1 　裝置的工藝控制流程簡介 廢堿液濕式氧化處理裝置工藝控制流程如圖1所示, 廢堿液經泵送入反應器,與從反應器底部進入的空氣、蒸汽混合在一定的反應溫度和反應壓力下進行濕式氧化反應, 反應器的反應物經頂部的節(jié)流閥,實現(xiàn)絕熱閃蒸過程,將壓力降低,進入冷卻塔進行噴淋、冷凝等操作,冷卻塔排出液送入換熱器進行換熱,換熱后的廢堿液一路經泵打循環(huán)重新返回冷卻塔進行噴淋操作,一路排出系統(tǒng)。 2 　系統(tǒng)硬件構成 根據(jù)廢堿液濕式氧化處理裝置的工藝特點,該控制系統(tǒng)采用B&R 2010 系列模塊作為下位機,研華工控計算機作為上位機,系統(tǒng)硬件構成如圖2 所示。 下位機功能模塊CP100 為CPU 模塊,AT610 為溫度檢測模塊,AI700 為模擬量輸入模塊,AO725 為模擬量輸出模塊, PS740 為電源模塊。每個模塊都有運行狀態(tài)及模塊接線盒狀態(tài)顯示功能,每個模塊都可帶電插拔。系統(tǒng)設置兩個電源模塊,使下位機硬件系統(tǒng)具有電源冗余功能。 整個系統(tǒng)采用二級分布式上、下位結構,上位機系統(tǒng)完成工藝流程顯示、控制回路、參數(shù)設置、數(shù)據(jù)報表打印、參數(shù)趨勢顯示、參數(shù)報警狀態(tài)顯示等功能。下位機由B&R 2010 系列可編程計算機控制器（簡稱PCC） 構成。 3 　系統(tǒng)軟件設計 根據(jù)工藝控制方案的要求,我們編制了系統(tǒng)控制軟件,它主要由上位機組態(tài)軟件和下位機控制軟件構成。 3. 1 上位機組態(tài)軟件設計 上位機組態(tài)軟件的開發(fā)平臺選用CITECT 組態(tài)軟件,上位機組態(tài)軟件的結構如圖3 所示。在組態(tài)軟件設計中,CITECT 組態(tài)軟件提供的強大功能,使操作畫面更貼切用戶,裝置工藝流程、設備運行狀態(tài)一目了然,提高用戶操作的安全性和可靠性。組態(tài)軟件的通信點數(shù)直接決定著組態(tài)軟件的價格,對于通信點數(shù)的數(shù)字型變量實行了軟“壓縮”和軟“解壓縮”技術,有效提高組態(tài)軟件的性能價格比,降低工程造價。 3. 2 下位機控制軟件設計 貝加萊工業(yè)自動化公司開發(fā)的可編程計算機控制器（PCC） 代表著一個全新的控制概念,它集成了可編程邏輯控制器的標準控制功能和工業(yè)計算機的分時多任務操作系統(tǒng)功能,它能方便處理開關量、模擬量、進行回路調節(jié)。 下位機控制軟件利用貝加萊工業(yè)自動化公司提供的PG2000 編程環(huán)境,根據(jù)工藝控制的要求,將工藝流程中各個控制任務,按照PG2000 中圖形設計方法（GDM） ,編制相應的任務模塊,再對任務模塊進行參數(shù)設置、變量定義和語言編程。 下位機控制軟件設計采用圖形化設計方法（GDM） , 下位機控制軟件模塊構成如圖4 所示。下位機控制軟件工程名稱為:“SHYH”,PCC 層包括項目“PCC1”。項目下屬TASK層包括B&R 系統(tǒng)模塊“Burtrap ”、“Net2000 ”、“Mathtrap ”、“ Sysconf ”、“Exermo”、“Io-lib”、“Io-2010”;數(shù)據(jù)模塊“Io-cont”、故障診斷“Io-excp”;循環(huán)任務模塊“Io-check”、“Io-list”、“exch-data”、“init-data”、“FIC - 1”、“FIC - 2”、“PIC -1”、“PIC - 2”、“TIC - 1”、“TIC - 2”、“LIC - 1”。 B&R 系統(tǒng)模塊主要為B&R 系統(tǒng)硬件提供系統(tǒng)操作、IO 配置、系統(tǒng)通信、故障診斷等功能及軟件函數(shù)庫。軟件設計時只要按照B&R 模塊編程手冊的要求,將相應B&R 系統(tǒng)模塊設計到任務層即可。對于循環(huán)任務模塊則是設計時要考慮的重點,在該控制軟件設計中,按照裝置工藝控制任務的要求,設計了11 個任務模塊,其中“Io-check”、“Io-list”模塊主要完成I/ O 硬件的在線管理檢查;“exch-data”、“initdata”模塊主要完成I/ O 硬件采集數(shù)據(jù)的處理及參數(shù)初始化；“FIC - 1”、“FIC - 2”、“PIC - 1”、“PIC - 2”、“TIC - 1”、“TIC - 2”、“LIC - 1”模塊主要完成裝置工藝流程中工藝過程參數(shù)的調節(jié)任務。 對于循環(huán)任務模塊“FIC - 1”、“FIC - 2”、“PIC -1”、“PIC - 2”、“LIC - 1”、“TIC - 2”的控制算法均采用B&R2000 系統(tǒng)提供的優(yōu)化PID 控制算法函數(shù)。