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摘 要：轨迹规随着生产工艺日趋复杂和生产自动化水平不断提高，对流量测量和控制也提出了更高的要求。PLC作为新型的工业控制计算机，因为其运算速度快、功能强大、程序设计简单、可靠性高、抗干扰能力强能在恶劣的工业环境下长期工作等显著特点，已广泛应用于工业自动化控制的各个领域。该控制系统主要是控制管道水流量，系统采用单回路控制，被控对象为水的流量，控制量为电动调节阀的开度，控制器选用S7-200 PLC，传感变送器选用电磁流量传感器，执行器选用电动调节阀。通过流量计采集管道出口的水流量，通过PID运算，将输出结果送给电动调节阀，进而控制阀的开度，并设计WinCC界面，实现实时的操作、监控、和报警，最终达到控制水流量的目的。测试结果表明采用S7-200与WinCC界面相结合的控制方案，系统运行平稳，调节速度快，控制方便且质量高，并能满足流量控制要求。
关键词：流量控制；PID控制；WinCC；PLC
0 引言
自1969年世界上诞生了第一台可编程逻辑控制器（PLC）以来，可编程控制技术在工业控制领域便一路高歌，取得了极为广泛的应用。使电气控制技术发生了根本性的变化。
我国的PLC研制、生产和应用也发展很快，尤其在应用方面更为突出。在20世纪60年代末引入我国时，只是用作离散量的控制，其功能只是将操作接到离散量输出的接触器等，最早只能完成以继电器梯形逻辑的操作。新一代的PLC具有PID调节功能，它的应用已从开关量控制扩大到模拟量控制领域，广泛的应用于航天、冶金、轻工、建材等行业。我国市场上流行的有如下几国PLC产品：
传统的流量控制系统控制手段单一，灵活性及抗干扰性较差。而PLC作为新型的工业控制计算机，因为其运算速度高、功能强大、程序设计简单改变程序灵活方便、可靠性高、抗干扰能力强能在恶劣的工业环境下长期工作等显著特点，已广泛应用于工业自动化控制的各个领域。特别是配合WinCC实现基于PLC的流量监控系统越发的被人们所应用，现在在办公室内就能看到生产过程的动态画面，能实现对工业控制系统中的各种资源进行配置和编辑，处理数据报警和系统报警，存储历史数据并支持历史数据的查询，完成各类报表的生成和打印输出，从而更好地调度指挥生产。
1 WinCC的应用现状及前景
从面市伊始，用户就对SIMATIC WinCC（Windows Control center）印象深刻。一方面，是其高水平的创新，它使用户在早期就认识到即将到来的发展趋势并予以实现；另一方面，是其基于标准的长期产品策略，可确保用户的投资利益。凭借这种战略思想，WinCC，这一运行于Microsoft Windows 2000和XP下的Windows控制中心，已发展成为欧洲市场中的领导者，乃至业界遵循的标准。如果你想使设备和机器最优化运行，如果你想最大程度地提高工厂的可用性和生产效率，WinCC当是上乘之选。WinCC有几大突出优点。一是多功能，通用的应用程序，适合所有工业领域的解决方案；多语言支持，全球通用 ；可以集成到所有自动化解决方案内；内置所有操作和管理功能，可简单、有效地进行组态；可基于Web持续延展，采用开放性标准，集成简便；集成的Historian 系统作为IT 和商务集成的平台；可用选件和附加件进行扩展 ；“全集成自动化” 的组成部分，适用于所有工业和技术领域的解决方案。
2 基于S7-200的流量控制设计方案
2.1 流量控制系统的基本原理
单回路控制系统是过程控制中结构最简单的一种形式，它只用一个调节器，调节器也只有一个信号，从系统框图来看，它只有一个闭环。但是，在大多数情况下，这种简单的系统已经能够满足工艺生产的要求，因此，它是一种最基本的、使用最广泛的控制系统。其基本原理是通过流量计对实时流量进行采集，再与设定值进行比较，将差值便送到控制器中，由控制器的输出控制电动调节阀的输出，进而改变调节阀的开度，达到控制流量的目的。
2.2 系统设计方案
