KNTPJS3机械手综合实训装置实验指导书.doc

KNT-PJS3机械手综合实训装置实验指导书

目 录

使用说明及注意事项 3

实验一、设备的认识 4

实验二、编程软件的使用 24

实验三、手动控制 50

实验四、自动控制 76

使用说明及注意事项
1、安全注意事项
1）上机实训前必须认真仔细阅读实验指导书。
2）严禁散落长发、衣冠不整操作设备。
3）安装设备时注意不要损坏各种阀件及气动元件。
4）请勿使用损坏的插座或电缆，以免发生触电及火灾。
5）安装时请在清洁平坦的位置，以防发生意外事故。
6）请使用额定电压，以防发生意外事故。
7）必须使用带有接地端子的多功能插座,确认主要插座的接地端子有没有漏电，导电。
8）为了防止机械的差错或故障，请不要在控制器和电磁阀附近放置磁性物品。
9）设备的安装或移动时，请切断电源。
2、使用注意事项
1）长时间不使用设备时请切断电源。
2）在光线直射, 灰尘, 震动, 冲击严重的场所请勿使用。
3）在湿度较大或容易溅到水的场所, 以及导电器械, 易燃性物品附近请勿 使用。
4）请勿用湿手触摸电源插头.防止触电或火灾。
5）用户在任意分解, 修理, 改造下无法享有正常的保修权利。
6）注意切勿将手以及衣物夹进电机或气缸操作部位。

实验一 设备的认识
一、实验目的
1、了解KNT-PJS3气动机械手实训装置的基本组成及可实现的功能；
2、了解各机械运动执行单元的构造和工作原理；
3、了解电气控制电路的组成及各元气件的功能；
4、了解气动控制回路的组成及各气动元件的功能；
二、实验设备
1、KNT-PJS3气动机械手实训装置；
2、辅助设备及工具；
三、实验内容
1、KNT-P301气动机械手实训装置简述
该装置可自动实现产品的出仓，产品输送，产品的搬运，然后按产品材质属性分别入仓的功能，实训装置的机械结构设计贴近工业自动化模块化生产线上的实用气动机械手，实训装置使用的电机、电气控制元件、检测定位传感器件、气动元件、气动控制元件、压缩空气减压净化器件等都与工业现场使用的器件相同，实训装置融机械设计制造、电气控制、电机拖动、传感器、气动控制、PLC编程及应用技术等在一起，学生可以把以前所学的单科理论知识，在这里得到全面综合的实践认识，提高实践和动手能力，提高所学技术在生产实践中的应用水平。
2、KNT-P301气动机械手实训装置的组成
该实训装置主要有机械运动，电气电路，气动回路和实训桌四部分所组成。如图1-1所示。
1）机械运动部分：该部分主要由供料、传送带及材质检测、机械手和堆料仓四个单元所组成。
2）电气电路部分：该部分主要由断路器、开关电源、PLC、步进电机及驱动器、直流电机、控制盒、继电器、传感器等所组成。
3）气动回路部分：该部分主要由减压阀与空气过滤器、电磁阀、推料汽缸、升降汽缸，爪手汽缸等所组成。
4）实训桌：实训桌主要有铝型材台面板、铝型材桌脚架和滑轮等所组成。
图1-1 KNT-PJS3气动机械手实训装置图
3、机械运动部分各单元构造、功能及工作原理
机械运动部分各单元的位置分布，如图1-2所示。
1）供料单元
a 结构：供料单元是由柱形管铝材供料仓、铝材工件滑道和推料汽缸构成。
b 功能：是将工件从供料仓内推到传送带上。
c 工作原理：首先设在供料仓上的工件有无检测传感器检测仓内是否有工件，如果有工件，推料汽缸动作，汽缸活塞杆伸出将工件沿着滑道推倒传送带上，然后自动收回，等收到下一个推料命令后，再次动作。
3
2
1

