1引言 在工业历程控制中,PID控制适合于可建立算术模子的确定性控制体系。但在实际的工业历程控制体系中存在很多非线性或时变不确定的体系,使PID控制器的参数整定烦琐且控制效果也不抱负。近年来,跟着智能控制技能的发展,出现了许多新型的控制方法,模糊控制就是其中之一。模糊控制不需要掌握控制对象的精确算术模子,而是根据控制规则决定控制量的大小。这类控制方法对存在滞后或随机干扰的体系具备良好的控制效果。PLC具备很高的可靠性,抗干扰能力强,并可将模糊控制器方便地用软件使成为事实。因此,用PLC构成模糊控制器用于油田的污水处理是一种新的尝试,不仅使控制体系更加可靠,而且取患了较好的控制效果。 2污水处理工艺简介 目前我国许多油田处于二次采油期,即注水开采期,所采的油中含有大量的污水。油田污水处理的目的是将处理后的水回注地层以补充、均衡地层压力,防止注入水和返回水腐蚀注水管和油管,避免注入水使注水管、油管和地层结垢。其处理方法是使用A、B、C三种药剂,其中A剂为pH值调整剂,B剂为沉降剂,C剂为阻垢剂。其工艺流程方案如图2-1所示。根据工艺要求,关键是在混淆罐中对污水添加A剂提高污水的pH值(即控制pH2)以减少腐蚀。添加B剂可加速污水中絮状物的沉淀。添加C剂可减轻污水在注水管和油管中的结垢。该体系属非线性、大滞后体系,其对象的精确算术模子难以获得,采用PID反馈控制效果不是很抱负,且采油联合站都位于荒僻的地方,环境恶劣。因此,该污水处理体系采用了基于PLC的模糊控制来提高体系的控制精度和可靠性,从而满足工艺要求。 3模糊控制道理 控制体系采用"双入单出"的模糊控制器[1]。输入量为pH值给定值与测量值的偏差e和偏差变化率ec,输出量为向加药泵供电的变频器的输入控制电压u。图3-1为模糊控制体系的方框图[2]。控制历程为控制器定时采样pH值和pH值变化率与给定值比较,得pH值偏差e和偏差变化率ec,并以资作为PLC控制器的输入变量,经模糊控制器输出控制变频器输出频率n,从而转变加药量使pH值保持稳定。 模糊控制器包括输入量模糊化、模糊推理和解模糊3个部分。E和Ec分别为e和ec模糊化后的模糊量,U为模糊控制量,u为U解模糊化后的精确量。 3.1输入模糊化 在模糊控制器设计中,设E的词集为[NB,NM,NS,N0,P0,PS,PM,PB][3],论域为[-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,+1,+2,+3,+4,+5,+6];Ec和U的词集为[NB,NS,NM,0,PS,PM,PB],论域为[-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,+1,+2,+3,+4,+5,+6]。令-1),pH0表示期望值。然后,将e、ec和u模糊化,根据pH值控制的经验可得出变量E、Ec和U的模糊化量化表。表3-1为变量E的赋值表。 3.2模糊决策和模糊控制规则 总结污水处理历程中pH值的控制经验,得出控制规则,如表3-2所示。选取控制量变化的原则是:当误差大或较大时,选择控制量以消除误差为主。而当误差较小时,选择控制量要注意防止超调, 以体系的稳定性为主。例如,当pH值低很多,且pH值有进一步快速减低的趋向时,应加大药剂的投放量。可用模糊语句使成为事实这条规则(IFE=NB ANDEc=NB THEN U=PB)。当误差为负大且误差变化为正大或正中时,控制量不宜再增加,应取控制量的变化为0,以免出现超调。一共有56条规则。每条规则的关系Rk可表示为: 7)根据每条模糊语句决定的模糊关系Rk(k=1,2,…,56),可得整个体系控制规则总的模糊关系R。 3.3输出反模糊化 根据模糊规则表取定的每一条模糊条件语句都计算出相应的模糊控制量U,由模糊推理合成规则,可得如次关系: 以资得出模糊控制量,如表3-3所示。然后依据最大隶属度法,可得出实际控制量u。再经D/A转换为模拟电压,去转变变频器的输出频率n,通过加药泵控制加药量调节pH值,从而完成控制任务。 4模糊控制算法的PLC使成为事实 在控制体系中选用了OMRON公司的CQM1型PLC。起首将模糊化历程的量化因数置入PLC的保持继电器中,然后利用A/D模块将输入量采集到PLC的DM区,颠末限幅量化处理后,根据所对应的输入模糊论域中的相应元素,查模糊控制量表求出模糊输出量,再乘以输出量化因数即可得实际输出值,由D/A模块输出对pH值进行控制。 4.1模糊控制算法流程 ⑴将输入偏差量化因数Ke、偏差变化率量化因数Kec和输出量化因数Ku置入HR10~HR12中。 ⑵采样计算e和ec,并置入DM0000和DM0001中。 (3)判断e和ec是否越限,如越限令其为上限或下限值。否则将输入量分别量化为输入变量模糊论域中对应的元素E和Ec并置入DM0002和DM0003中。 (4)查模糊控制量表,求得U。 (5)将U乘以量化因数Ku,得实际控制量u。 (6)输出控制量u。 (7)结束。 4.2查表梯形图程序设计 在模糊控制算法中,模糊控制量表的查询是程序设计的关键。为了简化程序设计,将输入模糊论域的元素[-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,+1,+2,+3,+4,+5,+6]转化为[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12],将模糊控制量表中U的控制结果按由上到下,由左到右的顺序依次置入DM0100~DM0268中。控制量的基址为100,其偏移地址为Ec×13+E,所以由E和Ec可得控制量的地址为100+Ec×13+E。梯形图程序如图4-1所示。其中DM0002和DM0003分别为E和Ec在模糊论域中所对应的元素,MOV*DM0031DM1000是间接寻址指令。它将DM0031的内容(即控制量地址100+Ec×13+E)作为被传递单元的地址,将这个地址指定单元的内容(即控制量U),传递给中间单元DM1000再通过解模糊运算得u,然后由模拟输出通道传送给D/A转换器。 5论断 将模糊控制与PLC相结合,利用PLC使成为事实模糊控制,既保留了PLC控制体系可靠、灵活、适应能力强等独特的地方,又提高了控制体系的智能化程度。结果表明,对那些大滞后、非线性、算术模子难以建立且控制精度和快速性要求不很高的控制体系,基于PLC的模糊控制方法不失为一种较抱负的方案。只要选择适当的采样周期和量化因数,可使体系获得较好的性能指标,从而满足控制性能要求。 污水加药泵哪儿找？快上海龙亚污水泵厂，O21-6l557O88,6l557288。
|
