1 引言
　　目前蒋纬，我國對大型鍋爐的給水與蒸汽質(zhì)量指標(biāo)要求十分嚴(yán)格泊愧，因而需要對爐水品質(zhì)連續(xù)監(jiān)控村视。測量pH值大多采用傳統(tǒng)的PID控制算法.但在反應(yīng)過程中官套，因其中和點附近的高增益使得難以調(diào)整傳統(tǒng)PID控制器參數(shù)。因此只能采用很小的比例增益蚁孔，否則系統(tǒng)不穩(wěn)定奶赔，而比例增益過小，又將使系統(tǒng)的動態(tài)特性變壞眠亿。對于鍋爐給水加藥測控裝置衷屋，已經(jīng)實現(xiàn)了加藥系統(tǒng)的自動化，但無自動配藥設(shè)備陵租，仍需根據(jù)汽水實驗室的化驗結(jié)果人工配藥泉蠢，這樣不僅工作強度大洼宪，而且所加的氨育床、聯(lián)胺均屬有劇毒易揮發(fā)物質(zhì)，會給操作者造成嚴(yán)重危害绒霹，并導(dǎo)致環(huán)境污染松浆。為此，提出變增益三區(qū)段非線性PID和積分模糊控制（IFC）算法的兩種新型pH值控制法擅啸。通過對帶有時滯的pH值中和過程進(jìn)行數(shù)字仿真旧晴，結(jié)果表明，這兩種控制算法均具有魯棒性強碎领，響應(yīng)速度快和控制精度高的特點遮尚，尤其是IFC算法能克服pH值中和過程中的較大時滯誊涯。通過在某電廠的實際應(yīng)用，已實現(xiàn)了鍋爐給水配藥蒜撮、加藥系統(tǒng)的全自動控制暴构。
2 pH值控制方法的研究
　　2.1 常規(guī)PID控制
　　PID控制是按偏差的比例（P—Proportional）、積分（I—Integral）和微分（D—Derivative）線性組合的控制方式段磨。圖1為常規(guī)的PID控制系統(tǒng)取逾。其中，r為參考輸入信號;PID為控制器;P為被控對象模型;d為干擾量;e（k）為系統(tǒng)誤差;u（k）為控制量;pH（k）為被控過程輸出量苹支。由圖可見砾隅，常規(guī)PID控制中的比例作用實際上是一種線性放大或縮小作用，很難適應(yīng)酸堿中和過程中被控對象非線性的特點债蜜。
　　


　　2.2 變增益三區(qū)段非線性PID控制
　　將pH值變化按拐點分為：一個高增益區(qū)和兩個增益系數(shù)不同的低增益區(qū)晴埂。高增益區(qū)控制器采用較低增益;低增益區(qū)控制器采用不同的高增益，以滿足系統(tǒng)期望的性能指標(biāo)策幼。此外為防止積分飽和邑时，采用帶死區(qū)和輸出限幅的PID控制算法。
　　2. 3 模糊控制
　　模糊控制算法概括為：根據(jù)本次采樣得到的系統(tǒng)輸出值特姐，計算出輸入變量;將輸入變量的精確量變?yōu)槟：?根據(jù)輸入變量（模糊量）及模糊控制規(guī)則晶丘，按模糊推理合成規(guī)則計算控制量（模糊量）;由上述得到的控制量（模糊量）計算精確的控制量。
3 電廠鍋爐給水加藥控制系統(tǒng)
　　某發(fā)電廠共有4臺300 MW的發(fā)電機(jī)組裁鸦，分為兩個單元象体，一單元為1#、2#機(jī)組肮脱，二單元為3#和4#機(jī)組档改。每個單元加藥計量泵包括鍋爐補給水（生水經(jīng)各種水處理方式凈化后.用于補充火力發(fā)電廠的汽水損失）和爐水兩種用水。現(xiàn)以二單元為例夜痊，加藥系統(tǒng)采用兩用一備共3臺加藥計量泵谅囚，即3#和4#機(jī)組各用l臺加藥計量泵，當(dāng)其中l(wèi)臺出現(xiàn)故障時切換到備用泵淆捆。在該系統(tǒng)中通過檢測pH值來控制爐水中磷酸鹽的加入量雄防，pH值要求控制在914～9.78，當(dāng)其中1臺機(jī)組的pH值低于9.4時暑懊，啟動相應(yīng)機(jī)組的加藥泵康局。此時，磷酸鹽加藥箱內(nèi)的磷酸鹽溶液經(jīng)過管道（管道上的閥門都為手動閥蜒金，正常時為打開狀態(tài)）被泵入相應(yīng)機(jī)組的除氧器出水管加藥點蟆盐。若3#機(jī)組的加藥計量泵出現(xiàn)故障，則打開備用泵與其相連管道上的閥門遭殉，備用泵接替3#機(jī)組的加藥計量泵石挂，為3#機(jī)組的爐水加藥;4#機(jī)組亦然博助。由于爐水中加入了適當(dāng)?shù)牧姿猁}及氫氧化鈉，可提高爐水的緩沖性能痹愚，并有利于維持爐水pH值的穩(wěn)定性翔始，從而防止鍋爐水冷壁的結(jié)垢和腐蝕。
　　該系統(tǒng)將爐水水樣經(jīng)過減溫減壓裝置引入磷酸表及pH表探頭進(jìn)行測量里伯，經(jīng)過模擬量轉(zhuǎn)換城瞎，再經(jīng)控制系統(tǒng)PID運算后控制變頻器輸出，控制加藥泵轉(zhuǎn)速疾瓮，從而實時控制爐水的加藥量脖镀，使?fàn)t水的磷酸根濃度與pH較好地保持在合格的范圍內(nèi)。圖2給出其控制流程圖狼电。該控制分為調(diào)節(jié)器蜒灰、執(zhí)行器、被控對象及變送器4部分哥钉。其中蜗原，調(diào)節(jié)器由S7-200 PLC和相應(yīng)控制軟件組成;執(zhí)行器由變頻器、電機(jī)和計量泵組成;被控對象為爐水;變送器采用分析儀表峦铲，即pH表嗤锯。

