三工位旋转工作台的PLC控制设计
制造业信息化
仿真/建模/CAD /CAM /CAE /CAPP
MA NUFACTURING
INFORMATIZATION
三工位旋转工作台的PLC 控制设计
江德松
）（安徽机电职业技术学院，安徽芜湖241000
摘介绍了利用西门子S7-200PLC 对三工位旋转工作台的控制，阐述了控制方案，同时根据三工位旋转工作台的要：
控制要求和特点，确定了PLC 的输入输出分配，设计出顺序功能图和梯形图。
旋转工作台；PLC ；顺序功能图关键词：
中图分类号：T M571.61文献标识码：B 文章编号：1002－2333（2009）08－0089－03
JIANG De-song
Research on the PLC Control Design of Three-station Rotary Tables
（Anhui Technical College of Mechanical and Electrical Engineering, Wuhu 24100, China ）
Abstract ：The paper introduces the PLC control of three-station rotary tables by the use of Siemens S7-200PLC and puts forward the control programs. Meanwhile, based on the control requirements and characteristics of three-station rotary tables, the PLC distribution of input and output is determined, and the Sequential Function Chart （SFC ）and Ladder Diagram （LAD ）are designed as well.
Key words ：rotary table; PLC; SFC
三工位旋转工作台机床设备在机械加工等自动化机通过控制工作台旋转，可以实现床设备中得到广泛应用。
在加工的同时完成上料和卸料操作，并能实现流水作业，大大提高了工作效率，降低了工人劳动强度，若在上料工位和卸料工位上设计合适的机械手，则可实现无人上料和卸料操作。
目前，PLC 已在工业生产过程的自动控制中得到了它具有结构简单、易于编程、性能优越、可靠广泛的应用。
维修方便和使用方便等一系列优点。根据实际工作性高、
经验，以西门子S7系列PLC 为例介绍三工位旋转工作台控制系统程序设计。11.1
三工位旋转工作台控制要求系统描述
三工位旋转工作台的工作过程如图1所示。在工位1完成上料、工位2完成钻孔、工位3完成卸料的操作，3个工位同时进行操作。1.2
进，料到位后退回等待。
工位2：将料夹紧后，钻头向下进给钻孔，下钻到位后退回，工件松开，放松完毕后等待。
工位3：卸料器向前，将加工完成工件推出，推出到位后退回，退回到位等待。
通过选择开关可实现自动运行和手动操作。按下启动按钮后，系统开始运行，如果选择开关处于自动位置，
动作特性工位1：上料推
且可动部分在原位，则进入自动运行。3个工位同时进行，完成一个工作循环。如全部进行完毕，工作台旋转120°，图1所示。2
系统的总体设计方案
图1为三工位旋转工作台加工工位示意图，其中工位1用于上料，工位2用于钻孔，工位3用于卸料等工序的加工。系统中动力头主轴和冷却泵由电动机驱动，其余的各运动部件均由电磁阀驱动。本系统通过选择开关可实现自动运行和手动操作两种工作方式。手动方式供维修时用，由按钮对每一加工进行单独控制。全自动方式供正常工作使用，当按下启动按钮时，机床周而复始地执行每步动作，直到按下停止按钮为止［1］。3
硬件设计
本设计选用德国西门子公司的S7-200系列PLC ，它是一种性价比高的小型PLC ，其功能强大、工作可靠性高，能满足本控制系统的要求。从上面的控制要求可知，输入设备共需24个：SA1-1、SA1-2、SB1～SB11、SQ1～SQ11，输出设备共需11个：YV0～YV8、KM1～KM2。考虑10%～15%的裕量，系统需要数字量输入27点，数字量输出11点，不需要模拟量模块，共需要输入和输出点数38点。因此选择S7-200系列的CPU226。该型号的PLC 集成24输入/16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个数字量I/O点或35路模拟量I/O点。26K 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 控具有PPI 通讯协议、MPI 制器。2个RS485通讯/编程口，
通讯协议和自由方式通讯能力。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
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应于一些复杂的中小型控制系统［2］。按钮开关选择LA18系列（AC380V ，50Hz ），行程开关选择LX10系列50Hz ），接触器和电磁阀选择小功率的交流接（AC380V ，
触器CJ10系列和通用电磁阀ZCL-1Y 系列，直接由PLC 控制［3］。3.1
PLC 输入输出端口分配表
表1输入输出分配
输入信号作用手动起动开关自动起动开关停止开关上料器推进上料器退回夹具夹紧夹紧松开转台抬起转台落下转台旋转钻孔终点钻孔原位卸料器推出卸料器退回手动上料推进手动上料退回手动转台上升手动转台下降手动转台旋转手动夹紧手动放松手动钻孔手动卸料推出手动卸料退回
名称SA 1-1SA 1-2SB1SQ1SQ2SQ3SQ4SQ5SQ6SQ7SQ8SQ9SQ10SQ11SB2SB3SB4SB5SB6SB7SB8SB9SB10SB11
地址I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1I1.2I1.3I1.4I1.5I1.6I1.7I2.0I2.1I2.2I2.3I2.4I2.5I2.6I2.7