4
图1-2 机械运动单元布置图
2）传送带及材质检测单元
a 结构：由皮带传动轮、铝型材传动轮固定杠、皮带、工件阻挡件和材质检测传装置（电感型接近传感器）等够成。皮带传动轮由直流电机驱动。
b 功能：是将工件传送到机械爪手可以抓到的 位置，同时对工件的材质进行检测。
c 工作原理：当工件被推到传送带上后，传送带开始运行，皮带托着工件经过材质检测装置时，检测装置对其材质进行检测，并将检测结果传给主控单元PLC，传送带继续运行，直到工件撞到阻挡件传送带停止运行，设在阻挡件上的工件检测传感器把工件已到的信息传给主控单元PLC。
3）机械手
a 结构：由爪手（既气爪）、升降臂（既升降汽缸活塞杆）、铝型材制作的旋转臂（在水平面旋转）等组成。爪手的张合由爪手汽缸驱动，爪手汽缸固定在升降汽缸活塞杆端头，活塞杆伸缩带动爪手完成上升、下降动作，升降汽缸固定在旋转臂端头，旋转臂转动同样也带着爪手在水平面上顺时针或逆时针转动。
b 功能：是将不同材质的工件搬到对应的堆料仓内。
c 工作原理：当主控单元PLC接到工件已到位信号，控制旋转臂转动，到位（工件垂直上方位置）后停止转动，升降汽缸动作爪手开始下降，同时爪手汽缸动作，爪手张开，到位（适合抓取工件位置）停止下降，爪手汽缸动作，爪手开始收拢将工件抓牢后升降汽缸动作，爪手抓着工件上升到位后停止上升，旋转臂开始反向转动，到和该工件材质相对应的堆料仓位（堆料仓垂直上方位置）后停止转动，升降汽缸再次动作，爪手抓着工件开始下降到位（适合释放工件位置）后，爪手汽缸动作，爪手张开，工件自然落到堆料仓内。到此机械手完成了工件搬运任务后，爪手收拢，升降臂上升，旋转臂转动回到初始位置，准备搬运下个工件。
4）堆料仓
a 结构：由两个铝材加工的柱型管堆料仓和一个铝材加工的工件出仓滑道所组成。
b 功能：用来堆放两种不同材质的工件。
c 工作原理：机械手将工件搬到柱型管堆料仓上方，爪手松开，工件沿着管内壁自由落进仓内。
4、电气电路部分各器件的功能及作用
电气电路各电器元件的位置分布图，如图1-3所示。
1）小型断路器：实训装置电源总开关，具有漏电、短路和过电流保护功能。
2）开关电源：将交流220V转换为直流24V供中间继电器、步进电机驱动器、电磁阀等弱电电路使用。
3）继电器：控制电机的输入电源和自动/手动工作模式切换等。
4）PLC：采用西门子CPU226（6ES7216-2AD23-OXB8）主机模块。
5）步进电机驱动器：采用SWT-225M型步进电机驱动器，驱动旋转臂的驱动电机M2。
6）接线端子：连接各电器元件的接线端作为转接器使用。
7）走线槽：电器元件到端子及电器元件与电器元件之间的连接线都从走线槽里走。
图1-3 电器元件分布图
8）按钮控制盒，包括如下功能按钮，如图1-4所示。
A 启动按钮：分拣系统运行启动控制按钮（SB5）；
B 停止按钮：分拣系统运行停止控制按钮（SB6）；
C复位按钮：手动/自动运行前必须对系统进行复位，复位后再进行具体的控制操作（SB7）；
D 紧急停止按钮：在运行过程中遇到突发异常事件，可按下急停按钮，停止运行，并保持自锁状态，此时如果按启动按钮是不会运行的，只有急停按钮解锁复位后，才能从新启动运行（ES1）
E 手动/自动工作模式选择旋钮：工作模式切换旋钮（SA1）；
G
E
F

