一種模糊控制選煤方法與流程
本發明涉及一種模糊控制選煤方法。
背景技術：
綜合自動化系統的發展與應用是近年來國內現代化大型洗煤廠的一個突出特點，以工控機和可編程控制器為硬件核心，計算機信息管理、優化和控制為軟件核心的綜合系統成為洗煤廠綜合信息化的典型模式。綜合信息化系統涵蓋了設備和生產工藝過程的監視、保護和報警、生產工藝參數的檢測和調節、生產設備集中控制以及洗煤廠計算機信息管理與優化等內容。
重介質旋流器分選過程是：懸浮液以一定壓力沿切線方向給入旋流器，形成強有力的離心力場。液流從入料口開始沿著旋流器內壁形成一個上升的外螺旋流和下降的內螺旋流，在旋流器軸心附近形成一股上升的內螺旋流。原煤以中心給料方式由入料管給入，在離心力的作用下，由于顆粒的密度不同，它們將會從旋流器中心到旋流器內壁迅速分層，小于分選密度的顆粒即精煤，聚集到中心隨內螺旋流從溢流口排出；大于分選密度的顆粒即中煤和研石，會隨外螺旋流向上，從底流口排入二段旋流器繼續分選。
物料在進入二段旋流器前，由于受到離心力和外螺旋流的擠壓作用，沿給料方向移動，產生了濃縮現象，使進入二段旋流器的懸浮液密度升高，而二段旋流器的分選密度相應升高，這樣就有效地將密度高的物料分選出來了。如果懸浮液的密度和入口壓力達不到要求或不能迅速控制，那么對原煤的分選效果會有很大影響。因此，重介懸浮液的密度及液位檢測與自動控制水平的高低決定著重介工藝分選精度和分選效果，也是重介工藝最核心的環節。為了保證有效分選，懸浮液密度控制應做到快速、準確，懸浮液入口壓力應做到穩定。
在利用自動分流這一環節來實現懸浮液密度調控時，合格介質經過稀介桶、磁選機后再進入合介桶，需要一定的時間，是典型的大慣性、大滯后過程控制，如果僅僅采用傳統的PID控制不可避免的要出現超調和振蕩現象。生產過程中為了保證精煤的合格率，往往采用降低分選密度的操作方法，然而這種方法的直接影響就是降低了精煤產率。目前，補加水環節已經基本實現了自動控制，而在分流這一環節上還是靠人工控制，根據工作人員的經驗進行實時的調節。這樣就會帶來很多問題，比如會導致懸浮液密度波動大，精煤灰分超標或精煤產率降低，崗位司機工作負荷大。鑒于此，優化洗煤工藝提高產量及質量是迫切需要的。
本系統的控制對象重介懸浮液密度系統是一個集密度、磁性物含量、液位控制和閥位控制的典型的大慣性、大滯后和參數時變的不確定過程。傳統的經典控制理論主要處理單輸入單輸出線性定常反饋控制系統，系統運動狀態的數學模型用傳遞函數表示，它是建立在頻率法的基礎上；現代控制理論主要用來解決多輸入多輸出和時變系統的問題，系統的數學模型用狀態方程表示，是一種時域表示方法。但無論是經典控制理論還是現代控制理論，都是建立在系統的精確數學模型基礎上的。在實際系統中存在如下問題：
1.由于系統的控制對象的工業過程是非常復雜的，例如補水裝置及分流裝置安裝距離的不一致導致調節過程中響應速度變化較大，很難準確地描述這些過程的狀態方程。
2.為了數學處理上的方便而簡化數學模型，降低其階次，以犧牲準確性來換取處理上的方便。而把一個高階系統簡化為低階數學模型來描述系統時，其結果往往是不能令人滿意的，甚至還會產生錯誤的結論。
3.由于此過程控制系統的時變性和復雜性，所建立的數學模型不可能與 實際系統完全吻合，也就得不到精確的數學模型，而只是一種近似。
技術實現要素：
針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種提高控制精度，保證精煤產品生產質量的一種模糊控制選煤方法。
為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：一種模糊控制選煤方法，包括如下步驟
步驟一，將密度偏差值、液位偏差值、主洗分流箱開度、加介分流箱開度、蝶閥開度的模糊語言變量分為5級；
步驟二，設置密度偏差值和液位偏差值的量化因子K1、K2；設置主洗分流箱開度、加介分流箱開度、蝶閥開度的比例因子K3、K4、K5；
