基于dcs的氧化铝沉降泥层高度模糊控制的实现

摘 要：氧化铝沉降槽泥层高度是生产中的关键揑制参数，因影响因素众多，常规PID等检制无法实现自动揑制。本文 基于HOLLiAS-MACS DCS系统设计模糊控制器实现了对泥展高度的自动控制。关键词：HOLLiAS-MACS DCS ;泥层高度；模糊控制中图分类号：TP273 女献标识码:A

文章编号：1002-5065( 2020 ) 02-0265-2The realization of fuzzy control of the height of alumina settling mud layer based on DCSCHENG Jiang-tao, LIU Jun-jie, HOU Wei-jun(Hangzhou Helishi Automation Co., Ltd, Hangzhou 310018,China)Abstract： The height of sludge layer in alumina settling tank is a key control parameter in production. Due to many

factors, conventional PID control cannot realize automatic control. In this paper, based on HOLLIAS Macs DCS system, a fuzzy controller is designed to realize the automatic control of the mud layer height.Keywords： HOLLIAS Macs DCS; mud layer height; fiizzy controlDCS控制系统在氧化铝生产上应用广泛，DCS控制算

法多数停留在常规控制，对于大惯性、大滞后等工艺对象控 制效果不佳。模糊控制是完全仿操作人员控制经验基础上设 计的控制系统，因此不需要建立数学模型，使一些难于建模 的复杂工业过程的自动控制成为可能。只要人工控制下这些 过程能过正常运行，将人工操作的经验归纳程模糊控制规 则，就能设计出模糊控制系统。本文以氧化铝沉降槽泥层高 度为对象，基于HOLLiAS-MACS DCS控制平台，开发相 应的模糊控制器实现了泥层高度的自动控制。糊控制器块调用隶属度计算块。模糊控制器块为最终设计的 模糊控制器，见图1中的FuzzyControl02.2变量定义变量定义包含I/O变量和内部变量，如表1。变量表中 过程值为DCS采集的现场仪表的实际测量值，调节输出值 为DCS输出给底流泵的控制值，用于控制底流泵转速。表1变量定义变量类型输入模拟量内部模拟量内部模拟量内部模拟量内部模拟量内部模拟量内部模拟量说明过程值值变量1基于DCS的泥层高度模糊控制的设计二维模糊控制器的两个输入变量选用受控变量和输入 给定的偏差E和偏差变化EC,由于它们能够较严格地反映 受控过程中输出变量的动态特性，因此，在控制效果上要比 一维控制器高很多，是目前采用较广泛的一类模糊控制器。 在二维模糊控制器中分离槽泥层高度为目标变量，底流泵转 速作为受控变量，泥层高度设定值和实际测量值差值为误 差，建立误差E、误差变化率EC及控制量U的模糊集及其 论域。L13_jMC0101_I3_PVL13_AIC0101_I3_SPL13_^IC0101_I3_DVL13_AIC0101_I3JR.VLI 3_AIC0101_I3_DV_ARRLIS^AICOIOIJESJEIV^ARRLI 3-.AIC0101_I3_XY_ARR偏差-E变化率-EC偏差数组-E模糊集变化率数组-EC删集控制融组-规则表调节输出值数组-u模

糊集L13_AIC0101_I3_OV_ARRL13_AIC0101_I3_OV内部模拟量输出模拟量调节输出值—u2.3设计控制方案在HOLLiAS-MACS DCS控制器算法中建立控制方 案页，语言选用功能块图CFC。算法计算分3部分，偏差计 算、变化率计算、模糊运算，见图1。2 DCS的泥层高度模糊控制的实现

2.1设计模糊控制器在DCS中采用高级语言ST开发单变量二维模糊控制 器，定义误差E、误差变化EC及控制量U的模糊集及其论 域。E、EC和U的模糊集均为:｛负大NB,负小NS,零Z0, 正小PS,正大PE｝。本控制器采用梯形隶属度函数来确定论

域内元素对模糊语言变量的隶属度。1线沉恋分器槽泥驕便变化至L13_AIC0101_I3_RCRATECHANGE~@|L13__A1C0101」3_PV卜->INOUT —屮 L13_AJC01O1」3_Rv・[线沉眸分离槽況层高厦控制L13_AICO3O1_I3_CTRLFUZZYCONTROL

L13_AIC0101J3_DV|-本模糊控制器设计包含3个算法块：模糊控制器块 (FuzzyControl )、隶属度计算块(CalMDegree )、梯形隶 属度计算块(Trapmf),将复杂的运算分类并模块化，降低 编程难度。其中隶属度计算块中调用梯形隶属度计算块，模■fcurDomainl

用--------►|L13_AJC01Q1_irOV]&!L13_^IC0101J3_OV_ARR |——k arrDomainl L13JUC0仙」3_刚-----L13_A1C0101_I3_RV_ARR -L13_AIC01(H」3_XY_ARR -

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收稿日期：2020-01U3_aico 代 li?_ov_arr 数组亦缠| 尸-^arit)omain4-»arrj_____________