I
H
B
A

K
J
D
C
图1-4 按钮控制盒图

F 左转 停 右转旋钮：是手动控制模式下控制旋转臂顺时针或逆时针转动的控制旋钮（SA2）；
G 推料控制按钮：手动控制模式下控制推料汽缸推料的按钮（SB1）；
H 传送控制按钮：手动控制模式下控制传送带运行按钮（SB2）；
I 升降控制按钮：手动控制模式下控制爪手上升或下降的按钮（SB3）；
J 气爪控制按钮：手动控制模式下控制爪手张或合的按钮（SB4）；
K 电源指示灯：作为实训装置DC24V电源的指示灯（H1）
其中（A）至（J）项接入PLC，（K）为DC24V电源的指示灯。
驱动旋转臂旋转的步进电机M2和驱动传送带运动的直流电机M1都安装在各自的驱动机械结构件上，传感器也安装在各个机械单元的相关位置上。
5、气动回路各器件的功能及作用
气动回路各器件的分布，以气路图来加以说明，如图1-5所示。
图1-5 气路连接图
1）减压阀与空气过滤器：减压阀的主要作用是将气源送来的高压压缩空气进行减压，把高压气压变成压力适合汽缸工作的气压，空气过滤器的主要作用是将压缩空气中的水分除去，将直径超过允许范围颗粒物及灰尘等过滤掉，保证汽缸良好的工作，延长汽缸使用寿命。
2）单电控二位五通电磁阀：控制爪手的升降汽缸，控制爪手上升或下降。
3）单电控二位五通电磁阀：控制推料汽缸活塞杆伸缩完成推料作业。
4）单电控二位五通电磁阀：控制气爪汽缸从而控制爪手张合，实现抓取或释放工件。
5）推料汽缸：是将工件从供料仓推到传送带上的动力源。
6）爪手升降汽缸：是驱动爪手上升或下降的动力源。
7）爪手汽缸：是驱动爪手张合的动力源。
6、实训桌的功能和作用
实训桌的主要功能是承重和支撑，该实训装置的实训桌全部用铝型材加工，机械强度好、重量轻，美观实用，桌面台板上铝型材的T型槽可以很方便地安装、拆卸机械构件和电气元气件，另外实训桌桌脚上还装有滑轮，使实训设备的移动变的十分便捷。如图1-6所示。

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1

3
图1-6 实训桌图
1）实训桌台板：采用优质铝型材加工制作。
2）实训桌脚：采用优质铝型材加工制作。
3）滑轮：高承重万向滑轮。
7、主要电气、气动元件功能说明
1）PLC功能及技术参数
西门子S7-200系列PLC，是超小型化的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。S7-200 PLC的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的控制功能。S7-200PLC可提供4个不同的基本型号与8种CPU可供选择使用。
KNT-PFJ3分拣实训装置使用的是S7-200 CPU226（6ES7216-2AD22-OXB8） PLC集成24路输入/16路输出共40个数字量I/O 点。可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O 点或35路模拟量I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。
a CPU 226 CN 技术数据，如表1-1所示
表1-1 CPU 226 CN 技术数据
描 述
CPU 226 CN DC/DC/DC
CPU 226 CN AC/DC/
继电器
物理特性
尺寸 (W X H X D)
重量
功耗
196 x 80 x 62 mm
 550 g
 11 W
196 x 80 x 62 mm
 660 g
 17 W
存储器特性
程序存储器
在线程序编辑时
非在线程序编辑时
数据存储器
装备(超级电容)

(可选电池)

16384 bytes
 24576 bytes
10240 bytes
100小时/典型值(40°C时最少70小时)
 200天/典型值

16384 bytes
 24576 bytes
10240 bytes
100小时/典型值(40°C时最少70小时)
 200天/典型值
I/O特性
本机数字量输入
本机数字量输出
本机模拟量输入
本机模拟量输出
数字I/O映象区
模拟I/O映象区
允许最大的扩展I/O模块
允许最大的智能模块
脉冲捕捉输入
高速计数器
    总数
    单相计数器
    两相计数器
脉冲输出
24 输入
16 输出
无
无
256 (128输入/128输出)
64(32输入/32输出)
7个模块
7个模块
24

6个
6，每个30KHz
4，每个20KHz
2个20KHz(仅限于DC输出)
24 输入
16 输出
无
无
256 (128输入/128输出)
64(32输入/32输出)
7个模块
7个模块

24
6个
6，每个30KHz
4，每个20KHz
2个20KHz(仅限于DC输出)
常规特性
定时器总数
    1ms
    10ms
100ms
计数器总数