步驟三，根據密度偏差值e1、液位偏差值e2、主洗分流箱的開度u1、加介分流箱的開度u2、蝶閥的開度u3的分別建立隸屬度函數表，根據上述隸屬函數表建立模糊控制規則表，所述模糊控制規則表包含若干條模糊控制規則，第i條模糊控制規則Ri可表示為：表示第m個輸入變量在模糊論域中對應的語言變量的值，yi就是系統對應的輸出值，
為輸出變量yi與xi之間的關系系數。
步驟四，實時檢測獲得重介質的密度偏差值e1、合格介質桶的液位偏差值e2；對檢測獲得的密度偏差值和液位偏差值進行模糊化，獲得重介懸浮液密度和合格介質桶液位的輸入量化等級，查詢上述模糊控制規則表，分別獲得u1、u2、u3與該量化等級對應的控制規則，通過加權平均法求得輸出值的 量化等級，所述加權平均法可表示為：式中：n是模糊規則的數目；yi是根據第i條模糊規則進行計算得出的結果；權重Gi表示按照第i條規則輸入的向量的真值，它的值由下式確定：其中∏表示模糊算子，表示一模糊子集。
步驟五，分別對輸出值的量化等級進行去模糊化，得到主洗分流箱、加介分流箱、蝶閥對應控制器的控制電流值，用于控制對應主洗分流箱、加介分流箱、蝶閥的開度。
進一步地：步驟二中，所述密度偏差值的量化因子K2設置為8，所述液位偏差值的量化因子設置為10。
進一步地：步驟二中，所述主洗分流箱開度、加介分流箱開度、蝶閥開度的比例因子K3、K4、K5均設置為2。
進一步地：所述主洗分流箱、加介分流箱、蝶閥的控制器輸出電流范圍相同。
通過采用上述技術方案，系統原始的控制方式中，重介懸浮液密度對精煤灰分值的控制力度并不是很強，而且合格介質桶液位對灰分值的影響一點也沒有體現。通過采用先進的控制器，重介懸浮的密度和精煤灰分值之間的相關性得到明顯的增強，密度對灰分的控制力度增強。同時，合格介質桶的液位，對精煤灰分的影響，也得到體現。在兩者共同作用下，精煤產品的質量有很大的提高，系統的生產效率也大大提升。
附圖說明
圖1為本發明懸浮液密度的PID-模糊控制系統圖；
圖2為重介懸浮液密度自動控制系統框圖；
圖3為e1，e2的隸屬度函數圖；
圖4為u1，u2，u3的隸屬度函數圖；
圖5為控制系統的運行循環圖；
圖6為模糊控制流程圖；
圖7為程序流程圖。
具體實施方式
參照圖1至圖7對本發明實施例做進一步說明。
以洗煤設備間的聯系和影響洗煤質量及效率的工藝參數為研究對象，將技術較為成熟的PID控制器和模糊控制理論相結合，設計一套重介洗煤集中監控和工藝參數自動測控系統，實現對重介質洗煤過程中工藝參數的在線檢測、監視及穩定的控制，解決當前重介質懸浮液及液位控制系統中由于存在大滯后、大慣性環節導致系統響應速度和超調量調節困難的現狀，從而優化洗煤工藝，提高勞動生產率，降低工人勞動強度，提高經濟效益的目的。
系統采用先進的軟硬件、自動化儀表和現代網絡技術，對廠區現有生產工藝和設備廠房情況進行分析，主要圍繞設備集中控制、關鍵設備運行情況實時監測、現場工藝流程的實時在線、懸浮液密度等參數自動調節幾個方面進行研究。綜合自適應控制、模式識別、模糊控制、人工智能、神經網絡等現代控制算法后，提出將技術較為成熟的PID控制器和模糊控制理論相結合，快速、穩定調節重介密度及液位的同時保證了重介洗煤過程的分選效果并提高了生產管理水平。
利用模糊-PID控制技術，解決了重介參數常規調節手段下非線性、大滯
后問題，實現重介洗煤工藝參數的精準控制。
通過模糊-PID相結合的控制技術設計出模糊-PID控制器，對被控量變化及變化趨勢有一定的“預見性”，有效解決了重介參數常規調節手段下非線性、大滯后問題。常規PID控制器具有算法簡單、可靠性高等優點，對于確定性的被控對象通過對三個參數的調整就可以獲得比較滿意的控制效果。但是對于時變的、有滯后的、非線性的系統來說，PID控制就難以達到很好的效果。模糊控制具有不依賴被控對象的數學模型的突出優點，但是穩態的精度較差。所以將模糊控制算法與PID控制算法結合起來，構成模糊-PID控制器。模糊-PID控制器同時具有模糊控制和PID控制的優點，從而可以對那些比較復雜的用常規PID控制控制效果不理想的對象取得滿意的控制效果。
復合型控制器
