用S7-200编写摇臂钻床PLC程序梯形图
Z3040摇臂钻床电气控制系统PLC改造
SIMATIC S7-200发挥统一而经济的解决方案。整个系统的系列特点
强大的性能，
最优模块化和开放式通讯。
结构紧凑小巧-狭小空间处任何应用的理想选择
在所有CPU型号中的基本和高级功能，
大容量程序和数据存储器
杰出的实时响应-在任何时候均可对整个过程进行完全控制，从而提高了质量、效率和安全性
（3）设计机床电气控制系统，分析电气控制电路工作过程。
（4）选择PLC型号，设计PLC控制系统输入输出接线图、梯形图。
（5）完成电气元件计算选择、列出元件清单。
（6）设计机床电气接线施工方案。
摘要
本论文是研究机械加工中常用的Z3040摇臂钻床传统电气控制系统的改造问题，旨在解决传统继电器---接触器电气控制系统存在的线路复杂、可靠性稳定性差、故障诊断和排除困难等问题。由于PLC电气控制系统与继电器---接触器电气控制系统相比，具有结构简单、编程方便、调试周期短、可靠性高、抗干扰能力强、故障率低，对工作环境要求低等一系列优点。因此，本论文对Z3040摇臂钻床电气控制系统的改造，将把PLC控制技术应用到改造方案中去，从而大大提高摇臂钻床的工作性能。本论文分析了摇臂钻床的控制原理，制定了可编程控制器改造Z3040摇臂钻床电气控制的设计方案，完成了电气控制系统硬件和软件的设计，其中包括PLC机型的选择、I/O端口的分配、I/O硬件接线图的绘制，PLC梯形图程序的设计。对PLC控制摇臂钻床的工作过程作了详细阐述，论述了采用PLC取代传统继电器---接触器电气控制系统从而提高机床工作的性能的方法，给出了相应的控制原理图。
4）主轴箱和立柱的松开与夹紧控制 立柱与主轴箱的放松与夹紧均采用液压操纵，两者同时进行工作，工作时要求二位六通车电磁阀YV不通电。
西门子s7200PLC编程实例解析
1、起保停控制电路控制要求：按下起动按钮（I0.0为ON），Q0.0为ON；按下停止按钮（I0.1为OFF），Q0.0为OFF。
梯形图见图1。
2、互锁控制电路在如图2所示的互锁电路中，I0.0 I0.1是启动按钮,I0.2是停止按钮。
在图2(a)中,Q0.0和Q0.1通过输出进行互锁，一个得电，另一个必须在停止前一个的基础上才能启动，即只能是先停后启。
在图62(b)中,启动和输出双重互锁。
3、多地控制电路图3所示是一个多地控制电路梯形图。
I0.0、I0.1、I0.2是多地启动按钮，I0.3、I0.4、I0.5是多地停止按钮。
4、顺序控制电路比如有3台电动机，按启动按钮I0.0,3台电动机Q0.0、Q0.1、Q0.2依次启动；按停止按钮I0.1,3台电动机Q0. 0\Q0.1、Q0.2依次反向停止。
这个程序在诸如皮带机控制等顺序控制机械中应用广泛。
顺序控制梯形图如图4所示。
在图中，启动时,I0. 0为ON,用通电延时时间继电器T37通过比较指令来依次启动电动机，当T37的当前值等于100时，即定时10 s时，启动Q0.1，20 s时，启动Q0.2。
停止时，I0.1为ON,用断电延时时间继电器T38通过比较指令来依次反向停止电动机。
5、二分频电路二分频电路也叫单按钮电路。
在许多控制场合，需要对控制信号进行分频，有时为了节省一个输人点，也需要采用此种电路。
图5是实现二分频运行时序控制的两种梯形图。
在图5(a)中,10.0第一一个脉冲到来时,PC第一次扫描，MO.0为ON ,Q0.0为ON ,第二次扫描,00.0自锁;10.0第二个脉冲到来时,PC第一次扫描，MO.0 为ON ,MO.1为ON,Q0.0断开,第二次扫描,M0.0断开,Q0.0保持断开;依次类推。
图5b前面梯形图的原理差不多，不再作说明。
此电路多用于一个按钮控制一盏灯的两种状态。
I0.0下面可并联多个输入按钮，就可实现多个开关控制一盏灯。
某摇臂钻床的PLC外部硬件接线图和梯形图
