HL2亮，表示主轴箱已松开。主轴箱夹紧的控制线路及工作原理与松开时相似，只要按松开按钮SB7换成夹紧按钮SB8，接触器KM4换成KM5，M3由正向转动变成反向转动，指示灯HL2换成HL3即可。
当把转换开关SA3拌到左侧时，触点（57-63）接通，（57-59）断开。按松开按钮SB7或夹紧按钮SB8时，电磁铁YA2通电，此时，立柱松开或夹紧；SA2在中间位时，触点（57-59）、（57-63）均接通。按SB7或SB8，电磁铁YA1、YA2均通电，主轴箱和立柱同时进行松开或夹紧。其他动作过程与主轴箱松开或夹紧时完全相同，不在论述。
由于立柱和主轴箱的松开与夹紧是短时间的调整工作，故采用点动控制方式。
4．冷却泵控制
冷却泵电动机M4容量小，所以用组合开关QS直接控制其运行和停止。 5．照明、信号电路
（1）机床照明电路QF5机床工作照明电路开关，同时过载及短路保护作用，EL为工作照明灯。
（2）工作信号指示HL1电源指示灯，当和上QF2时HL1指示灯亮，HL2为立柱和主轴箱松开指示灯，HL3为立柱和主轴箱夹紧指示灯，分别由限位开关ST4长闭触头和ST4常开触头控制。HL4为主轴电动机旋转指示灯，由KM1常开触头控制。
第3章 基于PLC的Z3040控制系统设计
3.1 PLC的型号选择
3.1.1 PLC的型号选择
随着PLC技术的发展，PLC产品的种类也越来越多。不同型号的PLC，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等也各有不同，适用的场合也各有侧重。因此，合理选用PLC，对于提高PLC控制系统的技术经济指标
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有着重要意义。PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比。
1．PLC类型简介
目前各国生产的PLC品种繁多，发展迅速。在中国的市场上最具竞争力的有德国西门子公司、日本三菱系列、欧姆龙公司、AB公司所推出的PLC均为从
小到大全系列的产品，可满足各种各样的需求。
2．选配PLC的型号
S7-200 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。S7-200 CPU的技术指标见附录2
（1）确定I/O点数
在改造设计中尽可能利用原有电器，以利于节省投资。根据原控制电路来确定I/O端口点数，其中：按钮8个，行程开关5个，转换开关1个（触点位置3个），热继电器常闭2个，电压继电器触点1个，控制线路电源总开关1个，共20个输入端口点数；接触器7个，电压继电器一个，信号灯4个，共计12个输出端口点数。
（2）选配PLC的型号
在选用PLC上，考虑到只是对Z3040型钻床做电器部分的改造，输出端口需要12个，输入端口需要20个。而且并不通过网络或其他方式做远程控制。因此，考虑到经济，实用，稳定等方面因素。我决定选用SIMATIC S7-200系列的S7－200系列CPU226AC/DC/RELAY型，作为本次设计所用PLC。其I/O地址分配见附录3。
3.1.2 Z3040摇臂钻床PLC控制系统电路图设计
根据I/O地址分配表设计PLC控制系统电路图。 1．设计中的几个问题：
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（1）控制电源
接触器、电磁铁及指示灯仍采用原来的110V、6.3V电压不变。 （2）Z3040型摇臂钻床照明灯、通电指示灯和信号控制电路的处理 手动控制Z3040型摇臂钻床照明灯的电路和电源指示灯电路可用原控制电路控制，也可以用PLC 控制，本设计照明灯的电路采用原控制电路控制，信号控制电路采用PLC 控制。
（3）在控制电路中，摇臂升降电动机和液压泵电动机都需要正反转控制，必须设置互锁环节。
其方案有三
方案一是在梯形图中设置互锁；
方案二是利用正反转接触器常闭触点在输出电路中实现互锁；
方案三是在编制梯形图时对这两台电动机都设置互锁并结合正反转接触器常闭触点在输出电路中的互锁。
从这三个方案来看方案三实现了双重保护，可避免电源短路，有效保证安全。因此本设计采用第三个方案。
（4）主轴电动机和液压泵电动机过载保护元件热继电器常闭触点放置问题 热继电器常闭触点可直接接在输出端，本设计为控制方便将热继电器常闭触点接在PLC的输入端。
2．Z3040摇臂钻床控制系统电路图
根据上述设计理念设计出Z3040摇臂钻床控制系统电路图。见附录4.
3.2 基于PLC的Z3040型摇臂钻床控制系统软件设计
3.2.1 PLC梯形图程序设计
1．系统预开程序
本段梯形图程序是为主电动机及其他电动机启动做准备。当合上FQ3
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（I0.0）按下SB1(I0.2)低电压继电器KV（Q0.0）得电并自锁,其常开触点KV(I0.3)闭合接通了控制电路电源为机床工作做准备。梯形图程序如图4－1所示。
I0.0I0.1I0.2Q0.0Q0.0图4－1
2．主轴电动机控制程序
主轴电动机只做单方向旋转，需要过载保护，过载保护由热继电器FR1(I0.4)完成。梯形图程序如图4－2所示。
I0.3I0.5Q0.1I0.6I0.4Q0.1图4－2
3．摇臂升降控制程序
摇臂的升（或降）严格按照摇臂松开－升（或降）－夹紧的顺序进行。为此，要求夹紧与放松作用的液压泵电动机与摇臂升降电动机按一定顺序启动工作，由摇臂松开行程开关与摇臂夹紧行程开关发出控制信号进行控制。当要求摇臂上升（或下降）时，按下SB3(或SB4)首先启动主轴箱、立柱、摇臂松开电路当松开到位时ST2(I1.3)常开触点闭合,使液压泵电动机旋转（正转或反转）,摇臂上升（或下降）。液压泵电动机正、反转需必要的互锁。梯形图如图4－3所示。
4．主轴箱、立柱、摇臂松开、夹紧控制程序
Z3040摇臂钻床，摇臂的松开、夹紧与摇臂的升降要求能自动控制，本设计采用定时器与行程开关配合完成，有必要的联锁保护。梯形图程序如图4－4所示。
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