随着工业4.0时代的到来，工业生产自动化对物料运输自动控制系统的精确度要求越来越高，而单纯的物料运输系统和物料分拣系统不能对物料位置进行精确控制，且方向调整耗时较长。在企业制造中,大部分的机器都要进行往复运动。大多数机床设备都需要完成多次的往返运动后才能进行所需要的生产,因此通常都由通过电气控制线路对电动机实现的自动正反换相控制系统来完成。因此本文将从电动往返控制系统的模型上,综合考虑了该控制系统的工业控制条件,并选择了西门子公司的PLC作为控制台以及通过PLC的I/O端口,最后利用了西门子股份公司的编程软件系统编程完成了该控制系统的仿真设计。
引言 1
一、控制系统的硬件结构设计与选型 2
（一）控制要求 2
（二）硬件选型 2
二、PLC控制系统 4
（一）PLC的特点 4
（二）PLC的应用领域 5
（三）PLC的结构及工作原理 6
三、步进电机技术 8
（一）步进电机简介 8
（二）步进电机分类 8
（三）步进电机驱动器 9
四、硬件控制系统 11
（一）PLC电气原理图设计 11
（二） I/O地址分配 11
（三）步进电机、驱动器与PLC的接线 12
五、软件控制系统 13
（一）高速脉冲输出指令 13
（二）PLC程序设计 15
（三）威纶触摸屏界面 18
结语 19
致谢 20
参考文献 21
引言
随着人们生活水平的提高和自动化生产设备的不断进化，自动化设备已经普遍应用于各大企业的生产设备。物料运输控制系统当中往返位移及方向调整站的控制是其中极为重要的环节，决定了控制系统的精确度和物料能否正确运送到指定方位。
基于PLC的往返位移及方向调整站从属于物料运输工作站，是其中最重要的环节，其基本工作原理即通过转轴带动平台往返位移配合机械臂的编程控制对物料转动角度进行精确控制，结合物料运输控制系统使物料以某种精确方位到达指定位置。在生产工作中，精确的物料方位是决定控制系统设计精确度和准确度的重要度量， *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: #351916072# 
对实际工业生产量与生产效率具有巨大作用。
继电器、数字单片机、可编程电子PLC(Programmable Logic Controller,)控制器,是目前控制器的最主要三种管理方法。其中,在曾经中使用率最大的是继电器系统,但是它故障率和能耗也高，维修不方便，现在已经逐渐不使用了。微机控制器是一个全智能控制器,以微机作为信号的控制单位,智能化程度很高,但也具有不少弊端,如控制系统方案设计工作比较繁琐、对运行与维护管理人员的专业技术水平要求很高,而且抗干扰性不佳，所以难以推广使用。而可编程控制器控制系统PLC则具备了稳定性好、抗扰动力量强、扩展力量强、开发调试周期短等特性,且易于使用和维护，很受应用市场欢迎，现在已成为使用频率最高的控制方式。
可编程控制器及PLC完全吸收了微处理器的优点,既满足了实时控制需求,同时也简化了操作,独创的适合于普通电气工程师以及一般使用人员思维习惯的、基于继电器的梯状图编程语言,简便易懂,不需要懂专门的计算机语言，而且PLC的调试极为方便，还可以自动纠错，可靠性高。这些人性化的设计都非常有利于PLC的市场推广，而且随着市场的扩展、市场占有率的提高，它的成本越来越低，性价比越来越高，用户也越来越多，从而形成了良性循环。它正逐步取代大量继电器触点控制系统。同时,PLC技术本身也在不断发展与壮大,目标是让使用者能够更加灵巧方便地把PLC技术运用到各种生产实践中去,而现在PLC技术已变成了现代工业生产系统的三个重要支柱之中
因此，本文较少了如何利用PLC技术、步进电机技术以及HMI系统，进行智能制造生产线旋转工作站和方向调整站的控制系统开发。实现了系统开发环境搭建,使用西门子PLC控制程序以及触摸屏监控组态界面,使用实物对象装置,与PLC组成整体的电气系统,并进行控制器的调试。设计和搭建一个在物料运输自动控制系统中将物料方位进行精确调整的硬件平台，完成适用于该硬件平台的软件控制程序的设计和开发，使之能够实现物料方位的期望输出与实际输出基本一致的精确控制。一、系统的硬件结构设计和选择
（一）控制要求
普通机械操作台中的运动通过工人的自动操纵来完成,而数控机床工作台运动则通过预先制定的工艺程式来操控,在加工过程中学生非常好奇普通机械操作台的运动是怎么操控的。本次研究介绍了，如何利用西门子PLC、步进电机及驱动器、触摸屏、丝杠螺母副构建一个单坐标的位移控制系统，实现的位移控制，如下图11所示。
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图11单坐标示意图
其主要设计特点是,进行大平面的定向移动,工作方法主要有手动和自动二类。
自动模式下：先在触控式上，选择好要移动的距离（脉冲数）、移动速率（脉冲频率）和方位，然后按下手工开启按钮，按照设定值移动运行。
在手动模式下：按下自动启动键钮，左移，遇到左限位开关时，右移，这样重复直到按下手工暂停按键暂停运行。
（二）硬件选型
1.2.1plc选型
本次工作台控制系统，选择的是西门子的S7200型PLC。
S7200系列PLC是一款小巧的可编程序控制台，应用于行业，不同场景中的测试、监视和管理的监控。且S7200在实时工作模式下提供迅速，有强通讯力量和很大的生产力的优势。
S7200系列的特点：
1.2.2S7200系列PLC的共同特征:是由SIEMENS公司所出品的一款小型PLC
（1）它结构紧锁
（2）扩展性良好
（3）指令功能强大
（4）价格低廉
由于具备了上述有点,可编程控制器PLC就成了当代各种中小型控制工程的理想控制器。
应用:S7200的使用范围从代替继电器保护开关和接触器,已开始拓展至在单机、联网和分布式配置系统中更复杂的智能化任务。S7200则更多地增加了对过去曾为了经济原因而研发的特殊电子设备的地区市场的进入。
应用领域:S7200的应用范围从更换继电器和接触器,已开始延伸至在单机、联网和分布式配置中更复杂的智能化任务。S7200也更多地带来了对过去曾出于经济因素而研制的特殊电子设备的地区市场的进入。
1.2.2步进电机选型

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