采用分程控制系统，控制器依据液位测量值与设定值的偏差进行 PI 运算并输出控制信号，该信号经分程后，控制变频器按照液位的变化对污水泵 M1 ～ M3自动实现启停及变频控制。在该控制方式下，有两种控制方案: 

 

        ( 1) 采用1 台变频器配套1台电磁流量计控制3 台污水泵实现变频控制方案。假设当液位的上升使 1#污水泵频率上升到50 Hz 后，首先通过其对应接触器与变频器断开并切换到工频运行，再将 2#污水泵对应接触器闭合，与变频器连接，实现变频控制，如果液位继续上升，则 2#污水泵切换到工频运行，3#污水泵进行变频运行; 当液位下降时，则进行相反的操作［5］。由于该控制方案只有1 台变频器，所以控制器只需要 1 路模拟量输出，当液位进入到某台污水泵对应液位区间时，在切换污水泵的同时，需要对该液位区间所对应的数字量进行处理，使其输出对应 0 ～ 50 Hz。 

 

        ( 2) 采用3 台变频器配套3台电磁流量计各控制1 台污水泵实现变频控制方案。该控制方案需要控制器的 3 路模拟量输出分别控制 3 台变频器的频率在 0 ～ 50 Hz 变化，对各污水泵的液位区间对应的数字量进行处理，使其液位区间对应变频器输出 0 ～ 50 Hz。

 

        非常好种控制方案的优点是节约成本，缺点是如果集水池液位变化频繁，势必造成接触器的触点频繁通断，以实现污水泵在变频与工频之间的切换，使系统的稳定性和可靠性下降，故障率升高; 第二种控制方案的优点是由于采用 1 台变频器控制 1 台污水泵的形式，该方案消除了接触器触点频繁通断造成的可靠性下降，缺点是成本较高。为确保污水泵站长期可靠运行，设计采用第二种控制方案，系统框图如图 2 所示。

        为实现设备调试功能，系统设置手动调试模式和自动运行模式。为实现维护检修时不影响污水泵站的正常运行，系统增加 4#污水泵作为备用泵，该泵采用工频控制。 

 

2． 2 硬件配置与设计

主要硬件配置如下:

        ( 1) 控制器采用 SIEMENS S7-200 SMAＲT PLC ( SＲ30) ，配有 2 个模拟量扩展模块 EM AM03 和 EM AM06，实现模拟量地采集以及模拟量输出［6］; 

        ( 2) 4 台污水泵，额定电压 380 V，功率 30 kW 和 3 台西门子 MM430 变频器，分别拖动污水泵 M1 ～ M3，M4 通过接触器实现工频控制; 

        ( 3) 电磁流量计的型号为SC-LDE，输出信号为4 ～ 20 mA 及超声波液位计的型号为 SC-CSB，测量范围为 0 ～ 15 m，输出信号为 4 ～ 20 mA; 

        ( 4) 触摸屏选用 MCGS( TCP7062Ti) ，要求实时显示现场的液位、流量数据以及各泵的运行状态，并实现污水泵的控制等功能; ( 5) 控制柜内置 PLC、空气开关、接触器以及继电器排等器件，面板设置急停按钮、转换开关、指示灯、变频器以及实现 M1 ～ M3 手动调速的旋钮电位器。 PLC 的 I/O 地址分配如表 1 所示。

        MM430 变频器设置参数 P0700 = 2，表示命令源选择由端子排输入; P1000 = 2，表示频率设定值选择为模拟量输入; P0701 = 1，表示 ON 接通电动机正转，OFF断开停止，系统硬件设计如图 3 所示。