内部存储器位掉电保持

时间中断
边沿中断
模拟电位器
布尔量运算执行时间
时钟
卡件选项
256个
4个
16个
236个
256(由超级电容或电池备份)
256(由超级电容或电池备份)
112(存储在EEPROM)
2个1ms分辨率
4个上升沿和/或4个下降沿 2个8位分辨率
0.22μs
内置
存储卡和电池卡
256个
4个
16个
236个
256(由超级电容或电池备份)
256(由超级电容或电池备份)
112(存储在EEPROM)
2个1ms分辨率
4个上升沿和/或4个下降沿 2个8位分辨率
0.22μs
内置
存储卡和电池卡
集成的通信功能
接口
PPI, DP/T波特率
自由口波特率
每段最大电缆长度

最大站点数

最大主站数
点到点(PPI主站模式)
MPI连接
2个RS-485接口
9.6, 19.2和187.5kbaud
1.2kbaud 至 115.2kbaud
使用隔离的中继器：187.5kbaud可达1000米，38.4kbaud可达1200米
未使用隔离中继器：50米
每段32个站，每个网络126个站
32
是(NETR / NETW)
共4个，2个保留
(1个给PG，1个给OP)
2个RS-485接口
9.6, 19.2和187.5kbaud
1.2kbaud 至 115.2kbaud
使用隔离的中继器：187.5kbaud可达1000米，38.4kbaud可达1200米
未使用隔离中继器：50米
每段32个站，每个网络126个站
32
是(NETR / NETW)
共4个，2个保留
(1个给PG，1个给OP)
电源特性
输入电源
输入电压
输入电流

冲击电流
隔离(现场与逻辑)
保持时间(掉电)
保险(不可替换)
20.4 至 28.8 VDC
150mA  (仅CPU，24 VDC)
1050mA  (最大负载，24 VDC)

12A，28.8 VDC时
不隔离
10ms ，24 VDC时
3A，250 V时慢速熔断
85 至 264 VAC(47 至 63 Hz)
80/40mA (仅CPU，120/240 VAC)
320/160mA (最大负载，120/240 VAC)
20A ，264 VAC时
1500 VAC
 20 / 80ms，120/240 VAC时
 2A，250 V时慢速熔断
24 VDC传感器电源
传感器电压
电流限定
纹波噪声
隔离(传感器与逻辑)
L+ 减5V
1.5A峰值，终端限定非破坏性
来自输入电源
非隔离
20.4 至 28.8 VDC
1.5A峰值，终端限定非破坏性
小于1 V峰分值
非隔离
数字量输入特性
本机集成数字量输入点数
输入类型

额定电压
最大持续允许电压
浪涌电压
逻辑1信号 (最小)
逻辑0信号 (最大)
输入延迟
连接2线接近开关传感器(Bero)
允许漏电流最大
隔离(现场与逻辑)
光电隔离
隔离组
高速输入速率
高速计数器逻辑1=15 – 30 VDC
高速计数器逻辑1=15 – 26 VDC
同时接通的输入
电缆长度最大
屏蔽

非屏蔽
24输入
漏型/源型 (IEC 类型1/漏型)
24 VDC，4mA典型值时
30V DC
35V DC，0.5秒
15 VDC，2.5mA
 5 VDC，1mA
可选(0.2至12.8ms)

1mA

是
500 VAC，1分钟
见接线图

20KHz(单相) ，  10KHz(两相)
30KHz(单相) ，   20KHz(两相)
所有

500米(标准输入)
50米(高速计数器输入)
300米(标准输入)
24输入
漏型/源型 (IEC 类型1/漏型)
24 VDC，4mA典型值时
30V DC
35V DC，0.5秒
15 VDC，2.5mA
 5 VDC，1mA
可选(0.2至12.8ms)