第五节 PLC程序设计方法PLC程序设计方法:继电器控制线路移植法经验设计法顺序控制法★继电器控制线路移植法将继电器控制电路直接转换为具有相同功能的PLC的外部硬件接线图和梯形图。
特点：一般不需要更改控制面板，保持系统原有的外部特性，操作人员不用改变长期形成的操作习惯。
例：用继电器控制线路移植法设计某摇臂钻床的PLC外部硬件接线图和梯形图。
摇臂钻床的继电器控制电路主轴电动机——接触器KM1控制；摇臂升降电动机——接触器KM2、KM3控制；松开、夹紧（立拄、主轴箱）电动机——KM4、KM5控制一、基本方法和步骤1、了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况，根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理。
2、确定PLC的输入信号和输出负载，画出PLC的外部接线图。
3、确定与继电器电路图中的中间继电器和时间继电器对应的梯形图中的辅助继电器和定时器的元件号。
4、根据上述对应关系画出梯形图。
二、设计注意事项1、应遵守梯形图语言中的语法规定2、设置中间单元在梯形图中，若多个线圈都受某一触点串并联电路的控制，为简化电路，在梯形图中可设置用该电路控制的辅助继电器，类似于继电器电路中的中间继电器。
3、分离交织在一起的电路设计梯形图时以线圈为单位，分别考虑继电器电路图中每个线圈受到那些触点和电路的控制，然后画出相应的等效梯形图电路。
4、常闭触点提供的输入信号的处理设计输入电路时，应尽量采用常开触点，如果只能用常闭触点，梯形图中对应触点的常开/常闭类型应与继电器电路相反。
5、时间继电器的瞬动触点的处理对于有瞬动触点的时间继电器，可以在梯形图中对应的定时器的线圈两端并联辅助继电器，后者的触点相当于时间继电器的瞬动触点。
6、断电延时的时间继电器的处理用通电后延时的定时器来实现断电延时功能。
7、外部联锁电路的设计在梯形图中设置对应的输出继电器的线圈串联的常闭触点组成的软件互锁外，还应在PLC外部设置硬件互锁电路。
8、热继电器过载信号的处理1）自动复位型热继电器，其触点提供的过载信号必须通过输入电路提供给PLC，用梯形图实现过载保护；2）手动复位型热继电器，其常闭触点可以在PLC的输出电路中与控制电机的交流接触器的线圈串联。
用S7-200编写摇臂钻床PLC程序梯形图
可编程序控制器课程设计报告学校：哈尔滨理工大学荣成学院院系：电气信息系专业班级：电机10-XX学号：姓名：一．题目名称用PLC改造Z3040X16型摇臂钻床的控制电路图。
具体的接触器-继电器控制系统详见《工厂电气控制设备》129页电路，试将其进行PLC改造。
二．任务要求1.列出输入输出I/O分配表，画出PLC硬件接线图，列出PLC程序清单及注释。
2.用S7-200编写摇臂钻床PLC程序梯形图。
三．确定总体方案1.分析控制对象（1）Z3040X16型摇臂钻床的动作是通过机、电、液进行联合控制来实现的。
（2）控制电路设有总起动按钮和总停止按钮（3）采用4台电动机拖动。
分别是主电动机、摇臂升降电动机、液压泵电动机及冷却泵电动机。
（4）摇臂的移动严格按照摇臂松开→移动→摇臂夹紧的程序进行，要求夹紧放松作用的液压泵电动机与摇臂升降电动机按一定顺序起动工作，由摇臂松开行程开关与夹紧行程开关发出控制信号进行控制。
（5）机床具有信号指示装置，对机床的每一主要动作作出显示，这样便于操作和维修。
（6）摇臂的夹紧放松与摇臂升降按自动控制进行，而立柱和主轴箱的夹紧放松可以单独操作，也可以同时进行。
2. Z3040×16型摇臂钻床的电气控制线路图如下图所示（1）主轴电动机M1的要求：单方向旋转，过载保护。
（2）摇臂升降电动机M2的要求：摇臂移动的过程必须是先松开摇臂，在移动，到位后摇臂自动夹紧。
电动机能正反转。
（3）液压泵电动机M3的要求：电动机能正反转，有过载保护。
