本發(fā)明屬于礦井水處理技術(shù)領域，具體地涉及一種加藥系統(tǒng)模糊控制器。

背景技術(shù)：

在水處理過程中，混凝是一個非常重要的工藝環(huán)節(jié)，用于去除水中的懸浮物顆粒和膠體物質(zhì)，使水質(zhì)得到凈化。礦井水是煤礦企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的一種特殊的工業(yè)廢水，主要含有煤粉和巖粉，對其的去除一般均采用混凝沉淀工藝，其中混凝效果的好壞直接影響著水處理系統(tǒng)的出水水質(zhì)和處理成本，而這一效果主要取決于混凝劑的最佳加藥量。但是，混凝過程是一個非線性、大時間滯后的復雜系統(tǒng)，很難用精確的數(shù)學模型來描述其過程。然而，近年來的模糊控制理論，使其問題簡單化，模糊控制是智能控制的一個重要分支，模糊控制是將操作者或?qū)＜铱刂平?jīng)驗和知識表示成語言變量描述的控制規(guī)則，然后用這些規(guī)則去控制系統(tǒng)，模糊控制特別適用于數(shù)學模型未知的、復雜的非線性系統(tǒng)的控制，模糊控制算法幾乎可以應用于各種水處理過程，包括加藥量的控制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明就是為了實現(xiàn)礦井水凈化處理工藝過程中混凝劑的準確投加，提供一種加藥系統(tǒng)模糊控制器；本發(fā)明能夠很好的提高加藥系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，而且很大程度上節(jié)約了水處理成本。

為實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

本發(fā)明一種加藥系統(tǒng)模糊控制器，采用前饋控制加反饋控制，包括模糊控制器、變頻控制系統(tǒng)、計量投加系統(tǒng)、混凝沉淀水處理系統(tǒng)、流量傳感器、流量變送器、進水濁度傳感器、進水濁度變送器、出水濁度傳感器、出水濁度變送器；其結(jié)構(gòu)要點是：所述進水通過流量傳感器、進水濁度傳感器和混凝沉淀水處理系統(tǒng)流入，流量傳感器的輸出端連接流量變送器，進水濁度傳感器的輸出端連接進水濁度變送器，所述流量變送器和進水濁度變送器的輸出端連接模糊控制器的輸入端；所述模糊控制器與變頻控制系統(tǒng)相連，變頻控制系統(tǒng)與計量投加系統(tǒng)相連，計量投加系統(tǒng)與混凝沉淀水處理系統(tǒng)相連；所述混凝沉淀水處理系統(tǒng)的輸出端連接出水濁度傳感器，出水濁度傳感器的輸出端連接出水濁度變送器，出水濁度變送器的輸出端連接模糊控制器的輸入端。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述模糊控制器采用西門子的S7-1200系列PLC。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述流量傳感器采用OPTIFLUX2000系列電磁流量計。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述進水濁度傳感器和出水濁度傳感器分別采用SS7高量程的和1720E低量程的。

本發(fā)明的有益效果是。

本發(fā)明提供一種加藥系統(tǒng)模糊控制器，采用前饋控制加反饋控制的方法，通過引入以出水濁度為反饋量的反饋控制，來對以進水流量和進水濁度為主要控制參數(shù)的前饋控制進行實時修正，從而實現(xiàn)礦井水處理系統(tǒng)藥劑最佳投加量的準確計算；其中反饋控制采用模糊控制算法來實現(xiàn)，并結(jié)合PLC來完成系統(tǒng)的前饋控制和反饋控制，本發(fā)明解決了僅采用前饋控制存在的控制不穩(wěn)定問題。

該控制系統(tǒng)在保證出水濁度的前提下，可節(jié)約藥劑1 0％左右，大大節(jié)約了藥劑成本，具有明顯的經(jīng)濟效益，同時，加藥控制系統(tǒng)不需要手動調(diào)節(jié)，提高了水處理系統(tǒng)的自動化水平。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種加藥系統(tǒng)模糊控制器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明一種加藥系統(tǒng)模糊控制器的PLC模糊控制流程圖。