　　3.1 控制流程
　　圖3給出3#機(jī)組的爐水加藥控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)從在線分析儀表（磷酸根表筑轻、pH表）中提取4～20mA信號钉栈，根據(jù)運行工藝參數(shù)和確定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行窗口式PID復(fù)合運算，中間結(jié)果送變頻器具雹，控制加藥泵加藥量以實現(xiàn)加藥的自動閉環(huán)調(diào)節(jié)滥庭。

　　3.2 控制系統(tǒng)組成
　　該控制系統(tǒng)選用上位機(jī)軟件WinCC+西門子PLC的組合方案。PLC系統(tǒng)通過PorfiBus總線方式與上位機(jī)WinCC連接衔系。如圖4所示胞讯。其中上位監(jiān)控部分由工業(yè)計算機(jī)（WinCC）來完成。監(jiān)控工作人員可通過CRT實時監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀況.設(shè)定或修改系統(tǒng)的運行參數(shù)砾褂，同時通過CRT遠(yuǎn)程軟件控制系統(tǒng)運行炸涝。上位工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和管理，并與MIS系統(tǒng)等聯(lián)網(wǎng)刹碾。上位機(jī)可對控制器進(jìn)行組態(tài)燥撞，組態(tài)范圍包括控制器的網(wǎng)絡(luò)地址和時間座柱、選擇控制算法迷帜、設(shè)定算法參數(shù)、設(shè)定控制量的設(shè)定點色洞、選擇算法中輸入量及輸出量的通道等戏锹。下位控制部分由安裝在現(xiàn)場的一套可編程控制器（PLC）來完成冠胯。它是自動加藥控制系統(tǒng)的核心，用于采集相應(yīng)的水質(zhì)數(shù)據(jù)锦针。由于化學(xué)加藥系統(tǒng)具有純滯后性質(zhì)荠察，會導(dǎo)致控制作用不及時，引起系統(tǒng)產(chǎn)生超調(diào)或振蕩奈搜，而利用計算機(jī)可方便實現(xiàn)滯后補償悉盆。采用改進(jìn)的數(shù)字PID控制算法和模糊控制算法，使控制器利用輸出控制信號調(diào)節(jié)現(xiàn)場的交流變頻器馋吗，進(jìn)而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速焕盟，以調(diào)節(jié)加藥泵。電氣部分的控制方式設(shè)計為遠(yuǎn)程和本地兩種福咙，以實現(xiàn)手動/半自動/自動三種功能铣飘，后兩種功能由上位機(jī)切換。

4 IFC算法的濾波處理應(yīng)用
　　控制系統(tǒng)中.濾波程序的基本原理是在周期內(nèi)連續(xù)采樣5個數(shù)值秋孕，并求出其平均值采集當(dāng)前值卤酬，并求出采集值與平均值的差值△=Xi一X;若|△|>0.2，則舍棄Xi绞胡，取X=0.2作為按實際情況設(shè)定的信號波動范圍值;若|△|≤0.2枕娱，則Xl出棧，X2替換X1覆逊，X3替換X2治部，X4替換X3，依次遞推涵蔓。用當(dāng)前采樣的X6替換X5沧蛉，然后用這5個新數(shù)值再求X，進(jìn)行比較滋遗，如此循環(huán)執(zhí)行該程序即可實現(xiàn)濾波功能蟀思。圖5為采用濾波程序后，放大了的pH值趨勢溉跃，由此可見村刨，濾波效果良好。圖6給出控制操作界面圖撰茎。

5 結(jié)語
　　實踐證明.基于PLC的化學(xué)自動加藥控制系統(tǒng)可靈活滿足各類化學(xué)加藥系統(tǒng)的在線監(jiān)控嵌牺。該系統(tǒng)投運以來，運行穩(wěn)定龄糊、可靠逆粹、鍋爐及輔機(jī)設(shè)備能全面實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，達(dá)到了預(yù)期效果炫惩，解決了以往手動控制難保證水質(zhì)指標(biāo)穩(wěn)定的問題僻弹，減輕了運行人員的工作強度阿浓，得到一致好評。

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