污水提升泵站的主要功能为收集城市一定区域内的污水，通过提升污水高程，使其以重力流或压力流的形式自流至污水处理厂中，实现污水收集与集中处理。当前大数据、GIS逐步引入城市污水管网系统中，需确保泵站自动化程度，实现智能化响应能力，以此满足泵站自控需求。

以某城市污水处理厂中的污水提升泵站共包含2台耙齿式格栅机、1台栅渣输送机、3台污水提升泵、4台闸阀、1台静压式液位计、1台流量计、2台超声波液位差计和1台硫化氢气体检测仪。在泵站自控系统设计上，主要包含下位机PLC站、上位机组态监控软件两部分。利用下位机PLC收集各设备发出的信号，由预先编写好的程序进行自动判断，完成对不同设备的控制；利用上位机读取PLC寄存器中的数据并显示在屏幕中，供值守人员进行实时监控，并调节参数、执行手动操作，实现对泵站的远程实时控制^[1]。

该泵站自动化控制系统设计要求如表1所示，基于泵站自控系统需求进行PLC程序编写，结合控制对象差异进行控制逻辑的区别化设计。

下位机控制系统框架主要由3部分组成：(1)在系统送电启动后完成程序初始化，包括将各类寄存器复位、启动延时与完成模拟量转换；(2)由系统执行不同设备的控制逻辑，分别进行各类输入信号的判断，包括选取格栅模式、闸阀控制或水泵控制，在格栅模式下选取时间控制模式或液位差控制模式等；(3)故障报警与响应，当模拟量转换时发现信号异常或设备发生故障，则停止故障设备的启动与输出，直至故障消除为止。在PLC运行过程中，主要通过DI、AI等通道读取信号数据，同时完成输入存储器的刷新；在程序执行过程中，需遵循由上至下、由左至右的顺序完成执行程序的扫描，同时将结果存储在输出存储器中，在此时期输出存储器中的内容将不断发生改变；待进入输出阶段时，输出存储器将其存储的内容转变为信号形式输出，依据“输入扫描—程序扫描—输出刷新”的顺序执行整体PLC程序^[2]。

1）程序初始化调用SM0.1寄存器，在系统送电后首次执行时保持接通状态，将寄存器复位，输送机状态清零，避免在PLC程序运行后发生误动作。

2）启动延时调用保持常闭状态的SM0.0寄存器，在系统启动后设置5s延时，避免因突然送电导致设备异常启动，并将延时计时器T37输出作为常开节点，保障设备输出的延时执行。

3）模拟量转换编写SCALE子程序，完成相应符号的定义（见表2），通过在主程序中直接调用该模块，即可将输入的4～20mA模拟量信号转化为具体数值，无需重复编写程序。

为实现对各类设备的自动化控制，需完成设备控制流程与执行逻辑的编写，分别完成闸阀开启与闭合控制、格栅机时间与液位差控制、栅渣输送机启动与停机延时控制流程及执行逻辑的设置。以闸阀开启流程为例，主要表现为“启动指令—自动—故障—开到位—关闭中—闸阀开启/终止开启”的流程，其执行逻辑为：(1)接收到上位机发出的开启指令；(2)判断现场选择开关是否处于自动状态，“Y”则继续流程；(3)判断是否为故障状态，“N”则继续；(4)判断开关是否开到位，“N”则继续；(5)判断开关是否处于关闭过程中，“N”则继续；(6)线圈置位，闸阀开启，并继续执行第2～5项流程，若发现获取到的条件与开启条件不符则停止输出。

液位报警流程设计主要分2种情况：(1)判断液位是否低于保护液位，是则继续判断液位是否低于恢复液位，是则液位低限报警；(2)判断液位是否高于停止液位，是则继续判断液位是否高于高限液位，是则液位高限报警。

1）组态软件框架选取Kingview6.53作为上位机组态软件，将监控界面划分为参数设置、曲线、报警查询、运行报表、设备报表、IP监控及模拟画面共7个部分。

2）与下位机通信的实现采用PPI通信协议实现上位机组态软件与下位机PLC的通信，仅需利用1根编程电缆即可实现上位机与PLC的连接，并且基于ModbusRTU协议实现与流量计转换器的通信，用于直接读取累积流量、瞬时流量等数据。

1）进行下位机PLC站调试，检查其梯形图、逻辑有无问题。以闸阀程序调试为例，待完成PLC柜内接线检查、设备断电、连接通信电缆后，(1)短接闸阀自动信号输入端子，判断闸阀是否处于开启状态；(2)将M13.4置为1，判断PLC输出端子有无输出，倘若有则说明闸阀开启正常；(3)将M13.4复位后再次观察有无输出，倘若有则说明程序自锁正常；(4)将短接线断开，判断有无输出，倘若无则说明系统正常；(5)重复上述流程，完成逻辑检查与PLC程序调试。

2）进行下位机PLC站与上位机组态的联合调试，其中在对监控软件进行调试时，(1)在组态软件中建立IO监控界面，短接PLC输入端子判断IO输入、输出是否能正常读取；(2)检查监控界面，判断数据词典内是否完成变量转换；(3)检查参数设置界面，判断参数显示、寄存器存储数值是否正确；(4)进行短接以判断报警指示是否正常；(5)完成数据库链接、设备保存等情况的检查^[3]。

在完成系统调试与问题解决的基础上，对该泵站自动化控制系统进行试运行，注重观察耙齿式格栅机、栅渣输送机、水泵等设备的运行情况，判断参数、程序逻辑有无问题，并完成运行报表、设备报表、运行逻辑等问题的改动，待试运行2d后即可将系统投入正常使用。