西门子模块6ES7222-1BF22-0XA8技术支持
1 引言
机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象。机械手可以完成许多工作，如搬物、装配、切割、喷染等等，应用非常广泛。应用PLC控制机械手实现各种规定的工序动作，可以简化控制线路，节省成本，提高劳动生产率。图1 是机械手搬运物品示意图。
图1 机械手搬物示意图
图中机械手的任务是将传送带A上的物品搬运到传送带B。为使机械手动作准确，在机械手的极限位置安装了限位开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5，对机械手分别进行抓紧、左转、右转、上升、下降动作的限位，并发出动作到位的输入信号。传送带A上装有光电开关SP，用于检测传送带A上物品是否到位。机械手的起、停由图中的起动按钮SB1、停止按钮SB2控制。
传送带A、B由电动机拖动。机械手的上、下、左、右、抓紧、放松等动作由液压驱动，并分别由六个电磁阀来控制。
2 机械手的动作流程
传送带B处于连续运行状态，故不需要用PLC控制。
机械手及传送带C 顺序动作的要求是：
1) 按下起动按钮SB1时，机械手系统工作。首先上升电磁阀通电，手臂上升，至上升限位开关动作；
2) 左转电磁阀通电，手臂左转，至左转限位开关动作；
3) 下降电磁阀通电，手臂下降，至下降限位开关动作；
4) 启动传送带A运行，由光电开关SP检测传送带A上有无物品送来，若检测到物品，则抓紧电磁阀通电，机械手抓紧，至抓紧限位开关动作；
5) 手臂再次上升，至上升限位开关再次动作；
6) 右转电磁阀通电，手臂右转，至右转限位开关动作；
7) 手臂再次下降，至下降限位开关再次动作；
8) 放松电磁阀通电，机械手松开手爪，经延时2秒后，完成一次搬运任务，然后重复循环以上过程。
9) 按下停止按钮SB2或断电时，机械手停止在现行工步上，重新起动时，机械手按停止前的动作继续工作。
根据对机械手的顺序动作要求，可以画出时序图如图2所示。由时序图可作出图3所示的机械手动作流程图。
图2 机械手佛那故作布序图
图3 机械手动作流程图
3 PLC选型及其I/O点编号分配
3.1 PLC的选型
由于机械手系统的输入/输出接点少，要求电气控制部分体积小，成本低，并能够用计算机对PLC进行监控和管理，故选用日本OMRON（立石）公司生产的多功能小型C20P主机。该机输入点为12，输出点为8。内部主要有：136个辅助继电器、16个特殊功能继电器、160个保持继电器、8个暂存继电器、48个定时/计数器、64个16位数据存贮器。
3.2 I/O点编号分配
根据图3所示的机械手动作流程图，可以确定电气控制系统的I/O点分配，如表1所示。
表1 机械手控制I/O分配表
根据图3流程图和表1的I/O分配表，可以编制出状态转移图如图4所示。
图4 机械手状态转移图
4 编程及程序运行
4.1 用步进指令编程
根据图4状态转移图，编制的步进梯形图程序如图5所示。
图5中，“全部输出禁止”部分的作用是在停止时禁止全部输出，使机械手停止在现行的工步上；重新起动时又能从停止前的工步继续动作。
在状态由HR010转移至HR000的条件中，增加了保持继电器的常闭触点
，其作用是：当机械手工作在某一中间工步时，若PLC断电或停止运行，机械手停止在中间工步上。PLC复电或重新投入运行后，由于保持继电器HR具有状态断电保护的功能，因此在重新起动时，中有某一个是断开的，使得HR000不能置位，机械手只能从停止前被置位的保持继电器的后续工步继续动作。
4.2 程序运行
按下起动按钮SB1，输入点0000为ON,则作为互锁条件的辅助继电器1000为ON，互锁指令IL接通，IL与ILC之间的线圈正常工作，“全部输出禁止”解除。若(抓图1)常闭触点都为ON，保持继电器HR000接通，输出点0503使上升电磁阀得电，手臂上升。当手臂上升到位时，上升限位开关使输入点0005闭合，保持继电器HR001 接通，HR000复位，输出点0501使左转电磁阀得电，手臂左转。......以后每当一步动作到位，限位条件满足时，状态转移，进行下一工步动作。当状态转移到HR008为ON时，输出点0506使放松电磁阀得电，机械手放松，同时定时器TIM00计时。当计时2秒到，状态又转移到HR000，程序又重新从工步开始循环。
停止时，按下停止按钮SB2，0001断开，辅助继电器1000为OFF，互锁指令断开，全部输出被禁止，但各保持继电器的状态是断电保护的，机械手停在现行的工步上。当重新按起动按钮时，互锁指令接通，停止前的输出被恢复，机械手继续在停止前某保持继电器为ON的工步动作。
在Step7中为S7 300/400创建字符串变量时，该变量所占用的字符长度总要比定义的字符串长度多出两个字节，如下图所示：
个字节用来显示该字符串的总长度，第二的字节用来显示该字符串的实际长度：
使用WinCCFlexible 监控整个字符串时，可直接选择WinCCFlexible中的字符串变量类型，关联的PLC变量首地址为字符串的首地址，不需要考虑偏移两个字节的问题，软件会自动处理。
创建监控该变量的IO域就可以了：
效果如下：
有人可能会问，WinCCFlexible中还有一个数据类型bbbbbbChar，如何使用它来监控字符串呢？我们可以使用bbbbbbChar类型变量来监控字符串中任意位置开始的任意长度的字符，如创建以下变量：
运行后，我们会发现bbbbbbChar变量显示字符串第2个字符开始的4个字符：
但如果为bbbbbbChar输入的字符数量少于定义的4个，字符串变量也会发生相应变化，这是由字符串的结束符机制造成的。
输出继电器用来把程序执行结果送到外部的执行元件，如电磁阀，接触器等。
从PLC输出到灯亮一般要15ms 左右。
为了满足工业控制领域对设备的高性能、高集成度以及提高维护性能的需求，欧姆龙公司近日推出了全新的具有高度扩展性的小型一体化可编程控制器SYSMACCPlH，这主要包括CPlH—X标准型、CPlH—XA模拟量内置型和CPlH—Y高速定位型等3种型号。CPlH集CS／CJ各功能为一体，通过内置的多种功能充实、强化了应用能力，并且缩短了追加复杂程序的设计时间。拥有了诸多的新增功能后，这款全新的小型PLC可应用于纺织、印刷等行业。
CPlH定位于小型机，但它却是基于CS／CJ（CJ是中型PLC平台）平台，因此具备了很多中型机的功能，如脉冲输出和模拟量输出等。CP1H扩展了多种I／O功能，如集成的高速脉冲输出功能，可标准搭载4轴；计数器功能可标准搭载4轴相位差方式；配备的通用USBl．1并联端口也可实现标准搭载；具有串行通讯端口，可自由选择RS232和RS485。另外，CP1H—XA还支持4通道输入／2通道输出的模拟量输入／输出功能。
CPlH的速度和处理功能很快，一条基本指令的处理时间仅为lus，其他性能还包括：内存盒，可收集程序和初始值数据，以便拷贝到其他设备上；7段LED的状态显示；电池不足运行，接通电源时，CPU内置的闪存可以保存和输出所有DM区的初始值。在软件方面，CPlH可缩短复杂程序设计的时间，采用操作简单的编程软件CX—Programmer，预置各种标准应用模块，可以简单的直接设定。
