PLC 程序設計采用模塊化編程結構，包括: 主程序、定時中斷程序、自動運行子程序和調(diào)試子程序。主程序的功能包括: 設置 100 ms 的定時中斷、開/關定時中斷、PI 參數(shù)設置( 通過觸摸屏設置) 、集水池液位和排污總管流量的采集并轉化為實際的液位和流量( 顯示在觸摸屏上) 、自動運行子程序和調(diào)試子程序的調(diào)用以及液位報警等; 定時中斷程序主要實現(xiàn)了對標準化后集水池液位進行 PI 運算，輸出運算結果; 自動運行子程序實現(xiàn)了根據(jù) PI 運算的輸出結果進行反標準化及數(shù)據(jù)處理，根據(jù)預先設計好的分程區(qū)間控制污水泵 M1 ～ M3 實現(xiàn)變頻運行等功能; 在調(diào)試子程序運行模式下，可以通過控制柜或觸摸屏滑塊分別對污水泵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 進行下限報警，液位高于 8． 5 m進行上限報警。將
超聲波液位變送器量程調(diào)整為 0 ～ 10 m 對應輸出 4 ～ 20 mA，并線性對應 AIW16 存儲單元中數(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 個字節(jié)，以每四個字節(jié)作為一個單元就有了固定含義［7］。在本設計中，回路表首地址為 VB100，則 VD100 存放測量值、VD104 存放設定值、VD108 存放 PI 運算結果等，同時在編程中還要注意各個存儲單元的數(shù)據(jù)格式以及數(shù)據(jù)范圍。在 PI控制回路中，設置液位設定值為 2 m，對應標準化數(shù)值為 0． 2。
將 PLC 的 PI 運算結果反標準化為 0 ～ 27 648后進 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，對應污水泵 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，對應污水泵 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，對應污水泵 M3 頻率在 0 ～ 50 Hz 變化，實現(xiàn)了將 PLC的控制作用進行分程，對 3 個污水泵實現(xiàn)分程控制。污水泵分程動作圖如圖 5 所示。 從 VD108 讀取 PI 運算結果后進行數(shù)據(jù)處理與分程控制程序如圖 6 所示，該程序在自動運行子程序中編寫。在 PLC 程序編寫過程中，有以下幾點需要說明:
( 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，則控制器為正作用。由圖 2可知，當控制器的輸出作用增強時，污水泵的排污量應增加，執(zhí)行器為正作用; 當操縱變量排污量增加時，被控變量集水池液位降低，被控對象集水池為副作用。根據(jù)控制器、執(zhí)行器、被控對象的正反作用符號相乘為負的判斷規(guī)則，控制器應選正作用，比例系數(shù) Kc 設置 為負數(shù)。
( 2) AIW16 和 AIW18 通道配置輸入信號為 0 ～ 20 mA，這與讀取
液位變送器和流量變送器的 4 ～ 20 mA模擬量信號不匹配，需通過數(shù)據(jù)處理，使模擬量輸入通道的 4 mA 與測量下限對應，20 mA 與測量上限對應。
( 3) 手動調(diào)試模式可以通過控制柜的旋轉電位器對污水泵進行調(diào)速，該功能通過旋轉電位器改變模擬量輸入通道的電壓值在 0 ～ 10 V DC 變化，從而改變通道對應模擬量輸入寄存器中的數(shù)值，該數(shù)據(jù)可以直接傳送到對應模擬量輸出通道實現(xiàn)污水泵的調(diào)速。 ( 4) 在 PLC 程序設計中，還要考慮與觸摸屏的通信問題，通過觸摸屏的通道與 PLC 實現(xiàn)交互。
