西门子6ES7231-7PD22-0XA8规格说明
在工业过程控制中，PID控制适合于可建立数学模型的确定性控制系统。但在实际的工业过程控制系统中存在很多非线性或时变不确定的系统，使PID控制器的参数整定烦琐且控制效果也不理想。近年来，随着智能控制技术的发展，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jingque数学模型，而是根据控制规则决定控制量的大小。这种控制方法对于存在滞后或随机干扰的系统具有良好的控制效果。PLC具有很高的可靠性，抗干扰能力强，并可将模糊控制器方便地用软件实现。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，不仅使控制系统更加可靠，取得了较好的控制效果。
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、平衡地层压力，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，关键是在混合罐中对污水添加A剂tigao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剂可减缓污水在注水管和油管中的结垢。该系统属非线性、大滞后系统，其对象的jingque数学模型难以获得，采用PID反馈控制效果不是很理想，且采油联合站都位于偏僻的地方，环境恶劣。该污水处理系统采用了基于PLC的模糊控制来tigao系统的控制精度和可靠性，从而满足工艺要求。
3 模糊控制原理
控制系统采用“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以及偏差变化率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为模糊控制系统的方框图［2］。控制过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以及偏差变化率ec，并以此作为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，从而改变加药量使pH值保持稳定。
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3 模糊控制原理
控制系统采用“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以及偏差变化率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为模糊控制系统的方框图［2］。控制过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以及偏差变化率ec，并以此作为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，从而改变加药量使pH值保持稳定。
－1），pH0表示期望值。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。
1 引言
火力发电机组的热工保护系统是保证机组安全运行的逻辑控制系统。它连续监视机组的运行状况，当出现危及设备和人身安全时，按适当的程序停用相应的设备，甚至停机。其误动和拒动都会带来重大损失。
125MW火电机组多建于80年代，其热工保护装置采用继电器硬线逻辑，系统复杂，故障点多，发生故障时系统不易恢复，可维护性低，严重影响机组的安全运行。
采用PLC改造热工保护系统，有如下优点:
(1) 系统构成简单，可靠性大大tigao;
(2) 具有灵活的扩充能力，动作逻辑完善;
(3) 系统可维护性tigao;
(4) 具有强大的事故分析能力。
为tigao老机组热工保护系统的可靠性，完善其功能，我们对湖南金竹山电厂的#6机组(125MW)进行了改造，系统通过一年多的运行考验，取得了圆满的成功。
2 总体设计
2.1热工保护系统原理
热工保护系统通常由四个部分组成，参见图1，即运行人员控制盘、逻辑控制系统、执行机构和检测元件。
(1)操作控制盘:包括指令器件和信息反馈器件，如操作按钮和信号灯等。控制盘逐渐由CRT代替。
(2)逻辑控制盘:热工保护系统的核心。它根据操作命令和检测信号进行综合判断和逻辑运算，其结果用于驱动执行机构或送运行人员控制盘。
(3) 执行机构:机组的驱动机构。包括:各种电磁阀、控制阀、变频器、接触器等。
(4)检测元件:热工保护系统的基础。其主要作用是将反映机组状态的各种参数变为系统可接受的开关量信号。检测元件包括:反映执行机构位置的限位开关;反映诸如压力、温度、liuliang、水位是否正常的传感器，如压力开关、温度开关、liuliang开关等等。
2.2 检测信号处理
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为减少中间环节，充分利用PLC资源，将所有汽轮机跳闸、联锁回路，包括汽轮机后备超速保护、真空低保护、润滑油压低保护、轴向位移保护、高压缸胀差保护、低压缸胀差保护、发电机断水保护、发电机差动保护、汽轮机振动保护、电超速保护、润滑油压低联动、高加水位高保护、抽汽联锁、后汽缸喷水、给水泵联锁等信号直接接入PLC。
对于重要参数，如汽包和高压加热器水位、汽轮机位移和差胀、真空等采用三选二逻辑。对于变化频繁的参数，加延时处理。因现场信号均为无源节点，不经过隔离直接输入到PLC摸件。本课题的输入点约80点。
2.3 输出信号处理
执行机构包括:主汽门，电超速保护，发电机断水保护，1-5段抽汽门保护和信号，甲、乙给水泵，后汽缸喷水保护和信号，#5、#6高加水位高Ⅱ值信号，高加事故放水门动作，#5、#6高加水位高Ⅲ值信号，切除高加(1)、(2)、(3)磁力断路油门，中压调速汽门，油开关，#5、#6高加出水电动门，#5、#6高加进汽电动门，高加旁路门等等，共52点。
综合考虑执行部分设备容量和系统可靠性，PLC输出全部采用中间继电器隔离。
2.4PLC配置
在老机组热工保护的PLC改造中，相对于检测元件和执行机构而言，PLC的可靠性是高的，故本课题未采用PLC整体冗余结构。仅对于极其重要的I/O点，采用PLC的模件冗余方式解决。
对于PLC的输出模件的选择，考虑到现场的共摸干扰达200-300V，采用继电器方式的模件。根据上述原则，选择MODICON TSXPremium PLC。
2.5系统电源
系统电源是PLC可靠运行的基本保证。系统供电的两路UPS电源分别来自不同的回路，减少了事故状态下UPS失电的可能，两路UPS互为备用，先投入者为工作电源，另一路为备用电源。
3 控制逻辑
在热工保护PLC改造中，其逻辑功能如下:
(1) 基本功能，完善并实现原继电器所有逻辑;
(2) 保护系统投入、退出时间记录，用于保护系统投入情况考核;
(3) 原因记录。
3．2 模糊决策和模糊控制规则
污水处理过程中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，以系统的稳定性为主。例如，当pH值低很多，且pH值有快速降低的趋势时，应加大药剂的投放量。可用模糊语句实现这条规则（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），可得整个系统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，可得如下关系：
4 模糊控制算法的PLC实现
在控制系统中选用了OMRON公司的CQM1型PLC。将模糊化过程的量化因
子置入PLC的保持继电器中，利用A／D模块将输入量采集到PLC的DM区，经过限幅量化处理后，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，再乘以输出量化因子即可得实际输出值，由D／A模块输出对pH值进行控制。
4．1 模糊控制算法流程
（1）将输入偏差量化因子Ke、偏差变化率量化因子Kec和输出量化因子Ku
置入HR10～HR12中。
（2）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。
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（4）查模糊控制量表，求得U。
（5）将U乘以量化因子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，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，由模拟输出通道传送给D／A转换器。
5 结论
将模糊控制与PLC相结合，利用PLC实现模糊控制，既保留了PLC控制系统可
靠、灵活、适应能力强等特点，又tigao了控制系统的智能化程度。结果表明，对于那些大滞后、非线性、数学模型难以建立且控制精度和快速性要求不很高的控制系统，基于PLC的模糊控制方法不失为一种较理想的方案。只要选择适当的采样周期和量化因子，可使系统获得较好的性能指标，从而满足控制性能要求