1mA

是
500 VAC，1分钟
见接线图

20KHz(单相) ，  10KHz(两相)
30KHz(单相) ，   20KHz(两相)
所有

500米(标准输入)
50米(高速计数器输入)
300米(标准输入)
数字量输出特性
本机集成数字量输出点数
输出类型
额定电压
电压范围
浪涌电流(最大)
逻辑1(最小)
逻辑0(最大)
每点额定电流(最大)
每个公共端的额定电流(最大)
漏电流(最大)
灯负载(最大)
感性嵌位电压
接通电阻(接点)
隔离
光电隔离(现场到隔离)
逻辑到接点
电阻(逻辑到接点)
隔离组
16输出
固态 - MOSFET(源型)
24 VDC
20.4至 28.8 VDC
8A，100ms
20 VDC，最大电流
0.1 VDC，10KΩ 负载
0.75A
6 A

10mA
5 W
L+ 减48 VDC，1W功耗
0.3 Ω典型值(0.6Ω最大值)

500 VAC，1分钟
-
-
见接线图
16输出
干触点
24VDC或250VAC
5至30V DC或5至250V AC
5A，4s (10%工作 率时)
-
-
2.0A
10A

-
30 W DC；200 W AC
-
0.2 Ω(新的时候最大值)

-
1500 VAC，1分钟
100 MΩ
见接线图
延时(最大)
断开到接通

接通到断开

切换
脉冲频率(最大)
机械寿命周期
触点寿命
同时接通的输出

两个输出并联
电缆长度(最大)
屏蔽
非屏蔽

2μs(Q0.0, Q0.1)，15μs(其它)
10μs(Q0.0, Q0.1)，130μs(其它)
-
20KHz(Q0.0和Q0.1)
-
-
55°C时，所有的输出(水平安装)
45°C时，所有的输出(垂直安装)
是，仅输出同组时

500米
150米

-
-

10ms
1Hz
10,000,000(无负载)
100,000(额定负载)
55°C时，所有的输出(水平)
45°C时，所有的输出(垂直)
否

500米
150米

b CPU 226 CN DC/DC/DC 端子连接图，如图1-7所示。
图1-7 CPU 226 PLC接线图
2）步进电机驱动器功能及参数
SWT-225M是2.5A细分步进驱动器，适合驱动42-57型各种品牌的两相混合式步进电机。由于采用新型的双极性恒流斩波驱动技术，使用同样的电机时可以比其它驱动方式输出更大的速度和功率。其细分功能使步进电机运转精度提高，振动减小，噪声降低。此驱动器还具有其它许多理想特点，例如：单电源供电、光隔离输入、细分精度1-8倍。每秒两万次的斩波频率，可以消除驱动器中的斩波噪声。另一有用的功能是静止自动减流：当电机处于停止状态时，输出电流可自动降至较低值，从而减少电机和驱动器的发热。静止电流值可由用户视具体应用自由设定。
a 适用范围及特点
适合各种中小型自动化设备和仪器，例如：雕刻机、贴标机、切割机、激光照排、绘图仪、数控机床、拿放装置等。具有低振动、小噪声、高精度、高速度等特点。步进驱动器实物如图1-8所示。
图1-8 步进电机驱动器实物图
b 技术参数，如表1-2、表1-3、表1-4、表1-5所示。

表1-2 电气规格
说 明
SWT-225M
最小值
典型值
最大值
输出电流（A）
0.39A
-
2.5
输入电源电压（VDC）
12
24
32（含纹波）
逻辑输入电流（mA）
7
10
16
步进脉冲响应频率（KHZ）
0
-
100
绝缘电阻（MΩ）
500
-
-
表1-3 电流及细分设定
　　　 电流设定
电流值
SW4
SW5
0．5A
OFF
OFF
1．0A
OFF
ON
1．5A
ON
OFF
2．5A
ON
ON

