PLC控制系统在污水池项目中的应用

吴矫

摘 要：本文针对西门子PLC在污水泵控制系统中的应用，设计了以PLC为主控制器，采用变频启停系统和液位控制系统来实现污水泵自启自停的基本功能。项目采用西门子S7-300系列PLC，SIMATIC Step7编程软件实现对污水泵运行的自动控制，Wincc6.0上位机软件实现人工界面操作。污水泵具有完整的自动启动、自动停止和频率转速调节系统，可靠性大大提高。

关键词：PLC控制；自启自停；液位调节；变频控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.003

1 系统概述

污水泵控制系统采用PLC程序控制，可选择操作员站控制、配套电气控制柜，通过变频调速和启停系统实现了泵的无极调速和自启自停。

2 系统组成

污水泵控制系统主要由1套西门子300系列PLC、1台PC操作员站、4套M440变频器、4台潜水泵以及1套液位传感器组成。

3 项目描述

（1）PLC控制柜为西门子300系列，CPU315-2PN/DP。（2）变频器为4台MM440系列变频器。（3）现场为深度8米直径20米的污水池，主要用于收集化工公司各装置生产产生的废水，每天污水量约为10000吨。（4）现场配备4台污水潜水泵，设计每小时最大排污量为600T，用于将污水抽排至污水处理厂。（2用2备）（5）现场污水池装有超声波液位计一台，用于检测污水池实时液位，并将实时液位数据传回至PLC。

4 控制系统的组态及调试

4.1 组态主站系统

（1）打开SIMATIC MANAGER， 通过FILE菜单选择NEW新建一个项目，在NAME栏中输入项目名称，将其命名为wsc，在下方的Storage Location中设置其存储位置。（2）项目屏幕的左侧选中该项目，在右键弹出的快捷菜单中选择插入新对象插入SIMATIC 300 站点，可以看到选择的对象出现在右侧的屏幕上。（3）双击右侧生成的硬件图标，在弹出的HW config 中进行组态，在菜单栏中选择“View”选择“Catalog”打开硬件目录，按订货号和硬件安装次序依次插入机架、电源、CPU。（4）双击MPI/DP，选择新建一条PROFIBUS（1），组态PROFIBUS站地址，点击属性键组态网络属性，在CP属性的工作模式中，将其设为DP 主站，点确认键确认。

4.2 组态从站

（1）在DP网上挂上4台MM440， 并组态MM440的通讯区，通讯区与控制有关，如果需要读写MM440参数，则需0PKW区，如果除设定值和控制字以外，还需传送其他数据，则要选择PZD。（2）在本项目中，采用0PKW，2PZD ；MM440地址为分别为2、3、4、5。

4.3 MM440参数设置

PLC通过ProfibusDP来控制变频器，变频器需要一定的参数设置才能实现：

P700（0）=2命令源 （端子控制）

P700（1）=6命令源 （CB通讯板控制）

P1000（0）=1就地时通过面板设定频率

P1000（1）=6远程时通过CB板通讯设定频率

P1040 =50 本地时初始频率为50Hz

P918 变频器节点号 分别为2、3、4、5（必需要与硬件组态时保持一致）

4.4 程序的编写

（1）对系统控制数据的读写：

a. 在Step7 中对PZD （过程数据）读写参数时调用SFC14和SFC15

b. SFC14（“DPRD_DAT”）用于读Profibus 从站（MM440）的数据

c. SFC15（“DPWR_DAT”）用于将数据写入Profibus 从站（MM440）

d. 硬件组态时PZD的起始地址：W#16#100（即264）

在OB1中调用特殊功能块SFC14和SFC15，完成从站（MM440）数据的读和写：（以301号泵为例）

（2）其中：

LADDR 表示：硬件组态时PZD的起始地址（W#16#100即256）；

RECORD 表示：数据块（DB1）中定义的PZD数据区相对应的数据地址；

RET_VAL 表示：程序块的状态字。

具体传送命令参考MM440手册。

（3）液位数据采集的编写。在OB1组织块中，插入FC105功能块。输入硬件地址PIW288（AI模拟量输入卡第一个通道地址），量程设置为0-8米，输出至中间变量地址寄存，在编写自动控制程序时可以调用。

4.5 控制程序编写启停命令（以301号泵为例）

（1）自动或者手动输出启动信号时，需将W#16#47F写入DB1.DBW4完成启动输出；自动或者手动输出停止信号时，需将W#16#47E写入DB1.DBW4完成停止输出。

（2）设定频率时，需将频率设定值（0-50）乘以328写入DB1.DBW6。（当乘积大于16384时只写入16384）

（3）液位设置可由操作员自行设定。例如：当液位大于6米时（满液位8米），启动污水泵，当液位小于1.5米时，停止污水泵。

5 结论

自动化控制是工业发展的必然方向，PLC控制系统以其成本低，效率高的优点，已经成为中小控制系统的主流。它可以根据用户需要，设定相应的控制程序，稳定、高效地执行设备运转，维护费用极少。由于污水池排污系统采用了自动控制模式，使得工作效率得以提升，节省了部分人力劳动，减少了企业的额外支出，是企业节省成本最佳的方法。尤其在一些高危场所，高温、高压、易燃易爆及可燃有毒场所，由于作业环境的限制性，因而致使有的设备生产效率低下，误差多，生产成本高，企业的竞争能力差，阻碍了企业的正常发展。所以分PLC自动控制系统必然会取代传统人工操作。这也正是自动化技术能够高速发展的根本原因，也是企业可持续发展的必然之路。

参考文献：

[1]廖常初.S7-300/400 PLC应用技术[M].机械工业出版社，2008.

[2]廖常初.PLC编程及应用[M].机械工业出版社，2008.

[3]吴作明.工控组态软件与PLC应用技术[M].北京航空航天大学出版社，2007.

[4]阳宪惠.工业数据通信与控制网络[M].清华大学出版社，2003.

[5]变频器使用大全[S].西门子（中国）有限公司.