

8.3.4  编写和调试PLC控制程序

YL-335B是一个分布式控制的自动生产线，在设计它的整体控制程序时，应首先从它的系统性着手，通过组建网络，规划通信数据，使系统组织起来。然后根据各工作单元的工艺任务，分别编制各工作站的控制程序。

8.3.4.1 规划通信数据

通过分析任务书要求可以看到，网络中各站点需要交换信息量并不大，可采用模式1的刷新方式。各站通信数据的位数据如表8-5所示。这些数据位分别由各站PLC程序写入，全部数据为N：N网络所有站点共享。

 

用于通信的数值数据只有一个，即来自触摸屏的频率指令数据传送到输送站后，由输送站发送到网络上，供分拣站使用。该数据被写入到字数据存储区的D0单元内。

8.3.4.2 从站单元控制程序的编制

YL-335B各工作站在单站运行时的编程思路，在前面各项目中均作了介绍。在联机运行情况下，由工作任务书规定的各从站工艺过程是基本固定的，原单站程序中工艺控制程序基本变动不大。在单站程序的基础上修改、编制联机运行程序，实现上并不太困难。下面首先以供料站的联机编程为例说明编程思路。

联机运行情况下的主要变动，一是在运行条件上有所不同，主令信号来自系统通过网络下传的信号；二是各工作站之间通过网络不断交换信号，由此确定各站的程序流向和运行条件。

对于前者，首先须明确工作站当前的工作模式，以此确定当前有效的主令信号。工作任务书明确地规定了工作模式切换的条件，目的是避免误操作的发生，确保系统可靠运行。工作模式切换条件的逻辑判断在上电初始化（M8002 ON）后即进行。图8-27是实现的梯形图。

图8-23  工作站初始化和工作方式确定

接下来的工作与前面单站时类似，即：①进行初始状态检查，判别工作站是否准备就绪。②若准备就绪，则收到全线运行信号或本站启动信号后投入运行状态。③在运行状态下，不断监视停止命令是否到来，一旦到来即置位停止指令，待工作站的工艺过程完成一个工作周期后，使工作站停止工作。梯形图如图8-24所示。

图8-24  

下一步就进入工作站的工艺控制过程了，即从初始步S0开始的步进顺序控制过程。这一步进程序与前面单站情况基本相同，只是增加了写网络变量向系统报告工作状态的工作。

其他从站的编程方法与供料站基本类似，此处不再详述。建议读者对照各工作站单站例程和联机例程，仔细加以比较和分析。

8.3.4.3 主站单元控制程序的编制

输送站是YL-335B系统中最为重要同时也是承担任务最为繁重的工作单元。主要体现在，①输送站PLC与触摸屏相连接，接收来自触摸屏的主令信号，同时把系统状态信息回馈到触摸屏。②作为网络的主站，要进行大量的网络信息处理。③需完成本单元的，且联机方式下的工艺生产任务与单站运行时略有差异。因此，把输送站的单站控制程序修改为联机控制，工作量要大一些。下面着重讨论编程中应予注意的问题和有关编程思路。

1、内存的配置

为了使程序更为清晰合理，编写程序前应尽可能详细地规划所需使用的内存。前面已经规划了供网络变量使用的内存，存储区的地址范围。在人机界面组态中，也规划了人机界面与PLC的连接变量的设备通道，整理成表格形式，如表8-6所示。

只有在配置了上面所提及的存储器后，才能考虑编程中所需用到的其他中间变量。避免非法访问内部存储器，是编程中必须注意的问题。

2、主程序结构

由于输送站承担的任务较多，联机运行时，主程序有较大的变动。

⑴ 每一扫描周期，须调用网络读写子程序和通信子程序。

⑵ 完成系统工作模式的逻辑判断，除了输送站本身要处于联机方式外，必须所有从站都处于联机方式。

⑶ 联机方式下，系统复位的主令信号，由HMI发出。在初始状态检查中，系统准备就绪的条件，除输送站本身要就绪外，所有从站均应准备就绪。因此，初态检查复位子程序中，除了完成输送站本站初始状态检查和复位操作外，还要通过网络读取各从站准备就绪信息。

⑷ 总的来说，整体运行过程仍是按初态检查→准备就绪，等待启动→投入运行等几个阶段逐步进行，但阶段的开始或结束的条件则发生变化。

⑸ 为了实现急停功能，程序主体控制部分需要放在主控指令中执行，即放在MC（主控）和MCR（主控复位）指令间。当顺控指令断开时，顺控内部的元件现状保持的有：累计定时器、计数器、用置位和复位指令驱动元件。变成断开的元件有：非累计定时器、用OUT指令驱动的元件。MC、MCR指令的具体使用方法和其它注意事项请参考FX3U编程手册。

以上是主程序编程思路，下面给出主程序清单，如图8-25各分图所示。

图8-25（a）通讯参数设置

图8-25（b）通讯诊断

图8-25（c）调用通讯子程序

图8-25（d）标志位复位的脉冲参数设置

图8-25（e）初始检测

图8-25（f） 启停控制、急停处理

图8-25（g）  状态指示等

3、“运行控制”子程序的结构

输送站联机的工艺过程与单站过程仅略有不同，需修改之处并不多。主要有如下几点：

⑴ 项目七工作任务中，传送功能测试子程序在初始步就开始执行机械手往供料站出料台抓取工件，而联机方式下，初始步的操作应为：通过网络向供料站请求供料，收到供料站供料完成信号后，如果没有停止指令，则转移下一步即执行抓取工件。

⑵ 单站运行时，机械手往加工站加工台放下工件，等待2秒取回工件，而联机方式下，取回工件的条件是收到来自网络的加工完成信号。装配站的情况与此相同。

⑶ 单站运行时，测试过程结束即退出运行状态。联机方式下，一个工作周期完成后，返回初始步，如果没有停止指令开始下一工作周期。

 由此，在项目七传送功能测试子程序基础上修改的运行控制子程序流程说明如图8-26所示。

图8-26  运行控制子程序流程说明

4、“通信”子程序

“通信”子程序的功能包括从站报警信号处理、转发（从站间、HMI）以及向HMI提供输送站机械手当前位置信息。主程序在每一扫描周期都调用这一子程序。

⑴报警信号处理、转发包括：

■ 供料站工件不足和工件没有的报警信号转发往装配站，为警示灯工作提供信息。

■ 处理供料站“工件没有”或装配站“零件没有”的报警信号

■ 向HMI提供网络正常/故障信息。

⑵ 向HMI提供输送站机械手当前位置信息由脉冲累计数除于100得到。

① 在每一扫描周期把以脉冲数表示的当前位置转换为长度信息（mm），转发给HMI的连接变量D2000。

② 当机械手运动方向改变时，相应改变高速计数器HC0的计数方式（增或减计数）。

③ 每当返回原点完成后，脉冲累计数被清零。