细分设定
细分倍数
步数/圈(1.8°/整步)
SW2
SW3
1
200
ON
ON
2
400
OFF
ON
4
800
ON
OFF
8
1600
OFF
OFF
全流/半流设定 SW1:ON=全流 SW1:0FF=半流
表1-4 P1弱电接线信号描述
信 号
功 能
PUL
单脉冲控制方式时为脉冲控制信号，此信号上升沿有效，每当脉冲由低变高是电机走一步；
双脉冲控制方式时为正转脉冲信号，脉冲上升沿有效。
DIR
单脉冲控制方式时为方向控制信号，TTL电平驱动，用于改变电机转向
双脉冲控制方式时为反转脉冲信号，脉冲上升沿有效
OPTO
光耦驱动电源
ENA
使能信号：禁止或允许驱动器工作，低电平禁止
表1-5 P2强电接口描述
信 号
功 能
GND
直流电源地
+V
直流电源正级，+12V-+32V间任何值均可，推荐值+24VDC。
OPTO
电机A相。A+、A-互调，可更换一次电机运转方向。
ENA
电机B相。B+、B-互调，可更换一次电机运转方向。

c 步进电机驱动器及步进电机接线图，如图1-9所示。
图1-9步进电机驱动器及步进电机接线图
3)光纤放大器：具有1mS以下高应答速度，灵敏度调节有粗、精两种调解和依据配线转换 Light ON/Dark ON方式，为追求高信赖性，内装输出端超电流保护线路及电源逆连接保护线路，适合小型物体检查、防爆用(Fiber part)。如图1-10所示。
图1-10光纤放大器实物图
节流阀A
节流阀B
3)气缸、节流阀及磁感应接近开关：为了使气缸的动作平稳可靠，气缸的作用气口都安装了限出型气缸截流阀。气缸截流阀的作用是调节气缸的动作速度。截流阀上带有气管的快速接头，只要将合适外径的气管往快速接头上一插就可以将管连接好了，使用时十分方便。如图1-11所示。
图1-11 双作用气缸实物图与节流阀剖视图
图1-11是一个双动气缸装有两个限出型气缸节流阀的连接和调节原理示意图，当调节节流阀A时，是调整气缸的伸出速度，而当调节节流阀B时，是调整气缸的缩回速度。
图1-12 气缸原理示意图
气缸两端分别有缩回限位和伸出限位两个极限位置，这两个极限位置都分别装有一个磁感应接近开关，如图1-13所示。磁感应接近开关的基本工作原理是：当磁性物质接近传感器时，传感器便会动作，并输出传感器信号。若在气缸的活塞（或活塞杆）上安装上磁性物质，在气缸缸筒外面的两端位置各安装一个磁感应式接近开关，就可以用这两个传感器分别标识气缸运动的两个极限位置。当气缸的活塞杆运动到哪一端时，哪一端的磁感应式接近开关就动作并发出电信号。在PLC的自动控制中，可以利用该信号判断推料及顶料缸的运动状态或所处的位置，以确定工件是否被推出或气缸是否返回。在传感器上设置有LED显示用于显示传感器的信号状态，供调试时使用。传感器动作时，输出信号“1”，LED亮；传感器不动作时，输出信号“0”，LED不亮。传感器（也叫做磁性开关）的安装位置可以调整，调整方法是松开磁性开关的紧定螺钉，让磁性开关在气缸的滑轨里滑动，到达指定位置后，再旋紧紧定螺钉。
图1-13 磁感应接近开关
4）气爪：该器件用于步进机械手用来驱动爪指，实现工件的抓取与释放，其食物如图1-14所示。
图1-14 机械手气爪实物图
气爪基本参数,如表1-6所示。
表1-6气爪基本参数表
夹持外径时的夹持力，当Ø16-Ø25夹持点距离L=20mm；当Ø32-Ø63夹持点距离L=30mm。夹持点距离表示方法，如图1-15所示。
图1-15 气爪夹持外径与夹持点距离图
5）电磁阀组：就是将多个阀与消声器、汇流板等集中在一起构成的一组控制阀的集成，而每个阀的功能是彼此独立的。气动机械手气动回路中共使用了3个单电控二位五通电磁阀，集中安装在汇流板上，汇流板中两个排气口末端均连接了消声器，消声器的作用是减少压缩空气在向大气排放时的噪声。阀组的结构如图1-16所示。

