PLC控制系統在污水池項目中的應用

吳矯

摘 要：本文針對西門子PLC在污水泵控制系統中的應用，設計了以PLC為主控制器，采用變頻啟停系統和液位控制系統來實現污水泵自啟自停的基本功能。項目采用西門子S7-300系列PLC，SIMATIC Step7編程軟件實現對污水泵運行的自動控制，Wincc6.0上位機軟件實現人工界面操作。污水泵具有完整的自動啟動、自動停止和頻率轉速調節系統，可靠性大大提高。

關鍵詞：PLC控制；自啟自停；液位調節；變頻控制

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

1 系統概述

污水泵控制系統采用PLC程序控制，可選擇操作員站控制、配套電氣控制柜，通過變頻調速和啟停系統實現了泵的無極調速和自啟自停。

2 系統組成

污水泵控制系統主要由1套西門子300系列PLC、1臺PC操作員站、4套M440變頻器、4臺潛水泵以及1套液位傳感器組成。

3 項目描述

（1）PLC控制柜為西門子300系列，CPU315-2PN/DP。（2）變頻器為4臺MM440系列變頻器。（3）現場為深度8米直徑20米的污水池，主要用于收集化工公司各裝置生產產生的廢水，每天污水量約為10000噸。（4）現場配備4臺污水潛水泵，設計每小時最大排污量為600T，用于將污水抽排至污水處理廠。（2用2備）（5）現場污水池裝有超聲波液位計一臺，用于檢測污水池實時液位，并將實時液位數據傳回至PLC。

4 控制系統的組態及調試

4.1 組態主站系統

（1）打開SIMATIC MANAGER， 通過FILE菜單選擇NEW新建一個項目，在NAME欄中輸入項目名稱，將其命名為wsc，在下方的Storage Location中設置其存儲位置。（2）項目屏幕的左側選中該項目，在右鍵彈出的快捷菜單中選擇插入新對象插入SIMATIC 300 站點，可以看到選擇的對象出現在右側的屏幕上。（3）雙擊右側生成的硬件圖標，在彈出的HW config 中進行組態，在菜單欄中選擇“View”選擇“Catalog”打開硬件目錄，按訂貨號和硬件安裝次序依次插入機架、電源、CPU。（4）雙擊MPI/DP，選擇新建一條PROFIBUS（1），組態PROFIBUS站地址，點擊屬性鍵組態網絡屬性，在CP屬性的工作模式中，將其設為DP 主站，點確認鍵確認。

4.2 組態從站

（1）在DP網上掛上4臺MM440， 并組態MM440的通訊區，通訊區與控制有關，如果需要讀寫MM440參數，則需0PKW區，如果除設定值和控制字以外，還需傳送其他數據，則要選擇PZD。（2）在本項目中，采用0PKW，2PZD ；MM440地址為分別為2、3、4、5。

4.3 MM440參數設置

PLC通過ProfibusDP來控制變頻器，變頻器需要一定的參數設置才能實現：

P700（0）=2命令源 （端子控制）

P700（1）=6命令源 （CB通訊板控制）

P1000（0）=1就地時通過面板設定頻率

P1000（1）=6遠程時通過CB板通訊設定頻率

P1040 =50 本地時初始頻率為50Hz

P918 變頻器節點號 分別為2、3、4、5（必需要與硬件組態時保持一致）

4.4 程序的編寫

（1）對系統控制數據的讀寫：

a. 在Step7 中對PZD （過程數據）讀寫參數時調用SFC14和SFC15

b. SFC14（“DPRD_DAT”）用于讀Profibus 從站（MM440）的數據

c. SFC15（“DPWR_DAT”）用于將數據寫入Profibus 從站（MM440）

d. 硬件組態時PZD的起始地址：W#16#100（即264）

在OB1中調用特殊功能塊SFC14和SFC15，完成從站（MM440）數據的讀和寫：（以301號泵為例）

（2）其中：

LADDR 表示：硬件組態時PZD的起始地址（W#16#100即256）；

RECORD 表示：數據塊（DB1）中定義的PZD數據區相對應的數據地址；

RET_VAL 表示：程序塊的狀態字。

具體傳送命令參考MM440手冊。

（3）液位數據采集的編寫。在OB1組織塊中，插入FC105功能塊。輸入硬件地址PIW288（AI模擬量輸入卡第一個通道地址），量程設置為0-8米，輸出至中間變量地址寄存，在編寫自動控制程序時可以調用。

4.5 控制程序編寫啟停命令（以301號泵為例）

（1）自動或者手動輸出啟動信號時，需將W#16#47F寫入DB1.DBW4完成啟動輸出；自動或者手動輸出停止信號時，需將W#16#47E寫入DB1.DBW4完成停止輸出。

（2）設定頻率時，需將頻率設定值（0-50）乘以328寫入DB1.DBW6。（當乘積大于16384時只寫入16384）

（3）液位設置可由操作員自行設定。例如：當液位大于6米時（滿液位8米），啟動污水泵，當液位小于1.5米時，停止污水泵。

5 結論

自動化控制是工業發展的必然方向，PLC控制系統以其成本低，效率高的優點，已經成為中小控制系統的主流。它可以根據用戶需要，設定相應的控制程序，穩定、高效地執行設備運轉，維護費用極少。由于污水池排污系統采用了自動控制模式，使得工作效率得以提升，節省了部分人力勞動，減少了企業的額外支出，是企業節省成本最佳的方法。尤其在一些高危場所，高溫、高壓、易燃易爆及可燃有毒場所，由于作業環境的限制性，因而致使有的設備生產效率低下，誤差多，生產成本高，企業的競爭能力差，阻礙了企業的正常發展。所以分PLC自動控制系統必然會取代傳統人工操作。這也正是自動化技術能夠高速發展的根本原因，也是企業可持續發展的必然之路。

參考文獻：

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