通過對PID 算法函數(shù)中輸出最大值、輸出最小值、比例系數(shù)、積分時間、微分時間、濾波系數(shù)、設定值衰減系數(shù)、超調阻尼系數(shù)等參數(shù)的合理設置,使裝置工藝參數(shù)得到精確控制。 任務模塊部分程序如下： 　　Ta = FC-1- TA ；pid-para parameter set value 　　Y-max < FC-1-OPX；輸出最大值 　　Y-min = FC-1-OPN ；輸出最小值 　　Kp = FC-1- P ；比例系數(shù) 　　Tn = FC-1- I ；積分時間 　　Tv = FC-1- D ；微分時間 　　Para-ptr = adr （para1） 　　Tf = 0 ；濾波系數(shù) 　　Kw = 1 ；設定值衰減系數(shù) 　　Kr = 5 ；超調阻尼系數(shù) 　　Dy-max = 0 　　E-pos = 0 　　E-eng = 0 　　Fbk-mode = 0 　??；pid-min parameter set value 　　w = FC-1-SP 　　x = FC-1-PV 　　PID-para （ 1 , Ta , Y-max , Y-min ,Dy-max , Kp , Tn ,Tv ,Tf ,Kw ,Kr ,E-pos ,E-eng ,Td ,fbk-mode ,d-mode ,parrptr,status） ；PID 參數(shù)處理 　　PID-min （1 ,0 ,w ,x ,adr （para1） , staus ,Y, I- ,D - ）；PID 運算 　　If FC-1-OPM= 1 Then ；手自動方式判斷 　　IF Y> = 26213 Then 　　Y= 26213 　　End if 　　DA-FC-1 = Y+ 6554 　　FC-1-OP = DA-FC-1 　　Else 　　DA-FC-1 = FC-1-OP End if 對于反應器溫度控制回路（TIC - 1） 運用模糊控制理論,設計了先進的模糊控制算法實現(xiàn)了對溫度的精確控制。模糊控制是應用模糊集合理論,基于模糊條件語句描述的語言控制規(guī)則,根據(jù)模糊推理和模糊判決,查詢模糊控制表,解模糊,得到精確的控制量。本系統(tǒng)模糊控制利用偏差E 和偏差變化率ΔE 構成二維優(yōu)化多級模糊控制器。 本算法中Et 和ΔEt 論域為[- 6 , + 6 ]的13 級,Ut為[- 7 , + 7 ] 的15 級,構成模糊控制規(guī)則表。該表由離線計算得到,為一個13 ×13 的矩陣,由左到右按行依次存入PCC 的內存單元中。算法執(zhí)行時,根據(jù)Et 和ΔEt 的值由式（1） 得到模糊控制表中偏移地址: T = 13 （ Et + 6） + （ΔEt + 6） （1） 式中13 （ Et + 6） 為所屬行在內存中的偏移地址,ΔEt + 6 為所屬列在內存中的偏移地址。 優(yōu)化的多級模糊控制系統(tǒng)根據(jù)前饋控制原理引入了函數(shù): Ug = r/ k + Kg xUt（k） （2） 式中k 為對象的放大倍數(shù),實際應用可估計為穩(wěn)態(tài)溫度值與輸出量的比值, Kg 為前饋修正系數(shù)。本系統(tǒng)的輸出量表達式為: U = Ku xUt + r/ k + Kg xUt （3） 式中Ku 為比例因子。本系統(tǒng)的多級模糊控制根據(jù)E、ΔE 變化范圍,分為多層,各層具有不同的論域。當系統(tǒng)軌跡進入某一層時,控制系統(tǒng)就采用所在層的范圍作為新的論域,修改Ke 、Kec、Ku 的取值。這樣在偏差E 的不同范圍采用不同參數(shù)的模糊控制,再加上引入的前饋控制原理,將極大地改善系統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。 反應器溫度由于采用了模糊控制算法,獲得了理想的控制效果?？刂粕郎仨憫€見圖5。 從升溫曲線可見優(yōu)化多級模糊控制的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能具有如下特點: （1） 無超調量; （2） 控制精度高; （3） 系統(tǒng)余差小; （4） 系統(tǒng)反應速度快。 優(yōu)化多級模糊控制是對傳統(tǒng)PID 控制的發(fā)展和補充,它特別適應于對象滯后大,且要求無超調量控制場合。 4 　現(xiàn)場應用 PCC 控制技術在某煉廠廢堿液濕式氧化污水處理裝置自控系統(tǒng)上獲得了成功應用。自2001 年1月投入運行以來,狀況良好,裝置反應器溫度控制誤差≤2 ℃,反應器壓力控制誤差≤0. 01 MPa , 裝置主要參數(shù)測控水平完全達到了工藝要求,改善了廢堿液濕式氧化污水處理質量,同時減輕了裝置操作人員的勞動強度,提高了裝置自動化程度。