PLC 程序设计采用模块化编程结构，包括: 主程序、定时中断程序、自动运行子程序和调试子程序。主程序的功能包括: 设置 100 ms 的定时中断、开/关定时中断、PI 参数设置( 通过触摸屏设置) 、集水池液位和排污总管流量的采集并转化为实际的液位和流量( 显示在触摸屏上) 、自动运行子程序和调试子程序的调用以及液位报警等; 定时中断程序主要实现了对标准化后集水池液位进行 PI 运算，输出运算结果; 自动运行子程序实现了根据 PI 运算的输出结果进行反标准化及数据处理，根据预先设计好的分程区间控制污水泵 M1 ～ M3 实现变频运行等功能; 在调试子程序运行模式下，可以通过控制柜或触摸屏滑块分别对污水泵M1 ～ M3 的启停、调速以及 M4 的工频启停控制，PLC程序运行流程图如图 4 所示。
根据工艺要求，集水池液位变化范围为 0 ～ 10 m，要求液位低于 1． 4 m 进行下限报警，液位高于 8． 5 m进行上限报警。将
超声波液位变送器量程调整为 0 ～ 10 m 对应输出 4 ～ 20 mA，并线性对应 AIW16 存储单元中数值 5 530 ～ 27 648。 S7-200 SMAＲT PLC 的 PID 指令要求指定 PID 回路表的回路号和首地址，回路表的首地址一旦确定，则以首地址为起始的连续 80 个字节，以每四个字节作为一个单元就有了固定含义［7］。在本设计中，回路表首地址为 VB100，则 VD100 存放测量值、VD104 存放设定值、VD108 存放 PI 运算结果等，同时在编程中还要注意各个存储单元的数据格式以及数据范围。在 PI控制回路中，设置液位设定值为 2 m，对应标准化数值为 0． 2。
将 PLC 的 PI 运算结果反标准化为 0 ～ 27 648后进 行 分 程: 0 ～ 9 216 变 换 为 0 ～ 27 648 传 送 给AQW16，使该通道输出0 ～ 10 V DC，对应污水泵 M1 频率在 0 ～ 50 Hz 变化; 9 216 ～ 18 432 变换为 0 ～ 27 648传送给 AQW32，使该通道输出 0 ～ 10 V DC，对应污水泵 M2 频率在 0 ～ 50 Hz 变化; 18 432 ～ 27 648 变换为0 ～ 27 648 传送给 AQW34，使该通道输出 0 ～ 10 V DC，对应污水泵 M3 频率在 0 ～ 50 Hz 变化，实现了将 PLC的控制作用进行分程，对 3 个污水泵实现分程控制。污水泵分程动作图如图 5 所示。 从 VD108 读取 PI 运算结果后进行数据处理与分程控制程序如图 6 所示，该程序在自动运行子程序中编写。在 PLC 程序编写过程中，有以下几点需要说明:
( 1) VD112 单元存放比例系数。该值为正，则控制器为反作用; 该值为负，则控制器为正作用。由图 2可知，当控制器的输出作用增强时，污水泵的排污量应增加，执行器为正作用; 当操纵变量排污量增加时，被控变量集水池液位降低，被控对象集水池为副作用。根据控制器、执行器、被控对象的正反作用符号相乘为负的判断规则，控制器应选正作用，比例系数 Kc 设置 为负数。
( 2) AIW16 和 AIW18 通道配置输入信号为 0 ～ 20 mA，这与读取
液位变送器和流量变送器的 4 ～ 20 mA模拟量信号不匹配，需通过数据处理，使模拟量输入通道的 4 mA 与测量下限对应，20 mA 与测量上限对应。
( 3) 手动调试模式可以通过控制柜的旋转电位器对污水泵进行调速，该功能通过旋转电位器改变模拟量输入通道的电压值在 0 ～ 10 V DC 变化，从而改变通道对应模拟量输入寄存器中的数值，该数据可以直接传送到对应模拟量输出通道实现污水泵的调速。 ( 4) 在 PLC 程序设计中，还要考虑与触摸屏的通信问题，通过触摸屏的通道与 PLC 实现交互。