本毕业设计原理是利用流量变送器进行数据采集，然后把采集到的数据利用程序进行工程量转换，给定量与输入量相减得出偏换，送到执行器，从而构成的是单闭环控制。
该控制系统主要是控制流过管道水的流量，由于系统对控制要求不高，故系统采用单回路控制，被控对象为水的流量，控制量为电动调节阀的开度，控制器选用PLC和变频器，傳感变送器选用电磁流量传感变送器，执行器选用水泵。
2.3 流量控制系统的组成
系统可分为：控制机构、信号检测变送机构、执行机构三大部分，具体为：
（l）控制机构：本系统的控制机构包括为控制器（PLC）。控制器是整个流量控制系统的核心。控制器直接对系统中的流量信号进行采集，对来自人机接口和通讯接口的数据信息进行分析、实施控制算法，得出对执行机构的控制方案。
（2） 信号检测变送机构：在系统控制过程中，需要检测的信号包括管道水流量信号，其中水流量信号是本控制系统的主要反馈信号。此信号是模拟信号，读入PLC时，需进行A/D转换。
（3） 执行机构：执行机构是由一个电动调节阀，电动调节阀通过改变阀开度，达到控制流量的目的。
流量控制系统以供水出口管道水流量为控制目标，在控制上实现出口管道的实际流量跟随设定的水流量。设定的水流量可以是一个常数，也可以是一个时间分段函数，在每一个时段内是一个常数。
3 流量控制系统的软件设计
3.1程序流程图
在本设计中包括了以下主要的程序：主程序，子程序，中断程序。
结 论
本设计以S7-200PLC和WinCC为核心，利用PLC强大的控制和通信功能，实现了对流量的测量。基于WinCC组态软件设计监控画面，实现流量的实时测量与控制功能。
系统采用单回路控制，通过对采集来的实时流量就行PID运算，达到控制水流量的目的。应用WinCC组态软件设计流量控制系统的监控画面。实现系统的参数设置、实时曲线、历史曲线、数据报表及报警的功能。
测试结果表明采用S7-200与WinCC界面相结合的控制方案，能够很好的实现对设定流量的跟踪，系统运行平稳，调节速度快，控制方便且质量高，并基本能满足流量控制要求。
参考文献
[1] 许志军.工业控制组态软件及应用[M].北京：机械工业出版社.2005 .
[2] 廖常初.PLC编程及应用[M].北京.机械工业出版社.2002.
[3] 王兆义.可编程控制器使用技术[M].北京：机械工业出版社.2004.
[4] 刘华波.组态软件WinCC及其应用[M]. 北京：机械工业出版社.2009.
[5] 陈伯时.运动控制系统[M]. 北京：机械工业出版社，2011：103-107.
关键词：流量控制；PID控制；WinCC；PLC
0 引言
自1969年世界上诞生了第一台可编程逻辑控制器（PLC）以来，可编程控制技术在工业控制领域便一路高歌，取得了极为广泛的应用。使电气控制技术发生了根本性的变化。
我国的PLC研制、生产和应用也发展很快，尤其在应用方面更为突出。在20世纪60年代末引入我国时，只是用作离散量的控制，其功能只是将操作接到离散量输出的接触器等，最早只能完成以继电器梯形逻辑的操作。新一代的PLC具有PID调节功能，它的应用已从开关量控制扩大到模拟量控制领域，广泛的应用于航天、冶金、轻工、建材等行业。我国市场上流行的有如下几国PLC产品：
传统的流量控制系统控制手段单一，灵活性及抗干扰性较差。而PLC作为新型的工业控制计算机，因为其运算速度高、功能强大、程序设计简单改变程序灵活方便、可靠性高、抗干扰能力强能在恶劣的工业环境下长期工作等显著特点，已广泛应用于工业自动化控制的各个领域。特别是配合WinCC实现基于PLC的流量监控系统越发的被人们所应用，现在在办公室内就能看到生产过程的动态画面，能实现对工业控制系统中的各种资源进行配置和编辑，处理数据报警和系统报警，存储历史数据并支持历史数据的查询，完成各类报表的生成和打印输出，从而更好地调度指挥生产。
1 WinCC的应用现状及前景