四．PLC元器件分配及I/O口分配表分析Z3040X16型摇臂钻床，找出改用的PLC控制的输入、输出信号，共有14个输入信号，8个输出信号。
I/O分配表输入信号输出信号名称代号输入点编号名称代号输入点编号SB1I0.0 中间继电器KA M0.0总启动按钮主轴启动按钮SB2I0.1 主轴接触器KM1 Q0.1KM2 Q0.2摇臂上升按钮SB3I0.2 摇臂上升接触器KM3 Q0.3摇臂下降按钮SB4 I0.3 摇臂下降接触器松开按钮SB5 I0.4 松开接触器KM4 Q0.4夹紧按钮SB6 I0.5 夹紧接触器KM5 Q0.5总停止按钮SB7 I0.6 电磁指示灯YA1 Q0.6主轴停止按钮SB8 I0.7 电磁指示灯YA2 Q0.7主轴停止按钮SQ1 I1.0摇臂上升限位SQ2 I1.1摇臂夹紧行程开关SQ3I1.2摇臂下降下限位SQ4 I1.3YA1开关SA1I1.4YA2开关SA2I1.5五．PLC 控制系统的硬件接线图根据PLC 的I/O 口分配表，绘制PLC （I/O 端子）的实际接线图，如下图所示SB2SB6 SB5 SB4 SB3SB7 SB8SB1 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4SA1 SA2KAKM1KM2 KM3KM5 KM4 KM6KM7 L1L 2L3LI0.0 Q0.0I0.1 Q0.1I0.2 Q0.2I0.3 Q0.3I0.4 Q0.4I0.5 Q0.5I0.6 Q0.6I0.7 Q0.7I1.0I1.1I1.2 LI1.3 1L I1.4 2LI1.5 3L M六．程序框图和梯形图1.程序框图等待启动主轴转动主轴停止T37计时主轴和立柱松开KM4断开摇臂上升摇臂下降KM2断开KM3吸合主轴和立柱夹紧KM5吸合YA 段开KM1吸合KM1断开瞬断触点时间继电器计时KM4吸合2、梯形图测试结果记录如下：①QF1合闸时，电源指示灯HL1亮②按下SB2，KM1得电吸合,主轴点电动机旋转③按下SB8，KM断电，主轴电动机停转④按下SB3，KM5断开，KM4吸合，YA亮，再按下SQ2，KM4断开，KM2吸合，摇臂上升⑤按下SB4，KM5吸合，KM4吸合，YA亮，再按下SQ2，KM4断开，KM3吸合，摇臂下降⑥断开SB4/SB5一段时间后,KM5吸合⑦按下SB7,KM4吸合，YA 灭⑧按下SB7，整个电路停止工作七．心得体会八．参考资料[1] 田淑珍.S7-200PLC原理及应用，北京：机械工业出版社，2009.[2] 张晓娟.工厂电气控制设备，北京：电子工业出版社，2009.[3] 常晓玲.电气控制系统与可编程控制器，北京：机械工业出版社，2004。
机电传动课程设计方案用PLC改造Z摇臂钻床电气控制回路
1. 引言钻床是一种用途广泛的通用机床，包括立式钻床、卧式钻床、深孔钻床、多轴钻床等。
摇臂钻床是一种立式钻床，在钻床中具有一定的典型性，主要用于对大型零件进行钻孔、扩孔、铰孔和攻螺纹等，如果增加辅助设备，还可以进行辖孔。
传统 Z35 型摇臂钻床为继电器控制电路，此控制线路接触触点多，故障也多，机械使用率较低；用 PLC 控制技术改造其继电器控制电路，可以克服其缺点。
2. 系统方案设定2.1 Z35摇臂钻床的结构图1 Z35摇臂钻床结构Z35的外形图如图所示，主要由底座，工作台，主轴，摇臂，主轴箱，内立柱，外立柱等部分组成。
内立柱固定不动安装在底座上，外立柱套在内立柱外，并可以绕内立柱旋转一周，摇臂的一端套在外立柱上，借助丝杠的正转或者反转，摇臂可以沿外立柱上升或下降，但摇臂不能和外立柱做相对回转运动，它跟外立柱在一起绕内立柱回转，主轴箱安装在摇臂的水平导转轨上通过手轮操作可以使其沿导轨做径向移动，当需要钻削加工时，利用夹紧机构将外立柱紧固在内立柱上将摇臂固定在外立柱上，将主轴箱固定在摇臂上。