作用上料器推进上料器退回夹具夹紧夹具松开转台抬起转台落下转台旋转钻孔冷却泵电动机卸料器推出卸料器退回
输出信号
名称YV0YV1YV2YV3YV4YV5YV6KM1KM2YV7YV8
地址Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0Q1.1Q1.2
3.2PLC 硬件接线图［4
］
作台之间的控制关系。在程序设计中，应考虑三工位旋转工作台在系统启动开始时，上料器将工件送进工位1，此时工位2和工位3上没有工件，这时工位2和工位3不能工作。当工件送进工位1时，旋转工作台抬起，旋转120°到位，工作台下降原位，工位2开始工作，同时工位1在上料，工位3不工作，当工件上孔钻好后，旋转
4软件设计
顺序功能图设计方法是专用于工业顺序控制程序设
工作台抬起，旋转120°到位，工作台下降原位时，此时3个工位才能同时工作，从这之后3工位能够同时完成上
钻孔和卸料加工。三工位旋转工作台自动程序顺序功料、
能图如图3所示［5］。5结论
在三工位旋转工作台控制系统中我们采用了西门子S7-200系列可编程序控制器进行自动控制，其可靠性
计的一种方法。它能完整地描述控制系统的工作过程、功能和特性，因此它是分析、设计控制系统控制程序的重要工具。本设计根据三工位旋转工作台的结构特点我们采本文重用了顺序控制设计，使我们程序设计简单和直观。点分析三工位旋转工作台在自动循环时各工位与旋转工
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滚珠丝杠系列产品参数化设计
薛东彬，陈大立，王彦林）（河南工业大学，郑州450007
摘介绍了利用Pro/EWildfire 2.0的Program 功能实现滚珠丝杠系列产品快速设计的方法，为类似产品的快速要：
设计提供参考。
滚珠丝杠；Pro/E；参数关键词：
中图分类号：T P391.7文献标识码：A
XUE Dong-bin ，
文章编号：1002－2333（2009）08－0091－02
CHEN Da-li ，
WANG Yan-lin
Parametrization Design of Ballscrew Series Production
（Henan University of Technology, Zhengzhou 450007, China ）
Abstract ：This article entered parametrization design of ballscrew series production with the program function of Pro/EWildfire 2.0. The technology offered reference for rapid design of similarity design.
Key words ：ballscrew; Pro/E;parametrization
滚珠丝杠螺母副在机械传动系统中得到了越来越广泛的应用，种类也越来越多。在对滚珠丝杠副系列产品进行设计过程中，经常会重复用到结构相同或相似而尺寸不同的一些零件，如丝杠、螺母、反向器、滚珠等。如果每个零件都单独设计，将占用设计人员大量的时间和精力，影响新产品的开发周期，进而制约企业的技术进步和持续发利用Pro/E软件强大的参数化功能，综合使用Pro/E内展。
嵌的Program 编程功能和零件簇表（Family Table ）功能［1］，可以在不进行二次开发的情况下，建立起滚珠丝杠副的零件库, 从而较好地解决系列化零件的快速设计问题。1
基本思路和步骤
对于滚珠丝杠和螺母两个零件，因为设计尺寸较多
且变化较大，所以采用Program 编程功能实现快速设计；其他零件（例如滚珠）由于变化较小，可以采用零件簇表（Family Table ）功能构件零件库。
应用Program 编程功能需要经过以下步骤［2］：（1）根据零件的特征确定设计所需要改变的参数。（2）在Pro/E的Program 编辑器中设定各参数的名称。（3）创建主样件，主样件应该具有系列零件的所有特征。（4）执行模型重新生成指令，输入新的参数值完成设计。下面以滚珠丝杠为例，阐述设计的过程。2
滚珠丝杠的参数化设计
根据滚珠丝杠的结构，在设计时变化的主要特征尺寸有左侧安装轴径的直径和长度、右侧安装轴径的直径和长度、丝杠长度、丝杠外径、滚珠中心径、滚珠直径、导程。编，简单易学，能用手持编程器进行现场调试。另外，可编程序控制进行自动控制时，控制系统条件发生改变时，硬件接线不需改动，只要把程序适当修改即可，从而缩短了控制系统的开发周期。该控制方案应用于实际教学当中，取得了较好的效果。
［参考文献］
［1］何晓燕，赵轲. 多工位组合机床PLC 控制系统设计［J ］. 机床电
2007（5）：168-170. 器，
［1］陈建明. 电气控制与PLC 应用［M ］. 北京：电子工业出版社，2006. ［2］程隆贵. 低压电器应用手册［M ］. 福州：福建科学技术出版社，2007. ［3］西门子公司.SIMATIC S7-200可编程序控制器系统手册［M ］.2000. ［4］翟红程，俞宁. 西门子S7-200PLC 应用教程［M ］. 北京：机械工业
出版社，2007.
（编辑明
涛）
!!!!!!!!!!!!!!!!
基金项目：河南工业大学校基金项目（07XJC022）
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高、价格相对较低、功能较强、速度较快，使得三工位旋转工作台控制更加灵活有效、动作精确、易于维护和检修，加工精度高，生产效率大大提高。运用梯形图语言进行
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作者简介：江德松（1978-），男，助教，在职研究生，主要从事PLC 及
自动控制方面的教学、科研工作。
收稿日期：2009-05-10
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