隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大,對市政建設(shè)和管理提出了更高的要求。本泵站位于天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，根據(jù)片區(qū)定位要求，泵站采用全自動控制。PLC及變頻器為泵站的控制核心環(huán)節(jié)。PLC、變頻器及測量元件組成了閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過變頻調(diào)速實現(xiàn)了節(jié)能要求。PLC及變頻器的使用免去了許多繁瑣的人工操作以及一些安全隱患，很好的適應(yīng)了生產(chǎn)需要，相應(yīng)了國家低碳綠色經(jīng)濟(jì)的號召。

1 、控制系統(tǒng)組成

　　本控制系統(tǒng)主要由PLC、變頻器及測量元件組成。

　　1.1 PLC

　　本工程采用西門子S7-300PLC，PLC主要包括PLC電源模塊、CPU模塊、以太網(wǎng)模塊、主機(jī)接口模塊、擴(kuò)展接口模塊、PID控制模塊、模擬量輸入模塊、數(shù)字量輸入模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊及STEP7V5.2工業(yè)軟件STEP7是西門子SIMATIC工業(yè)軟件中的一員。SIMATIC可編程邏輯控組態(tài)就是模擬真實的PLC硬件系統(tǒng),將CPU、電源和信號模塊等設(shè)備安裝到相應(yīng)的機(jī)架上,并對PLC硬件模塊的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和修改的過程。當(dāng)用戶需要修改模塊的參數(shù)或地址,需要設(shè)置網(wǎng)絡(luò)通訊,或者需要將分布式外設(shè)連接到主站的時候,都要做硬件組態(tài)。在S7-300中PID功能是通過PID指令功能塊實現(xiàn)。通過定時（按照采樣時間）執(zhí)行PID功能塊，按照PID運算規(guī)律，根據(jù)當(dāng)時的給定、反饋、比例－積分－微分?jǐn)?shù)據(jù)，計算出控制量。

　　1.2 變頻器

　　變頻器是把工頻電源變?yōu)楦鞣N頻率的交流電源，從而實現(xiàn)電機(jī)的無級調(diào)速。變頻調(diào)速的核心是變頻器的數(shù)字控制系統(tǒng)，主要硬件設(shè)備有微處理器、接口電路及外圍設(shè)備。本工程中選用ABB公司ACS510變頻器，變頻器送入信號由PLC提供，同時將電機(jī)轉(zhuǎn)速信號反饋給PLC，實現(xiàn)閉環(huán)控制。

　　1.3 超聲液位差計及變送器

　　選用測量范圍為0～10米的超聲波液位差計，并帶3個繼電器輸出接點，輸出的電流信號為4mA～20mA。

2 、控制原理

　　控制系統(tǒng)的設(shè)計輸入液位由工藝專業(yè)提供。系統(tǒng)輸出由超聲波液位差計測量，1#、2#、3#、4#水泵根據(jù)泵井的液位情況確定是否啟動、變頻工作或是工頻工作。

3、PID 控制的PLC 實現(xiàn)

　　在有模擬量的控制系統(tǒng)中,經(jīng)常用到PID運算來執(zhí)行PID回路的功能。PID回路指令的編程和實現(xiàn)都非常方便，PID控制廣泛應(yīng)用于閉環(huán)控制系統(tǒng)中，PID控制器調(diào)節(jié)回路輸出，為了使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng)讓偏差△e趨于0。

　　由于PLC控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣時刻的偏差來計算控制量。因此，在PLC控制系統(tǒng)中，必須對式(1)進(jìn)行離散化處理，用數(shù)字形式的差分方程代替連續(xù)系統(tǒng)的微分方程。

　　為便于實現(xiàn)將公式（2）改為遞推式

4 、主程序流程圖

　　根據(jù)控制要求，1#水泵變頻控制主程序流程圖如圖3，2#、3#、4#控制流程圖與1#水泵相同。

5 、結(jié)語

　　本系統(tǒng)利用西門子高性能S7-300 PLC及ABB公司ACS510變頻器實現(xiàn)了污水泵站的閉環(huán)變頻控制，使電動機(jī)在低速運行時故障率降低,且噪音減小。泵站采用變頻調(diào)速、閉環(huán)自動調(diào)節(jié)，節(jié)能效果顯著，可帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。