PLC控制系統(tǒng)在污水池項目中的應(yīng)用

吳矯

摘 要：本文針對西門子PLC在污水泵控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，設(shè)計了以PLC為主控制器，采用變頻啟停系統(tǒng)和液位控制系統(tǒng)來實現(xiàn)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(xiàn)對污水泵運行的自動控制，Wincc6.0上位機軟件實現(xiàn)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(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可靠性大大提高。

關(guān)鍵詞：PLC控制；自啟自停；液位調(diào)節(jié)；變頻控制

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

1 系統(tǒng)概述

污水泵控制系統(tǒng)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(diào)速和啟停系統(tǒng)實現(xiàn)了泵的無極調(diào)速和自啟自停。

2 系統(tǒng)組成

污水泵控制系統(tǒng)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(xiàn)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(chǎn)產(chǎn)生的廢水，每天污水量約為10000噸。（4）現(xiàn)場配備4臺污水潛水泵，設(shè)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(xiàn)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(shù)據(jù)傳回至PLC。

4 控制系統(tǒng)的組態(tài)及調(diào)試

4.1 組態(tài)主站系統(tǒng)

（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(shè)置其存儲位置。（2）項目屏幕的左側(cè)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(xiàn)在右側(cè)的屏幕上。（3）雙擊右側(cè)生成的硬件圖標，在彈出的HW config 中進行組態(tài)，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(tài)PROFIBUS站地址，點擊屬性鍵組態(tài)網(wǎng)絡(luò)屬性，在CP屬性的工作模式中，將其設(shè)為DP 主站，點確認鍵確認。

4.2 組態(tài)從站

（1）在DP網(wǎng)上掛上4臺MM440， 并組態(tài)MM440的通訊區(qū)，通訊區(qū)與控制有關(guān)，如果需要讀寫MM440參數(shù)，則需0PKW區(qū)，如果除設(shè)定值和控制字以外，還需傳送其他數(shù)據(jù)，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(shù)設(shè)置

PLC通過ProfibusDP來控制變頻器，變頻器需要一定的參數(shù)設(shè)置才能實現(xiàn)：

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(shè)定頻率

P1000（1）=6遠程時通過CB板通訊設(shè)定頻率

P1040 =50 本地時初始頻率為50Hz

P918 變頻器節(jié)點號 分別為2、3、4、5（必需要與硬件組態(tài)時保持一致）

4.4 程序的編寫

（1）對系統(tǒng)控制數(shù)據(jù)的讀寫：

a. 在Step7 中對PZD （過程數(shù)據(jù)）讀寫參數(shù)時調(diào)用SFC14和SFC15

b. SFC14（“DPRD_DAT”）用于讀Profibus 從站（MM440）的數(shù)據(jù)

c. SFC15（“DPWR_DAT”）用于將數(shù)據(jù)寫入Profibus 從站（MM440）

d. 硬件組態(tài)時PZD的起始地址：W#16#100（即264）

在OB1中調(diào)用特殊功能塊SFC14和SFC15，完成從站（MM440）數(shù)據(jù)的讀和寫：（以301號泵為例）

（2）其中：

LADDR 表示：硬件組態(tài)時PZD的起始地址（W#16#100即256）；

RECORD 表示：數(shù)據(jù)塊（DB1）中定義的PZD數(shù)據(jù)區(qū)相對應(yīng)的數(shù)據(jù)地址；

RET_VAL 表示：程序塊的狀態(tài)字。

具體傳送命令參考MM440手冊。

（3）液位數(shù)據(jù)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(shè)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(diào)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(shè)定頻率時，需將頻率設(shè)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(shè)置可由操作員自行設(shè)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(jié)論

自動化控制是工業(yè)發(fā)展的必然方向，PLC控制系統(tǒng)以其成本低，效率高的優(yōu)點，已經(jīng)成為中小控制系統(tǒng)的主流。它可以根據(jù)用戶需要，設(shè)定相應(yīng)的控制程序，穩(wěn)定、高效地執(zhí)行設(shè)備運轉(zhuǎn)，維護費用極少。由于污水池排污系統(tǒng)采用了自動控制模式，使得工作效率得以提升，節(jié)省了部分人力勞動，減少了企業(yè)的額外支出，是企業(yè)節(jié)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(yè)環(huán)境的限制性，因而致使有的設(shè)備生產(chǎn)效率低下，誤差多，生產(chǎn)成本高，企業(yè)的競爭能力差，阻礙了企業(yè)的正常發(fā)展。所以分PLC自動控制系統(tǒng)必然會取代傳統(tǒng)人工操作。這也正是自動化技術(shù)能夠高速發(fā)展的根本原因，也是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然之路。

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