長(zhǎng)期以來(lái)電廠一直采用人工分析汽水品質(zhì),，并通過(guò)人工調(diào)節(jié)加藥量來(lái)進(jìn)行水質(zhì)的調(diào)節(jié),。人工操作由于操作有間隔,，難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制，而且人工操作方式又與化學(xué)分析人員的熟練程度,、化驗(yàn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)息息相關(guān),。隨著高參數(shù)、大容量機(jī)組的迅速發(fā)展及電廠管理水平的不斷提高,，人們對(duì)發(fā)電機(jī)組汽水指標(biāo)的分析及加藥系統(tǒng)的自動(dòng)控制提出了更高的要求,。如要將參數(shù)送入全廠DCS網(wǎng)絡(luò)或MIS管理系統(tǒng),，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守,，傳統(tǒng)火電廠的化學(xué)監(jiān)督管理方法己經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足高運(yùn)行質(zhì)量的要求。再加上各個(gè)電廠對(duì)于人員編制進(jìn)行限制,，因而提高電廠化學(xué)車間自動(dòng)化水平已成為一個(gè)迫切的要求,。為改變這一現(xiàn)狀,，人們進(jìn)行了很多嘗試并取得了一定的效果。但由于被控對(duì)象的延遲時(shí)間長(zhǎng),，干擾因素多,，很容易造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，進(jìn)而使得控制系統(tǒng)" title="控制系統(tǒng)">控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得很困難,。針對(duì)這種情況,，研究開(kāi)發(fā)了模糊變頻自動(dòng)加藥監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,，控制效果良好,。
1 控制系統(tǒng)的組成
1.1硬件組成
　　考慮到可靠性、運(yùn)行速度和操作方便性等因素,，選用PⅢ1G的工控機(jī)IPC作為系統(tǒng)主機(jī),。同時(shí)為方便管理人員的操作，采用了觸摸式屏幕設(shè)計(jì),，同時(shí)采用RS485轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選用了iG5系列變頻器、PC7486數(shù)據(jù)采集卡,，并配以計(jì)量泵,、化學(xué)測(cè)量?jī)x表等，從而組成了完整的控制系統(tǒng),。模糊變頻加藥系統(tǒng)組成框圖如圖1所示,。

1.2 系統(tǒng)軟件
　　系統(tǒng)軟件平臺(tái)采用Windows2000，選用力控組態(tài)軟件Forcecontrol 2.6WWW版開(kāi)發(fā)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集軟件(SCADA),、圖形界面(GUI)以及建立分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)(DB),，并通過(guò)Web發(fā)布數(shù)據(jù)。在控制算法上,，采用美國(guó)NI公司推出的圖形化編程軟件LabVIEW提供的模糊邏輯工具箱構(gòu)建模糊控制器" title="模糊控制器">模糊控制器,，并通過(guò)與組態(tài)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)共享實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)控制。
2 模糊控制算法的實(shí)現(xiàn)
　　一般情況下,，人們用一階慣性環(huán)節(jié)加純延遲來(lái)表示電廠給水加藥過(guò)程,。但由于系統(tǒng)存在較大的時(shí)滯性，且干擾因素多,，常規(guī)的PID算法不易得到理想的控制效果,。為此提出了將模糊控制應(yīng)用于變頻加藥控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。
2.1 LabVIEW模糊邏輯工具箱簡(jiǎn)介
　　美國(guó)NI公司推出的LabVIEW語(yǔ)言是一個(gè)開(kāi)放的開(kāi)發(fā)環(huán)境,，使用圖標(biāo)代替文本代碼創(chuàng)建應(yīng)用程序,。它擁有大量的與其它應(yīng)用程序進(jìn)行通信的VI庫(kù)，通過(guò)ActiveX、DDE和SQL連接其它Windows應(yīng)用程序,，從而集成為用戶的應(yīng)用程序,。LabVIEW提供的模糊邏輯工具箱主要用于在工業(yè)過(guò)程控制及專家系統(tǒng)中設(shè)計(jì)基于規(guī)則的模糊控制器。它由以下四個(gè)子控制器VI組成：(1)模糊邏輯控制器VI,。它提供友好的人機(jī)交互界面,，由模糊隸屬函數(shù)編輯器" title="編輯器">編輯器、模糊規(guī)則庫(kù)編輯器和輸入輸出性能測(cè)試三部分組成,。隸屬函數(shù)編輯器提供了一個(gè)友好的人機(jī)交互環(huán)境,，用來(lái)設(shè)計(jì)和修改模糊推理系統(tǒng)中各語(yǔ)言變量對(duì)應(yīng)的隸屬函數(shù)的相關(guān)參數(shù)，如隸屬函數(shù)形狀,、范圍,、論域大小等。規(guī)則庫(kù)編輯器將輸入的各語(yǔ)言變量自動(dòng)匹配,，設(shè)計(jì)時(shí)只需選擇相應(yīng)的輸出語(yǔ)言變量和權(quán)值,，就可建立基于“IF…THEN…”格式的規(guī)則庫(kù)。設(shè)計(jì)者可以進(jìn)行輸入輸出性能測(cè)試,，觀察指定輸入條件下所用的規(guī)則和最終的輸出結(jié)果,。(2)加載模糊控制器VI。通過(guò)該控制器將存于擴(kuò)展名為.fc的文件中的所有模糊控制器參數(shù)加載到模糊控制器VI中,。(3)模糊控制器VI,。它可以將設(shè)計(jì)好的模糊控制器作為一個(gè)功能模塊添加到LabVIEW框圖程序中。每個(gè)控制器的輸入量最多為四個(gè),，輸出量為一個(gè),。(4)測(cè)試模糊控制器VI。它用于測(cè)試模糊控制器的基本性能,。
2.2 模糊控制器的設(shè)計(jì)