气管接口
消声器
电磁阀
手动换向、加锁钮
电源接线座
图1-16电磁阀组图汇流板

接线座
气管接口
手动换向、加锁钮
6）单电控二位五通电磁阀：当电磁阀线圈加上电控信号时，阀芯在电磁力作用下被拉出，在无电控信号时，阀芯在弹簧力的作用下会被复位，以实现压缩空气的换向与控制。图1-17所示。
图1-17 单电控二位五通电磁阀剖视图、表示符号图及实物图、

7）过滤减压阀：气源处理组件及其实物与回路原理图分别如图1-18、图 1-19所示。气源处理组件是气动控制系统中的基本组成器件，它的作用是除去压缩空气中所含的杂质及凝结水，调节并保持恒定的工作压力。该气源处理组件的气路入口处安装一个快速气路开关，用于关闭气源。在使用时，应注意经常检查过滤器中凝结水的水位，在超过最高标线以前，必须排放，以免被重新吸入。
压力表
压力调节旋钮
过滤及干燥系统

图 1-18 过滤减压阀实物图
气源处理组件输入气源来自空气压缩机，所提供的压力为0.6～1.0MPa, 输出压力为0～0.8MPa可调。输出的压缩空气通过快速三通接头和气管输送到供料单的各个电磁阀去控制气缸和真空发生器。
图 1-19 过滤减压阀回路原理图
四、实验步骤
1、先从KNT-PJS3气动机械手实训装置的整体外形开始熟悉；
2、分清KNT-PJS3气动机械手实训装置的基本组成；
3、了解机械部分的基本组成单元；
4、明白各单元的工作原理及功能；
5、了解电气部分的基本组成；
6、明白电气回路中每个电气元件的功能作用；
7、了解气路部分的基本组成；
8、明白各个气动元件在回路中的作用及功能；
9、明白各种元气件铭牌标注的文字及符号所表示的意义；
五、问题与思考
1、KNT-PJS3气动机械手实训装置由几个部分构成？各部分有什么功能特点？
2、机械部分由几个单元所组成？各单元的机械运动执行机构采用了什么驱动方式？有什么功能特点？
3、电气部分由哪些主要元气件所组成？它们有什么功能和作用？
4、气路部分由哪些主要元气件所组成？它们有什么功能和作用？
5、熟悉PLC的内部配置和技术指标对PLC控制程序的编写有什么帮助？

实验二、编程软件的使用
一、实验目的
1、认识S7-200系列、S7-300系列可编程控制器及其与PC机的通信；
2、练习使用STEP7编程软件；
3、学会程序的输入和编辑方法；
4、初步了解程序调试的方法；
二、实验设备
1、PLC主机实验设备（用户自备）；
2、计算机；
3、PPI编程通讯电缆；
三、实验内容
1、程序设计方法
一般来说，PLC有线性化编程、模块化编程和结构化编程等3种程序设计方法。
1）线性化编程
线性化编程类似硬件继电器控制电路，整个系统的控制程序放在主循环控制组织块OB1（主程序）中，每一次循环扫描都要不断地顺序执行OB1中的全部指令。这种方法程序结构简单，不涉及功能、功能块、数据块、局部变量和中断等比较复杂的概念，容易入门，一般在编写简单的控制系统程序时使用。本书S7-200部分主要讨论的就是这种编程方法。
2）模块化编程
程序被分为不同的逻辑块，每个块包含了完成部分控制任务的逻辑指令。组织块OB1（主程序）中的指令决定在什么情况下调用哪一个块，功能和功能快（子程序）用来完成不同的过程任务。被调用的块执行完后，返回到OB的调用点，继续执行OB1。
模块化编程的程序被分为若干块，易于实现多人同时对一个项目编程。由于只在需要时执行相关的指令，因此提高了CPU的执行效率。
3）结构化编程
结构化编程将复杂的自动化任务分解成能够反映过程的工艺、功能或可以反复使用的小任务，这些任务由相应的程序块来表示，程序运行时所需的大量数据和变量存储在数据块中。某些程序块可以用来实现相同或相近的功能。这些程序块是相对独立的，它们被OB1或别的程序块调用。
2、用户程序的基本结构（以S7-300系列为例）
S7-300编程方式简介
S7-300系列PLC的编程语言是STEP7。用文件快的形式管理用户的程序及程序运行所需的数据，组成结构化的用户程序。这样，PLC的程序组织明确，结构清晰，易于修改。
为支持结构化程序设计，STEP7用户程序通常由组织块（OB）、功能块（FB）或功能块（FC）等三种类型的逻辑块和数据块（DB）组成。
OB1是主程序循环块，在任何情况下，它都是需要的。
表2-1用户程序中的块
块

