PLC 程序設(shè)計(jì)采用模塊化編程結(jié)構(gòu)，包括: 主程序、定時(shí)中斷程序、自動(dòng)運(yùn)行子程序和調(diào)試子程序。主程序的功能包括: 設(shè)置 100 ms 的定時(shí)中斷、開(kāi)/關(guān)定時(shí)中斷、PI 參數(shù)設(shè)置( 通過(guò)觸摸屏設(shè)置) 、集水池液位和排污總管流量的采集并轉(zhuǎn)化為實(shí)際的液位和流量( 顯示在觸摸屏上) 、自動(dòng)運(yùn)行子程序和調(diào)試子程序的調(diào)用以及液位報(bào)警等; 定時(shí)中斷程序主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化后集水池液位進(jìn)行 PI 運(yùn)算，輸出運(yùn)算結(jié)果; 自動(dòng)運(yùn)行子程序?qū)崿F(xiàn)了根據(jù) PI 運(yùn)算的輸出結(jié)果進(jìn)行反標(biāo)準(zhǔn)化及數(shù)據(jù)處理，根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的分程區(qū)間控制污水泵 M1 ～ M3 實(shí)現(xiàn)變頻運(yùn)行等功能; 在調(diào)試子程序運(yùn)行模式下，可以通過(guò)控制柜或觸摸屏滑塊分別對(duì)污水泵M1 ～ M3 的啟停、調(diào)速以及 M4 的工頻啟停控制，PLC程序運(yùn)行流程圖如圖 4 所示。
根據(jù)工藝要求，集水池液位變化范圍為 0 ～ 10 m，要求液位低于 1． 4 m 進(jìn)行下限報(bào)警，液位高于 8． 5 m進(jìn)行上限報(bào)警。將
超聲波液位變送器量程調(diào)整為 0 ～ 10 m 對(duì)應(yīng)輸出 4 ～ 20 mA，并線(xiàn)性對(duì)應(yīng) AIW16 存儲(chǔ)單元中數(shù)值 5 530 ～ 27 648。 S7-200 SMAＲT PLC 的 PID 指令要求指定 PID 回路表的回路號(hào)和首地址，回路表的首地址一旦確定，則以首地址為起始的連續(xù) 80 個(gè)字節(jié)，以每四個(gè)字節(jié)作為一個(gè)單元就有了固定含義［7］。在本設(shè)計(jì)中，回路表首地址為 VB100，則 VD100 存放測(cè)量值、VD104 存放設(shè)定值、VD108 存放 PI 運(yùn)算結(jié)果等，同時(shí)在編程中還要注意各個(gè)存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)格式以及數(shù)據(jù)范圍。在 PI控制回路中，設(shè)置液位設(shè)定值為 2 m，對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值為 0． 2。
將 PLC 的 PI 運(yùn)算結(jié)果反標(biāo)準(zhǔn)化為 0 ～ 27 648后進(jìn) 行 分 程: 0 ～ 9 216 變 換 為 0 ～ 27 648 傳 送 給AQW16，使該通道輸出0 ～ 10 V DC，對(duì)應(yīng)污水泵 M1 頻率在 0 ～ 50 Hz 變化; 9 216 ～ 18 432 變換為 0 ～ 27 648傳送給 AQW32，使該通道輸出 0 ～ 10 V DC，對(duì)應(yīng)污水泵 M2 頻率在 0 ～ 50 Hz 變化; 18 432 ～ 27 648 變換為0 ～ 27 648 傳送給 AQW34，使該通道輸出 0 ～ 10 V DC，對(duì)應(yīng)污水泵 M3 頻率在 0 ～ 50 Hz 變化，實(shí)現(xiàn)了將 PLC的控制作用進(jìn)行分程，對(duì) 3 個(gè)污水泵實(shí)現(xiàn)分程控制。污水泵分程動(dòng)作圖如圖 5 所示。 從 VD108 讀取 PI 運(yùn)算結(jié)果后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分程控制程序如圖 6 所示，該程序在自動(dòng)運(yùn)行子程序中編寫(xiě)。在 PLC 程序編寫(xiě)過(guò)程中，有以下幾點(diǎn)需要說(shuō)明:
( 1) VD112 單元存放比例系數(shù)。該值為正，則控制器為反作用; 該值為負(fù)，則控制器為正作用。由圖 2可知，當(dāng)控制器的輸出作用增強(qiáng)時(shí)，污水泵的排污量應(yīng)增加，執(zhí)行器為正作用; 當(dāng)操縱變量排污量增加時(shí)，被控變量集水池液位降低，被控對(duì)象集水池為副作用。根據(jù)控制器、執(zhí)行器、被控對(duì)象的正反作用符號(hào)相乘為負(fù)的判斷規(guī)則，控制器應(yīng)選正作用，比例系數(shù) Kc 設(shè)置 為負(fù)數(shù)。
( 2) AIW16 和 AIW18 通道配置輸入信號(hào)為 0 ～ 20 mA，這與讀取
液位變送器和流量變送器的 4 ～ 20 mA模擬量信號(hào)不匹配，需通過(guò)數(shù)據(jù)處理，使模擬量輸入通道的 4 mA 與測(cè)量下限對(duì)應(yīng)，20 mA 與測(cè)量上限對(duì)應(yīng)。
( 3) 手動(dòng)調(diào)試模式可以通過(guò)控制柜的旋轉(zhuǎn)電位器對(duì)污水泵進(jìn)行調(diào)速，該功能通過(guò)旋轉(zhuǎn)電位器改變模擬量輸入通道的電壓值在 0 ～ 10 V DC 變化，從而改變通道對(duì)應(yīng)模擬量輸入寄存器中的數(shù)值，該數(shù)據(jù)可以直接傳送到對(duì)應(yīng)模擬量輸出通道實(shí)現(xiàn)污水泵的調(diào)速。 ( 4) 在 PLC 程序設(shè)計(jì)中，還要考慮與觸摸屏的通信問(wèn)題，通過(guò)觸摸屏的通道與 PLC 實(shí)現(xiàn)交互。
