（图三） 模拟量输入输出形式
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1-3 传感器元件 传感器的基本原理 传感器是将感受到的外界信息，按照一定的规律转换成所需的有用信 息的装置。它获取的信息可以是各种物理量。而转换的信息也有各种 形式如：电、光、温度、声、位移、压力等。物理量可以通过传感器 进行转换，但通常是将非电量或电量转换成易于处理和传输的电量。 传感器的核心部件是敏感元件，它是传感器中用来感知外界信息，并 转换成有用信号的元件。 本套MPS ( 模块化生产加工系统 ) 的控制单元对现场信号的采集和 上下站的通讯都是靠传感器来完成的，系统中工件位置和种类,气缸 活塞的位置,机械元件的位置,下一站发来的忙信号等各种信号被传感 器检测传送到控制单元，系统中用到的传感器大体上分为光电式传感 器、光纤式传感器、电感式传感器、电容式传感器等。 1、光电式传感器 光电式传感器是以光为信号的传感器，在光电式传感器中将光线产生 的变化转换为电信号输出，它具有非接触、响应快速、性能可靠等特 点，因此在工业中应用广泛. 光电式传感器分为漫射式传感器,反射式传感器,对射式传感器.



第三章 软件设计
3-1 STEP 7介绍 3-2 具体操作步骤介绍
自动装配生产线
第一章
基础知识
本章是实习的基础部分，对系统的最基本单元加以详细介绍，主要集 中介绍了所用器件的基本原理及组成结构，如S7-300、各种传感器、各 种执行单元，这是实习的基本要求，必须认真掌握。 费斯托工业自动化教学培训系统是一套包含工业自动化系统中不同程 度的复杂控制过程的教学培训装置。具有综合性、模块化及易扩充等特点。 在现代化工业生产中，自动化技术起着非常重要的作用。从基本的气动、 电气动、液压、电液压、传感器技术到可编程序控制器和总线系统，它们 都被广泛的应用。
本套模块化教学培训系统主要以气动元件为主，附加电动元件，总共 由8个站组成，两站通讯通过光电传感器完成。
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1-1
西门子S7-300
• 本套FESTO教学实验系统的电气控制部分均由可编程控制器来承 担，并且通过一个手动控制面板辅助PLC的控制。由于各个站的 控制原理基本相同，所以在选取PLC时可选用一种机型，即西门 子的S7-300系列。S7-300（PLC）是德国西门子公司在S5系列 PLC的基础上于1995年陆续推出的性价比较高的PLC系统。其中， S7-300由于其系统的优良特性，近年来被广泛应用于专用机床、 纺织机械、包装机械、通用机械等方面；在控制系统、机床、楼 宇自动化、电器制造工业等诸多领域也被广泛使用。S7-300提供 了多种性能的CPU和丰富且带有许多功能的I/O扩展模块，各种功 能模块可以非常好的满足和适应自动控制任务，使用户完全根据 实际应用选择合适的模块，而且控制任务增加时，可以对PLC进 行扩展，系统扩展灵活。 • S7—300具有高电磁兼容性和抗冲击性，使其具有很高的工业环 境适应性。 • S7—300结构简单，使用灵活而且易于维护，采用DIN标准导轨 安装，安装方便。背板集成在模块上，模块通过总线连接器相连， 使得更换模块变得十分简单。所有模块都具有可靠的接线端子， 信号模块和通信模块可以不受限制地插到任何一个槽位上，系统 可以自行组态。当用户的自控系统任务需要多于八个信号模块或 通讯处理器模块时，则可以扩展S7—300机架，扩展实现方便。

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S7—300是模块化的组合结构，根据应用对象的不同，可选用不同型 号和不同数量的模块，并可以将这些模块安装在同一机架（导轨）或 多个机架上。与CPU313配套的模块只能装在一个机架上，除了电源 模块、CPU模块和接口模块外，一个机架上最多只能安装8个信号模 块或功能模块。 CPU314/315/315—2DP最多可扩展4个机架，IM360/IM361接 口模块将S7—300背板总线从一个机架连接到下一个机架。 中央处理单元总是在0号架的二号槽位上，1号槽安装电源模块，3 号槽安装接口模块。4—11号槽，可自由分配信号模块、功能模块和 通讯模块。需要注意的是，槽位号是相对的，每一机架的导轨并不存 在物理的槽位。 由于该套FESTO教学实验系统控制原理简单，因此八个站的PLC均为 单机作业，也不需要扩展功能模块，PLC之间也没必要网络通讯。所 以每个站的PLC只由最基本的中央处理单元（CPU）、电源模块 （PC）、信号模块（SM）组成。
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• S7—300是模块化的组合结构，根据应用对象的不同，可选用不 同型号和不同数量的模块，并可以将这些模块安装在同一机架 （导轨）或多个机架上。与CPU313配套的模块只能装在一个机 架上，除了电源模块、CPU模块和接口模块外，一个机架上最多 只能安装8个信号模块或功能模块。 • CPU314/315/315—2DP最多可扩展4个机架， IM360/IM361接口模块将S7—300背板总线从一个机架连接到 下一个机架。 • 中央处理单元总是在0号架的二号槽位上，1号槽安装电源模块， 3号槽安装接口模块。4—11号槽，可自由分配信号模块、功能模 块和通讯模块。需要注意的是，槽位号是相对的，每一机架的导 轨并不存在物理的槽位。 • 由于该套FESTO教学实验系统控制原理简单，因此八个站的PLC 均为单机作业，也不需要扩展功能模块，PLC之间也没必要网络 通讯。所以每个站的PLC只由最基本的中央处理单元（CPU）、 电源模块（PC）、信号模块（SM）组成。
目录


