長期以來電廠一直采用人工分析汽水品質(zhì)，并通過人工調(diào)節(jié)加藥量來進行水質(zhì)的調(diào)節(jié)。人工操作由于操作有間隔，難以實現(xiàn)連續(xù)控制，而且人工操作方式又與化學分析人員的熟練程度、化驗技術(shù)和經(jīng)驗息息相關(guān)。隨著高參數(shù)、大容量機組的迅速發(fā)展及電廠管理水平的不斷提高，人們對發(fā)電機組汽水指標的分析及加藥系統(tǒng)的自動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)，實現(xiàn)無人值守，傳統(tǒng)火電廠的化學監(jiān)督管理方法己經(jīng)遠遠不能滿足高運行質(zhì)量的要求。再加上各個電廠對于人員編制進行限制，因而提高電廠化學車間自動化水平已成為一個迫切的要求。為改變這一現(xiàn)狀，人們進行了很多嘗試并取得了一定的效果。但由于被控對象的延遲時間長，干擾因素多，很容易造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，進而使得控制系統(tǒng)" title="控制系統(tǒng)">控制系統(tǒng)的設(shè)計變得很困難。針對這種情況，研究開發(fā)了模糊變頻自動加藥監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)現(xiàn)場應(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、運行速度和操作方便性等因素，選用PⅢ1G的工控機IPC作為系統(tǒng)主機。同時為方便管理人員的操作，采用了觸摸式屏幕設(shè)計，同時采用RS485轉(zhuǎn)換器進行數(shù)據(jù)通信。根據(jù)現(xiàn)場情況選用了iG5系列變頻器、PC7486數(shù)據(jù)采集卡，并配以計量泵、化學測量儀表等，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)軟件平臺采用Windows2000，選用力控組態(tài)軟件Forcecontrol 2.6WWW版開發(fā)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集軟件(SCADA)、圖形界面(GUI)以及建立分布式實時數(shù)據(jù)庫(DB)，并通過Web發(fā)布數(shù)據(jù)。在控制算法上，采用美國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，并通過與組態(tài)軟件進行數(shù)據(jù)共享實現(xiàn)實時協(xié)調(diào)控制。
2 模糊控制算法的實現(xiàn)
　　一般情況下，人們用一階慣性環(huán)節(jié)加純延遲來表示電廠給水加藥過程。但由于系統(tǒng)存在較大的時滯性，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)計方案。
2.1 LabVIEW模糊邏輯工具箱簡介
　　美國NI公司推出的LabVIEW語言是一個開放的開發(fā)環(huán)境，使用圖標代替文本代碼創(chuàng)建應(yīng)用程序。它擁有大量的與其它應(yīng)用程序進行通信的VI庫，通過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)過程控制及專家系統(tǒng)中設(shè)計基于規(guī)則的模糊控制器。它由以下四個子控制器VI組成：(1)模糊邏輯控制器VI。它提供友好的人機交互界面，由模糊隸屬函數(shù)編輯器" title="編輯器">編輯器、模糊規(guī)則庫編輯器和輸入輸出性能測試三部分組成。隸屬函數(shù)編輯器提供了一個友好的人機交互環(huán)境，用來設(shè)計和修改模糊推理系統(tǒng)中各語言變量對應(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)則庫編輯器將輸入的各語言變量自動匹配，設(shè)計時只需選擇相應(yīng)的輸出語言變量和權(quán)值，就可建立基于“IF…THEN…”格式的規(guī)則庫。設(shè)計者可以進行輸入輸出性能測試，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。通過該控制器將存于擴展名為.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)計好的模糊控制器作為一個功能模塊添加到LabVIEW框圖程序中。每個控制器的輸入量最多為四個，輸出量為一個。(4)測試模糊控制器VI。它用于測試模糊控制器的基本性能。
2.2 模糊控制器的設(shè)計
　　下面以給水加氨為例說明模糊控制器的設(shè)計及實現(xiàn)。現(xiàn)場控制系統(tǒng)通過在線儀表采集給水的pH值，經(jīng)過處理后得到模糊控制器的輸入語言偏差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為過程測量值，T為采樣周期。國家標準中規(guī)定電廠給水的水質(zhì)要求為：在無銅系統(tǒng)中，給水PH值控制指標一般為8.8～9.5；在有銅系統(tǒng)中，給水PH值控制指標一般為8.8～9.2。因此控制系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)遵循這一規(guī)定，也就是當pH值在這個范圍內(nèi)變化時,模糊控制器不輸出信號到變頻器，加藥泵按原工作狀態(tài)運行。例如，根據(jù)現(xiàn)場情況本系統(tǒng)選用前一標準，設(shè)計中取pH的設(shè)定值SP為9.15。這樣,當偏差變化率 △E=0、偏差E在區(qū)間[-0.3，0.3]內(nèi)變化時，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)過對被控對象特性的分析及征求專家和操作人員的意見后，運行模糊邏輯控制器VI，設(shè)置輸入、輸出變量的語言值和相應(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。控制規(guī)則如表1所示。根據(jù)加藥控制系統(tǒng)的特點，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證控制規(guī)則是否完備、是否有規(guī)則沖突，以便對控制器的結(jié)構(gòu)進行必要的修改和完善。根據(jù)控制系統(tǒng)的性能要求，對整個模糊控制器的輸出特性進行測試。當測試完畢后，將設(shè)計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)過測試滿足控制要求后，打開模糊控制器VI，將所有的數(shù)據(jù)(也就是pH.fc中保存的數(shù)據(jù))設(shè)定為默認值，于是模糊控制器VI就可作為一個編譯好的自動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版具有獨立的實時數(shù)據(jù)庫，能夠提高系統(tǒng)的實時性，增強數(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。如何實現(xiàn)LabVIEW與力控組態(tài)軟件實時數(shù)據(jù)庫間的數(shù)據(jù)傳輸，進而實現(xiàn)實時控制，成為評判本控制系統(tǒng)設(shè)計好壞的關(guān)鍵。
3.1 DDE通信簡介
　　DDE是動態(tài)數(shù)據(jù)交換的簡稱，指兩個同時運行的程序之間通過 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Server 中的數(shù)據(jù)發(fā)生變化時就會立刻通知Client。Windows 操作系統(tǒng)中有一個專門協(xié)調(diào) DDE 通信的DDEML程序(DDE 管理庫)。實際上 Client 和 Server 之間的多數(shù)會話并不是直達對方的，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標準通信方式，可以將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(如Excel)內(nèi)供第三方軟件直接訪問，也可從關(guān)系數(shù)據(jù)庫訪問數(shù)據(jù)。由于LabVIEW也支持DDE標準的雙向通信，因此兩者可以方便地建立起DDE通信。在數(shù)據(jù)交換過程中，一方面可以將數(shù)據(jù)庫作為DDE服務(wù)器，另一方面Excel也可以從數(shù)據(jù)庫中訪問數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳給LabVIEW控制程序，經(jīng)程序驗證數(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。此時實時數(shù)據(jù)庫作為DDE客戶程序，從Excel中訪問數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)再傳給變頻器以控制加藥泵的輸出，從而實現(xiàn)實時動態(tài)控制。這樣組態(tài)軟件與LabVIEW就共同組成了一個應(yīng)用程序，構(gòu)成了一個實時的模糊變頻自動加藥控制系統(tǒng)。LabVIEW作為客戶與Excel之間通信的框圖如圖2所示。經(jīng)過實際應(yīng)用表明，在LabVIEW環(huán)境下開發(fā)的火電廠模糊變頻自動加藥控制系統(tǒng)能夠使水質(zhì)長時間在規(guī)定范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。