　　下面以給水加氨為例說(shuō)明模糊控制器的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)通過(guò)在線儀表采集給水的pH值，經(jīng)過(guò)處理后得到模糊控制器的輸入語(yǔ)言偏差E和偏差變化率 △E,。偏差E=PV-SP,，偏差變化率△E=(E_n－E_n-1)／T，其中SP為設(shè)定值,，PV為過(guò)程測(cè)量值,，T為采樣周期。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定電廠給水的水質(zhì)要求為：在無(wú)銅系統(tǒng)中,，給水PH值控制指標(biāo)一般為8.8～9.5,；在有銅系統(tǒng)中，給水PH值控制指標(biāo)一般為8.8～9.2,。因此控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循這一規(guī)定,，也就是當(dāng)pH值在這個(gè)范圍內(nèi)變化時(shí),模糊控制器不輸出信號(hào)到變頻器,，加藥泵按原工作狀態(tài)運(yùn)行。例如,，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況本系統(tǒng)選用前一標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)中取pH的設(shè)定值SP為9.15,。這樣,當(dāng)偏差變化率 △E=0,、偏差E在區(qū)間[-0.3，0.3]內(nèi)變化時(shí),，模糊控制器的輸出為0,，不用調(diào)節(jié)加藥泵。這樣可以減小模糊控制器輸出穩(wěn)態(tài)誤差的影響,。
　　經(jīng)過(guò)對(duì)被控對(duì)象特性的分析及征求專家和操作人員的意見(jiàn)后,，運(yùn)行模糊邏輯控制器VI，設(shè)置輸入,、輸出變量的語(yǔ)言值和相應(yīng)的隸屬函數(shù)類型,。在模糊規(guī)則編輯器中確定以“IF…THEN…”形式表示的模糊控制規(guī)則，并給每條規(guī)則設(shè)置合適的權(quán)值,?？刂埔?guī)則如表1所示。根據(jù)加藥控制系統(tǒng)的特點(diǎn),，在此選取重心法作為反模糊化方法,。而后在性能分析器中驗(yàn)證控制規(guī)則是否完備、是否有規(guī)則沖突,，以便對(duì)控制器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的修改和完善,。根據(jù)控制系統(tǒng)的性能要求，對(duì)整個(gè)模糊控制器的輸出特性進(jìn)行測(cè)試,。當(dāng)測(cè)試完畢后,，將設(shè)計(jì)好的模糊控制器保存于數(shù)據(jù)文件pH.fc中。模糊控制器經(jīng)過(guò)測(cè)試滿足控制要求后,，打開(kāi)模糊控制器VI,，將所有的數(shù)據(jù)(也就是pH.fc中保存的數(shù)據(jù))設(shè)定為默認(rèn)值，于是模糊控制器VI就可作為一個(gè)編譯好的自動(dòng)加藥模糊控制模塊投入使用了,。

3 LabVIEW與組態(tài)軟件的通信
　　力控組態(tài)軟件Forcecontrol 2.6WWW版具有獨(dú)立的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù),，能夠提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，增強(qiáng)數(shù)據(jù)的處理能力,，非常適合本系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理量大的要求,。如何實(shí)現(xiàn)LabVIEW與力控組態(tài)軟件實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)間的數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制,，成為評(píng)判本控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)好壞的關(guān)鍵,。
3.1 DDE通信簡(jiǎn)介
　　DDE是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換的簡(jiǎn)稱,，指兩個(gè)同時(shí)運(yùn)行的程序之間通過(guò) DDE 方式交換數(shù)據(jù)，彼此建立一種 Client/Server 關(guān)系,。一旦Client和Server 建立起了連接關(guān)系,，則當(dāng)Server 中的數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)就會(huì)立刻通知Client。Windows 操作系統(tǒng)中有一個(gè)專門協(xié)調(diào) DDE 通信的DDEML程序(DDE 管理庫(kù)),。實(shí)際上 Client 和 Server 之間的多數(shù)會(huì)話并不是直達(dá)對(duì)方的,，而是經(jīng)由 DDEML 中轉(zhuǎn)。
3.2 LabVIEW與組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)交換
　　力控組態(tài)軟件支持雙向DDE標(biāo)準(zhǔn)通信方式,，可以將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)(如Excel)內(nèi)供第三方軟件直接訪問(wèn),，也可從關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)數(shù)據(jù)。由于LabVIEW也支持DDE標(biāo)準(zhǔn)的雙向通信,，因此兩者可以方便地建立起DDE通信,。在數(shù)據(jù)交換過(guò)程中，一方面可以將數(shù)據(jù)庫(kù)作為DDE服務(wù)器,，另一方面Excel也可以從數(shù)據(jù)庫(kù)中訪問(wèn)數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳給LabVIEW控制程序,，經(jīng)程序驗(yàn)證數(shù)據(jù)的有效性后，馬上調(diào)用LabVIEW程序處理數(shù)據(jù)得出輸出值,，然后再將輸出值傳給Excel,。此時(shí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)作為DDE客戶程序，從Excel中訪問(wèn)數(shù)據(jù),，將數(shù)據(jù)再傳給變頻器以控制加藥泵的輸出,，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制。這樣組態(tài)軟件與LabVIEW就共同組成了一個(gè)應(yīng)用程序,，構(gòu)成了一個(gè)實(shí)時(shí)的模糊變頻自動(dòng)加藥控制系統(tǒng),。LabVIEW作為客戶與Excel之間通信的框圖如圖2所示。經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用表明,，在LabVIEW環(huán)境下開(kāi)發(fā)的火電廠模糊變頻自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)能夠使水質(zhì)長(zhǎng)時(shí)間在規(guī)定范圍內(nèi)保持穩(wěn)定,。