第一章 基础知识
1-1西门子S7-300 1-2 西门子S7-300 1-3 传感器元件 1-4 电动和气动元件部分


第二章 系统各站工艺介绍
2-1 供料站（第一站） 2-2 检测站（第二站） 2-3 加工站（第三站） 2-4 提取站（第四站） 2-5 缓冲站 (第五站） 2-6 机械手 (第六站） 2-7 组装站 (第七站） 2-8分类站（第八站）
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1、装载存储器 装载存储器位于SIMATIC微存储卡（MMC）中。其容量与MMC的容 量相符合。用于保存代码块和数据块以及系统数据（组态、连接和模 板参数等）。标记有与运行时间无关的块，不能保存在装载存储器中。 也可以将项目的整个组态数据保存在MMC中。 注意：装载存储器（MMC）中的程序数据必须为记忆性保存。当装 入时即写入MMC，并可防止电源故障和存储器复位。因此，装入用 户程序以及CPU 313C的操作只能使用插入的MMC 2、工作存储器 集成的CPU工作存储器不能扩展，它只能用于处理代码数据和用户数 据。只能在主存储器中和系统存储器中处理程序。当插入MMC时， 可以保存CPU的主存储器内容；断电时，你的数据就保存在MMC存 储器中。因此数据块的内容基本上被永久保留 3、系统存储器（RAM） 集成的CPU系统存储器不能扩展，它包括：存储位、计时器和计数器 的地址区、I/O过程映象区局域数据。在组态中（CPU属性、记忆性 选项）可以指定存储位、计时器和计数器的那一部分具有记忆功能， 并在重新启动时使用“0”初始化。一般地，
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一、CPU313C CPU313C是一款结构简单、成本低廉、程序存储器较大的PLC。适 用于对速度要求较高、程序较大的小型控制系统。CPU313C是一款 紧凑型的处理器，带有集成的数字量和模拟量的输入和输出，其中数 字量输入、输出分别为24点、16点。运行时需要存储器卡MMC。 CPU313内置12KB的RAM，其装载存储器为内置20KB的RAM，可 用存储器卡扩充装载存储器，最大容量可为4MB的EEPROM（电擦 除可编程只读存储器），指令执行速度为600ns/二进制指令。最小 单位操作时间0.1ms到0.2ms,扩展模块只能装在一个机架上，通信 接口为MPI接口。 CPU313C的存储器可分为三个区域：装载存储器（MMC）、工作存 储器、系统存储器。 诊断缓冲器、MPI 地址（和传输速率）以及运行小时计数器都被写入 具有记忆功能的CPU存储器中。MPI地址和传输速率的记忆功能确保 了即使在掉电、存储器复位或通讯参数丢失时，CPU也仍能进行通讯 （例如拆除MMC或通讯参数删除）
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二、PS307电源模块 PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。PS307是西门 子公司为7-300专配的DC24V电源。PS307系列除输出额定电流不 同外（2、5、10A），其工作原理和参数都一样。本系统使用的电源 是独立的开关电源，不仅可提供多路独立的电压供内部电路使用，而 且还可为输入设备提供标准电源。 三、输入输出模块（SM） PLC对外功能主要是通过各类接口模块的外接线，实现对工业设备和 生产过程的检测与控制。通过各种输入输出接口模块，PLC既可检测 到所需的过程信息，又可将处理结果传送给外部过程，驱动各种执行 机构，实现工业生产过程的控制。通过输入模块单元，PLC能够得到 生产过程的各种参数；通过输出模块单元，PLC能够把运算处理的结 果送至工业过程现场的执行机构实现控制。实际生产中的信号电平多 种多样，外部执行结构所需电流也是多种多样，而PLC的CPU所处理 的只能是标准电平，由于输入输出模块单元与工业过程现场的各种信 号直接相连，这就要求它有很好的信号适应能力和抗干扰性能。因此， 在输入输出模块单元中，一般均配有电平转换、光耦合器、滤波等电 路，以实现外部现场各种信号与系统内部统一信号的匹配和信号的正 确传送，PLC正是通过这种接口实现了信号电平的转换。
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1-2 西门子S7-300
本套FESTO教学实验系统的电气控制部分均由可编程控制器来承担， 并且通过一个手动控制面板辅助PLC的控制。由于各个站的控制原理 基本相同，所以在选取PLC时可选用一种机型，即西门子的S7-300 系列。S7-300（PLC）是德国西门子公司在S5系列PLC的基础上于 1995年陆续推出的性价比较高的PLC系统。其中，S7-300由于其系 统的优良特性，近年来被广泛应用于专用机床、纺织机械、包装机械、 通用机械等方面；在控制系统、机床、楼宇自动化、电器制造工业等 诸多领域也被广泛使用。S7-300提供了多种性能的CPU和丰富且带 有许多功能的I/O扩展模块，各种功能模块可以非常好的满足和适应 自动控制任务，使用户完全根据实际应用选择合适的模块，而且控制 任务增加时，可以对PLC进行扩展，系统扩展灵活。 S7—300具有高电磁兼容性和抗冲击性，使其具有很高的工业环境适 应性。 S7—300结构简单，使用灵活而且易于维护，采用DIN标准导轨安装， 安装方便。背板集成在模块上，模块通过总线连接器相连，使得更换 模块变得十分简单。所有模块都具有可靠的接线端子，信号模块和通 信模块可以不受限制地插到任何一个槽位上，系统可以自行组态。当 用户的自控系统任务需要多于八个信号模块或通讯处理器模块时，则 可以扩展S7—300机架，扩展实现方便。