2.2 Z35摇臂钻床的运动形式Z35摇臂钻床的主运动包过主轴带动刀具的旋转运动和主轴带动道具的轴向进给运动。
Z35摇臂钻床的辅助运动包括外立柱绕内立柱的回转运动，摇臂沿外立柱的上升下降，主轴箱沿摇臂的水平径向移动以及加紧动作等。
2.4 Z35摇臂钻床的电气控制分析2.3.1主轴电动机的控制将十字开关SA3扳到左边，其触头<2-3）闭合，KV得电吸合并自锁，然后将SA扳到右边，触头SA3<3-4）闭合，KM1吸合，主轴电动机转动。
将十字开关SA3扳到中间位置，SA的所有触头均断开，KM1释放，主轴电机也随之停止。
2.3.2摇臂的升降控制摇臂升降控制是在零压继电器FV 通电并自锁的前提下进行的，用来调整工件与钻头的相对高度。
摇臂升降前必须将夹紧装置放松，升降完毕后又必须夹紧，这些动作是通过十字开关SA、接触器KM2、KM3、位置开关SQl、SQ2 控制电动机M3 来实现的。
S7-200西门子PLC基础教程第5章 顺序设计方法中梯形图的编程方法
没有剪完C0设定的块数时，C0的常 闭触点闭合，将返回步M0.1，所以将两个 前级步M0.5和M0.7的常开触点和C0的常闭 触点串联，作为后续步M0.1置位和对前级 步M0.5和M0.7复位的条件。对应的梯形图 如图5-8所示。
图5-8
剪板机控制系统的梯形图
5.3 使用SCR指令的顺序 控制梯形图的编程方法 5.3.1 顺序控制继电器指令
加计数器C0是用来控制剪料的次数， 每次工作循环C0的当前值在步M0.7加1。 没有减完20块料时，C0的当前值小于设定 值20，其C0常闭触点闭合，即转换条件满 足，将返回步M0.1，重新开始下一周期的 工作。
当剪完20块板料后，C0的当前值等于 设定值20，C0常开触点闭合，即转换条件 满足，将返回到初始步M0.0，等待下一次 起动信号。
图5-7
转换的同步实现
5.2.4 应用设计举例
图5-4为剪板机的顺序功能图，用以转 换条件为中心编程方法绘制梯形图程序。
顺序功能图中共有9个转换（包括 SM0.1），转换条件SM0.1只需对初始步 M0.0置位。
除了与并行序列的分支、合并有关的 转换以外，其余的转换都只有一个前级步 和一个后级步，对应的电路块均由代表转 换实现的两个条件的触点组成串联电路， 一条置位指令和一条复位指令组成。
当M0.3步为活动步时，且剪刀下行到 位I0.2条件满足，同时使步M0.4与步M0.6 为活动步，使压钳和剪刀同时上行，这是 一个并行序列的分支开始，用M0.3· I0.2的 常开触点串联作为步M0.4与步M0.6的起动 条件。
当M0.4、M0.6均为活动步时，则步 M0.3变为不活动步，所以用M0.4或M0.6的 常闭触点与M0.3的线圈串联，作为关断 M0.3线圈的条件。
基于PLC的摇臂钻床电气控制系统改造设计
基于PLC的摇臂钻床电气控制系统改造设计王跃军;孙丽雪;赵坚【摘要】This paper introduced the reformation of radial drilling machineZ3040 hy SIEMENS S7 - 200 series PLC and the system reformation project. In the meantime. PLC input and output are specified, a control trapezoid disagram is designed and on-site debugging is made according to the control and characteristics of the machine. The weakness of poor reliability,high failure frequency, low efficiency and load of working were solved.