从面市伊始，用户就对SIMATIC WinCC（Windows Control center）印象深刻。一方面，是其高水平的创新，它使用户在早期就认识到即将到来的发展趋势并予以实现；另一方面，是其基于标准的长期产品策略，可确保用户的投资利益。凭借这种战略思想，WinCC，这一运行于Microsoft Windows 2000和XP下的Windows控制中心，已发展成为欧洲市场中的领导者，乃至业界遵循的标准。如果你想使设备和机器最优化运行，如果你想最大程度地提高工厂的可用性和生产效率，WinCC当是上乘之选。WinCC有几大突出优点。一是多功能，通用的应用程序，适合所有工业领域的解决方案；多语言支持，全球通用 ；可以集成到所有自动化解决方案内；内置所有操作和管理功能，可简单、有效地进行组态；可基于Web持续延展，采用开放性标准，集成简便；集成的Historian 系统作为IT 和商务集成的平台；可用选件和附加件进行扩展 ；“全集成自动化” 的组成部分，适用于所有工业和技术领域的解决方案。
2 基于S7-200的流量控制设计方案
2.1 流量控制系统的基本原理
单回路控制系统是过程控制中结构最简单的一种形式，它只用一个调节器，调节器也只有一个信号，从系统框图来看，它只有一个闭环。但是，在大多数情况下，这种简单的系统已经能够满足工艺生产的要求，因此，它是一种最基本的、使用最广泛的控制系统。其基本原理是通过流量计对实时流量进行采集，再与设定值进行比较，将差值便送到控制器中，由控制器的输出控制电动调节阀的输出，进而改变调节阀的开度，达到控制流量的目的。
2.2 系统设计方案
本毕业设计原理是利用流量变送器进行数据采集，然后把采集到的数据利用程序进行工程量转换，给定量与输入量相减得出偏换，送到执行器，从而构成的是单闭环控制。
该控制系统主要是控制流过管道水的流量，由于系统对控制要求不高，故系统采用单回路控制，被控对象为水的流量，控制量为电动调节阀的开度，控制器选用PLC和变频器，傳感变送器选用电磁流量传感变送器，执行器选用水泵。
2.3 流量控制系统的组成
系统可分为：控制机构、信号检测变送机构、执行机构三大部分，具体为：
（l）控制机构：本系统的控制机构包括为控制器（PLC）。控制器是整个流量控制系统的核心。控制器直接对系统中的流量信号进行采集，对来自人机接口和通讯接口的数据信息进行分析、实施控制算法，得出对执行机构的控制方案。
（2） 信号检测变送机构：在系统控制过程中，需要检测的信号包括管道水流量信号，其中水流量信号是本控制系统的主要反馈信号。此信号是模拟信号，读入PLC时，需进行A/D转换。
（3） 执行机构：执行机构是由一个电动调节阀，电动调节阀通过改变阀开度，达到控制流量的目的。
流量控制系统以供水出口管道水流量为控制目标，在控制上实现出口管道的实际流量跟随设定的水流量。设定的水流量可以是一个常数，也可以是一个时间分段函数，在每一个时段内是一个常数。
3 流量控制系统的软件设计
3.1程序流程图
在本设计中包括了以下主要的程序：主程序，子程序，中断程序。
结 论
本设计以S7-200PLC和WinCC为核心，利用PLC强大的控制和通信功能，实现了对流量的测量。基于WinCC组态软件设计监控画面，实现流量的实时测量与控制功能。
系统采用单回路控制，通过对采集来的实时流量就行PID运算，达到控制水流量的目的。应用WinCC组态软件设计流量控制系统的监控画面。实现系统的参数设置、实时曲线、历史曲线、数据报表及报警的功能。
测试结果表明采用S7-200与WinCC界面相结合的控制方案，能够很好的实现对设定流量的跟踪，系统运行平稳，调节速度快，控制方便且质量高，并基本能满足流量控制要求。
参考文献
[1] 许志军.工业控制组态软件及应用[M].北京：机械工业出版社.2005 .
[2] 廖常初.PLC编程及应用[M].北京.机械工业出版社.2002.
[3] 王兆义.可编程控制器使用技术[M].北京：机械工业出版社.2004.
[4] 刘华波.组态软件WinCC及其应用[M]. 北京：机械工业出版社.2009.
[5] 陈伯时.运动控制系统[M]. 北京：机械工业出版社，2011：103-107.