具體實施方式

如圖1所示，為本發(fā)明一種加藥系統(tǒng)模糊控制器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。采用前饋控制加反饋控制，包括模糊控制器、變頻控制系統(tǒng)、計量投加系統(tǒng)、混凝沉淀水處理系統(tǒng)、流量傳感器、流量變送器、進水濁度傳感器、進水濁度變送器、出水濁度傳感器、出水濁度變送器；其結(jié)構(gòu)要點是：所述進水通過流量傳感器、進水濁度傳感器和混凝沉淀水處理系統(tǒng)流入，流量傳感器的輸出端連接流量變送器，進水濁度傳感器的輸出端連接進水濁度變送器，所述流量變送器和進水濁度變送器的輸出端連接模糊控制器的輸入端；所述模糊控制器與變頻控制系統(tǒng)相連，變頻控制系統(tǒng)與計量投加系統(tǒng)相連，計量投加系統(tǒng)與混凝沉淀水處理系統(tǒng)相連；所述混凝沉淀水處理系統(tǒng)的輸出端連接出水濁度傳感器，出水濁度傳感器的輸出端連接出水濁度變送器，出水濁度變送器的輸出端連接模糊控制器的輸入端。

所述模糊控制器采用西門子的S7-1200系列PLC；所述模糊控制器一般可由傳統(tǒng)的單片機或微型機、模糊單片處理芯片、可編程門陣列芯片、可編程邏輯控制器等來完成。

本發(fā)明所述模糊控制器PLC預存儲有表格模型和模糊控制規(guī)則，通過流量傳感器、進水濁度傳感器作為模糊控制器的主輸入；通過查詢預存在PLC中的表格模型，可以得到主加藥量值，再以出水濁度作為修正輸入，通過模糊控制器運算，得到一個加藥量修正值，利用該值對主加藥量進行修正，便可得到實際加藥量，再利用PLC系統(tǒng)的模擬量輸出模塊輸出控制信號到變頻加藥系統(tǒng)，實現(xiàn)藥劑的準確投加，以保證最佳投加量。

所述流量傳感器采用OPTIFLUX2000系列電磁流量計；所述進水濁度傳感器和出水濁度傳感器分別采用SS7高量程的和1720E低量程的。

根據(jù)加藥系統(tǒng)的實際情況，其反饋控制采用模糊控制，因此選用具有兩個輸入變量和一個輸出變量的二維模糊控制器，以加藥混凝沉淀后的出水濁度值與設定標準濁度值的誤差e及其誤差變化de作為輸入變量，以加藥量的修正值u作為輸出變量。

本發(fā)明所述模糊控制器S7-1200系列PLC的軟件程序采用西門子的TIA Portal STEP7 Professional V12軟件進行編寫，模糊控制程序作為整個PLC程序的一個子程序，主要功能包括數(shù)據(jù)采集、模糊運算和控制信號輸出。其中模糊運算是程序的重點：首先將用于模糊控制的誤差量化因子、誤差變量量化因子、控制輸出比例因子和模糊控制查詢表存儲到PLC中的寄存器中；然后對模糊控制設置一個時間控制周期，一個周期內(nèi)完成一次模糊控制運算，先是對實際的出水濁度進行測量采集，并進行轉(zhuǎn)換處理后將其保存在寄存器中，同時也將前一次的采集值保存在不同的寄存器中，這樣便可計算出濁度誤差e和誤差變化de，再對其進行模糊化處理，得到E和Ec所對應的模糊論域元素，進而通過查詢模糊控制查詢表，得到模糊控制輸出量，并對模糊輸出量進行解模糊，從而得到實際的控制輸出量；最后，將該控制輸出量送人到變頻加藥控制系統(tǒng)，對前饋控制計算出的加藥量控制信號進行修正，得到最終的加藥量控制信號。具體流程圖，可參見圖2所示。

可以理解的是，以上關于本發(fā)明的具體描述，僅用于說明本發(fā)明而并非受限于本發(fā)明實施例所描述的技術(shù)方案，本領域的普通技術(shù)人員應當理解，仍然可以對本發(fā)明進行修改或等同替換，以達到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。