%介绍了利用西门子S7-200PLC对Z3040型摇臂钻床的改造设计,阐述了系统改造方案,同时根据摇臂钻床的控制要求及特点,确定了PIC的输入、输出分配,在继电器线路的基础上,设计出梯形图程序并进行现场调试,解决了其可靠性差、故障率高、效率低和电气维护工作量大等缺点.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2011(000)001【总页数】4页(P86-89)【关键词】可编程控制器;摇臂钻床;改造【作者】王跃军;孙丽雪;赵坚【作者单位】山西北方风雷工业集团有限公司,山西,太原,30009;山西北方风雷工业集团有限公司,山西,太原,30009;中国兵器科学院宁波分院,浙江,宁波,315103【正文语种】中文【中图分类】TP202Z3040摇臂钻床利用旋转的钻头对工件进行加工,它由底座、内外立柱、摇臂、主轴箱和工作台构成。
摇臂钻床PLC
1 PLC简介可编程控制器简称PLC，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置，是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。
可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
1.1 PLC的发展历程在自动化控制领域，PLC是一种重要的控制设备。
目前，世界上有200多厂家生产300多品种PLC产品，应用在汽车（23%）、粮食加工（16.4%）、化学/制药（14.6%）、金属/矿山（11.5%）、纸浆/造纸（11.3%）等行业。
在工业生产过程中，具有大量的开关量顺序控制，要求按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集等。
1968年美国GM（通用汽车）公司公开招标，提出研制能够取代继电器的控制装置的要求，第二年，美国数字设备公司（DEC）研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。
上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30-40%。
在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，而且在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。
现今，PLC已经具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。
在可预见的将来，PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的主导地位，是其他控制技术无法取代的。
1.2 PLC各组成元素的构成及功能1.2.1 PLC的基本结构PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程设备组成，大部分PLC还可以配备特殊功能模块，用来完成特殊任务,如图1.1所示控制系统图。
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可编程序控制器
课程设计报告
学校：哈尔滨理工大学荣成学院院系：电气信息系
专业班级：电机10-XX
学号：
姓名：
一．题目名称
用PLC改造Z3040X16型摇臂钻床的控制电路图。
具体的接触器-继电器控制系统详见《工厂电气控制设备》129页电路，试将其进行PLC改造。
二．任务要求
1.列出输入输出I/O分配表，画出PLC硬件接线图，列出PLC程序清单及注释。
2.用S7-200编写摇臂钻床PLC程序梯形图。
三．确定总体方案