简要描述

组织块（OB）

操作系统与用户程序的接口，决定用户程序的结构

系统功能块（SFB）

CPU提供的重要系统功能，有存储区

系统功能（SFC）

CPU提供的重要系统功能，无存储区

功能块（FB）

用户编写的包含常用功能的子程序，有存储区

功能（FC）

用户编写的包含常用功能的子程序，无存储区

背景数据块（DI）

调用FB和SFB时用于传递参数的数据块，编译时自动生成数据

共享数据块（DB）

存储用户数据的数据区域，供所有块共享

功能块（FB、FC）实际上是用户程序，分为带“记忆”的功能块FB和不带“记忆”的功能块（FC）。FB带有背景数据块（Instance DataBlock）,在FB块结束时继续保持,即被”记忆”功能块FC没有背景数据块。
数据块(DB)是用户定义的用于存取数据的存储区，可以被打开或关闭。DB可以是属于某个FB的情景数据块，也可以是通用的全局数据块，用于FB或FC。
S7 CPU还提供标准系统功能块（SFB、SFC），集成在S7 CPU中的功能程序库。用户可以直接调用它们，由于它们是操作系统的一部分，因此不需要将其作为用户程序下载到PLC。
图2-1块调用的分层结构
2、STEP7编程软件简介（以S7-300系列为例）
STEP7编程软件用于SIMATIC S7、C7和M7和基于PC的WinAC,是供它们编程、监控和参数设置的标准工具。
为了在PC机上使用STEP7，必须配置MPI通信卡或PC/MPI通信适配器，将计算机接入MPI或PROFIBUS网络，以便下载和上载用户程序及组态数据。STEP7允许多个用户同时处理一个工程项目，但不允许多个用户同时对一个项目进行写操作（如程序及组态数据的下载）。
1）STEP7的授权
授权是使用STEP7软件的“钥匙”，只有在硬盘上找到相应的授权，STEP7才可以正常使用，否则会提示用户安装授权。
图2-2 授权管理器
2）STEP7的项目结构
在STEP7中，一个自动化系统的所有数据以项目（Project）的形式来进行组织和管理。一个项目包含了以下的三类数据。
a硬件结构的组态数据及模块参数；
b通信网络的组态数据；
c可编程模块的程序；
上述数据都以对象的形式存储，STEP7采用目录式的层次结构管理项目中的所有对象。对象从上到下有三个层次：
第一层：项目；
第二层：通讯子网、PLC站或S7程序；
第三层：第二层下面的具体对象，视第二层定。
图2-3 浏览项目结构
3）语言环境设置
STEP7中提供了多种可选语言，如果在安装STEP7时用户选择了多语言，则可以在使用过程中改变语言环境。打开【SIMATICManager】，通过【选项】|【自定义】打开自定义选项菜单，选择【语言】
图2-4语言环境设置
4）常规选项设置
通过【选项】|【自定义】打开自定义选项菜单，选择【常规】选项卡。常规选项的设置界面和各选项的含义如图2-5所示。
图2-5常规选项设置
5）PG/PC接口设置
PG/PC接口（PG/PC Interface）是PG/PC和PLC之间进行通讯连接的接口。PG/PC支持多种类型的接口，每种接口都需要相应的参数设置（如通讯波特率等）。因此，要实现PG/PC和PLC之间的通讯连接，必须正确地设置PG/PC接口。
SETP7的安装过程中，会提示用户设置PG/PC接口参数。在安装完成之后，可以通过以下几种方法打开PG/PC设置对话框：
a Windows的【开始】|【SIMATIC】|【STEP7】|【设置PG-PC接口】
b Windows的【控制面板】|【设置PG