作者简介：程江涛，男，生于1979年，汉煤，河北石家庄人，本科，中级, 研究方向：DCS与优化控制系统在工业上的应用。

控制算眩2020年4月下世界有色金属265E□mprphRn^lvR模糊运算是核心算法，通过调用模糊控制器块

综合2.5测试应用及结果分析在应用测试中，根据图3的测试曲线可以看出在设定值 不变的情况下，当过程值高于设定值时输出值会变大以加大 底流泵转速降少过程值；当过程值低于设定值时输出值会 变小，以减小底流泵转速增加过程值。实际运行中只要对图 2中规则库参数不断调整修正，控制将逐渐平稳，最终实现 自动控制。(FuzzyControl)实现，该模糊控制器块已封装，只需将定 义的变量连接到对应的引脚即可。2.4设计监控画面本模糊控制设计1个操控画面和1个参数设定画面见图2。操控画面负责操作控制，可选择手动和自动模式；参数 设定画面实现模糊集规则库的设定。规则库通过现场实际生

产中的各种工况以及操作人员经验不断积累修正形成，最终 达到自动优化控制的目的。严程值is定值筍出值■ 2.83 ■ 3.00

29.11〔2020/ 2/1也024 57十创 阿三］團 凹也 勾咄封創⑥图3控制曲线3结语基于全新一代HOLLiAS-MACS DCS控制系统开发 设计的模糊控制器，实现了对大惯性、大滞后对象的控制, 将工艺操作人员的经验应用到了控制算法中，对其它相关类

图2监控画面似控制在DCS上的应用提供了借鉴。圏吊具索具等是否处于安全状态，如发现异常，应立即停止工

(上接264页)一台双16吨稳车及两台单10吨稳车倒出四根首绳并按 作，采取有效措施，排除问题后方可重新起动。井架、高空 作业时，施工人员所用工具必须放入工具袋内，使用工具时

计算长度截绳-一台双16吨稳车缠剩余两根首绳并下放, 与井底东箕斗连接一►井口内套架+917m防撞梁上悬挂30T 定滑轮-井口组装西箕斗上、下半部。利用井口布置的调度

必须拿紧拿牢，且工具必须留安全绳。小绞车6根首绳，穿过井口首绳导向轮，绕过提升机滚筒及 井塔主导轮，与西箕斗首绳悬挂装置连接-撤出首绳锁绳板 卡-井底东箕斗挂设尾绳一＞开动提升机，下松西箕斗至井底 预先布置好的托罐梁上，上提东箕斗至井口 -井底三根尾绳

6效益分析本工法采用大型吊车配合行车进行吊装、箕斗分体下放

的措施，解决了施工场地狭小、设备安装位置高等难题，同

时进一步加强质量安全控制，缩短施工工期，节省费用。在

绕过井底尾绳保护装置与西箕斗底部尾绳悬挂装置连接-

拆除井底+616m施工平台及横担钢粱-调绳打压-提升系 统形成。高寒地区冬季室外接近零下42七的施工环境下，正常进行 提升系统施工，缩短了鲁新矿井的建设时间，为矿方带来较 好的经济效益的同时，增强了我公司的信誉及社会影响力。采用此施工工法实现安全、保质、快速地完成主井多绳

4质■保证措施提升钢丝绳及悬挂装置安装：钢丝绳与桃形环的连接, 必须紧固牢靠，绳卡数量和间距必须符合设计要求。箕斗的闸门装置，应符合下列规定：合格：转动灵活,

箕斗挂设工程，并提前竣工，为建设单位带来较好的经济效

益，同时为以后类似工程施工积累了宝贵的施工经验。关闭严密。优良：在合格的基础上，应无卡阻现象。箕斗卸 载溜槽装置，应符合下列规定:合格:卸载正确，无明显撒

7 结语糅上所述，在今后的矿山开采过程中，针对多绳箕斗的

技术性问题，要具有创新精神，积极采取有效的方法来改良 现有的箕斗，以提升箕斗的作业效率，提高矿山企业开采的 效率和效益。圏黄文先.亭南煤业主井箕斗更换方法［J］.科技创新与应

用,2013(16):140-140.吴硕.立井提升系统“重载下放”检测技术的研究［J］.山东煤炭科 技，2016(9)： 117—119.张海涛，付纪森，王辉.会宝岭铁矿主井罐道钢丝绳自动润滑装置设计 与应用［J］.能源技术与管理,2015(1) = 114-114.料现象。优良：在合格的基础上，溜槽活动无卡阻，开闭灵 活。空箕斗悬吊时的平衡度，应符合下列规定：合格：没有 明显歪斜。优良：不歪斜。［1］

5安全措施施工现场按符合防火、防风、防雷、防洪、防触电等安 全规定及安全施工要求进行布置，并完善布置各种安全标 识⑶。起重操作中，岗位人员要时刻注意和检查起重设备,

266世界有色金属2020年4月下［2］

［3］