1.分析控制对象
（1）Z3040X16型摇臂钻床的动作是通过机、电、液进行联合控制来实现的。
（2）控制电路设有总起动按钮和总停止按钮
（3）采用4台电动机拖动。
分别是主电动机、摇臂升降电动机、液压泵电动机及冷却泵电动机。
（4）摇臂的移动严格按照摇臂松开→移动→摇臂夹紧的程序进行，要求夹紧放松作用的液压泵电动机与摇臂升降电动机按一定顺序起动工作，由摇臂松开行程开关与夹紧行程开关发出控制信号进行控制。
（5）机床具有信号指示装置，对机床的每一主要动作作出显示，这样便于操作和维修。
（6）摇臂的夹紧放松与摇臂升降按自动控制进行，而立柱和主轴箱的夹紧放松可以单独操作，也可以同时进行。
2. Z3040×16型摇臂钻床的电气控制线路图如下图所示
（1）主轴电动机M1的要求：单方向旋转，过载保护。
（2）摇臂升降电动机M2的要求：摇臂移动的过程必须是先松开摇臂，在移动，到位后摇臂自动夹紧。
电动机能正反转。
（3）液压泵电动机M3的要求：电动机能正反转，有过载保护。
四．PLC元器件分配及I/O口分配表
分析Z3040X16型摇臂钻床，找出改用的PLC控制的输入、输出信号，共有14个输入信号，8个输出信号。
I/O分配表
输入信号输出信号
名称代号输入点编号名称代号输入点
编号
SB1I0.0 中间继电器KA M0.0
总启动按钮
主轴启动按钮SB2I0.1 主轴接触器KM1 Q0.1
KM2 Q0.2
摇臂上升按钮SB3I0.2 摇臂上升接触
器
KM3 Q0.3
摇臂下降按钮SB4 I0.3 摇臂下降接触
器
松开按钮SB5 I0.4 松开接触器KM4 Q0.4
夹紧按钮SB6 I0.5 夹紧接触器KM5 Q0.5
总停止按钮SB7 I0.6 电磁指示灯YA1 Q0.6
主轴停止按钮SB8 I0.7 电磁指示灯YA2 Q0.7
主轴停止按钮SQ1 I1.0
摇臂上升限位SQ2 I1.1
摇臂夹紧行程开关SQ3I1.2
摇臂下降下限位SQ4 I1.3
YA1开关SA1I1.4
YA2开关SA2I1.5
五．PLC 控制系统的硬件接线图
根据PLC 的I/O 口分配表，绘制PLC （I/O 端子）的实际接线图，如下图所示
SB2
SB6 SB5 SB4 SB3
SB7 SB8
SB1 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4
SA1 SA2
KA
KM1
KM2 KM3
KM5 KM4 KM6
KM7 L
1L 2L
3L
I0.0 Q0.0
I0.1 Q0.1
I0.2 Q0.2
I0.3 Q0.3
I0.4 Q0.4
I0.5 Q0.5
I0.6 Q0.6
I0.7 Q0.7I1.0
I1.1
I1.2 L
I1.3 1L I1.4 2L
I1.5 3L M
六．程序框图和梯形图
1.程序框图
等待启动主轴转动
主轴停止T37计时
主轴和立柱松开
KM4断开
摇臂上升
摇臂下降
KM2断开
KM3吸合
主轴和立柱夹紧KM5吸合
YA 段开
KM1吸合KM1断开瞬断触点
时间继电器计时
KM4吸合
2、梯形图
测试结果记录如下：
①QF1合闸时，电源指示灯HL1亮②按下SB2，KM1得电吸合,主轴点电动机旋转③按下SB8，KM断电，主轴电动机停转④按下SB3，KM5断开，KM4吸合，YA亮，再按下SQ2，KM4断开，KM2吸合，摇臂上升⑤按下SB4，KM5吸合，KM4吸合，YA亮，再按下SQ2，KM4断开，KM3吸合，摇臂下降⑥断开SB4/SB5一段时间后,KM5吸合⑦按下SB7,KM4吸合，YA 灭⑧按下SB7，整个电路停止工作
七．心得体会
八．参考资料
[1] 田淑珍.S7-200PLC原理及应用，北京：机械工业出版社，2009.
[2] 张晓娟.工厂电气控制设备，北京：电子工业出版社，2009.
[3] 常晓玲.电气控制系统与可编程控制器，北京：机械工业出版社，2004。