基于控制對象，結合實際情況，我們研究提出了采用模糊-PID控制來實現懸浮液密度、液位自動控制的新思路。模糊PID控制將PID控制和模糊控制結合起來，可以充分發揮模糊PID控制器不需要精確的數學模型且有很強的魯棒性的特點，達到縮短響應過程，維持控制系統良好的動態控制性能的目的。該控制系統超調量小、調整時間短、對系統參數變化和外界干擾有較強的魯棒性，是一種提高重介懸浮液密度和液位控制效果的有效方法。復合模糊PID控制器框圖，如圖1所示。
在本系統中通過采集灰分儀數據、皮帶運行狀態、密度計、液位計、磁性及電磁閥的閥位信號等進而根據智能控制算法來綜合判斷，從而控制各個執行機構(如：補水閥、分流閥及加水閥等)的相應動作來進行控制，以達到密度和黏度的穩定控制，實現重介懸浮液密度的自動控制，從而實現重介洗煤過程的自動化。重介洗煤懸浮液密度的自動控制系統框圖，如圖2所示。
重介洗煤模糊控制器設計
在重介洗煤工藝中，精煤的主要標準灰分含量是由重介質懸浮液的密度決定的。為了使精煤產品的灰分值在0.5％的誤差范圍內波動，需要將懸浮液的密度控制在0.1g/ml的范圍內。所以，對精煤灰分的要求，決定了系統懸浮液的密度。由灰分回控規則，當精煤產品的灰分值過大時，需要降低懸浮液的密度，從而使精煤的灰分值降低；當精煤產品的灰分值過低時，則需要適當的提高懸浮液的密度。在工業現場生產過程中，首先根據生產需要，設定精煤的灰分值，然后根據工程經驗，得出所需重介質的密度。由于原煤煤質的變化，在一定的密度下，精煤灰分也可能發生改變，所以必須及時調整介質密度。要對重介質懸浮液的密度進行調整，可采取以下方式。當密度過低時，需增加主洗分流箱的開度使低密度的介質快速進入稀介介質桶，使正常密度的介質進入浮選系統中；當密度過高時，需打開電磁加水閥，對密度過高的介質進行稀釋，從而使密度降低。
重介洗煤工藝過程中，不僅要對重介質密度進行控制，還要對介質桶的液位進行控制。介質桶在最低液位時，應該保證介質泵有足夠的進料壓力。介質桶在最高液位時，由于設備和管道中的介質要回流，停車時要保證回流量能夠被容下。當介質桶液位過低時，應及時添加濃介質或者磁鐵礦粉。在現場工業生產過程中，應綜合考慮介質桶的液位控制和介質密度控制。
綜上所述，重介控制系統需要符合以下控制規則：介質桶內重介懸浮液密度過高時，就應該采取減小分流量補加清水的措施；密度過低時，則應該加大分流量，并進行濃縮；介質桶的液位較低，可以增加高密度介質或磁鐵礦粉來提高系統中介質的含量；介質桶的液位高時，需加大分流量。在日常的工業生產過程中，介質桶的液位比較穩定，重介質懸浮液的密度波動也不大，但是較小的變化也會影響精煤的產量，這就需要重介控制系統十分穩定性，參數 調整迅速，控制精度高。
模糊化及隸屬度函數的確定
重介洗煤控制系統中，對精煤產品灰分值起主要作用的是重介質密度和合格介質桶的液位，而兩者的控制是通過主洗分流和加介分流箱閥門的開度以及蝶閥的開度決定的。要實現對系統的精確控制，必須把它們轉換成模糊變量。現在對模糊控制的輸入、輸出分別定義如下：
輸入量：e1-密度偏差、e2-液位偏差；
輸出量：u1-主洗分流箱的開度、u2-加介分流箱的開度、u3-蝶閥的開度。
模糊子集的確定，在本系統中設定密度偏差e1、液位偏差e2的模糊語言變量用E1、E2表示，主洗分流箱開度u1、加介分流箱開度u2、蝶閥開度u3的模糊語言變量分別用U1、U2、U3表示。以系統的密度為例，在工業生產中，重介懸浮液的密度一般為1.4g/ml，當介質的密度低于該值時，偏差為“負”；當重介質的密度高于該值時，偏差為“正”。同時，引入“大”、“中”、“小”等比較語言表示偏離設定值的程度。根據長期工業生產現場積累的經驗，現將E1、E2、U1、U2、U3的模糊語言變量分為5級，分別為{NB NS ZO PS PB}，即負大、負小、適中、正小、正大。即輸入輸出變量的模糊子集為{NB NS ZO PS PB}，語言變量的分檔數m為5。
量化因子及量化論域的確定，假設系統輸入量的兩個偏差的物理論域為(-emax，emax)，將其轉換成整數論域為(-n，-n+1，…-1，0，1，…n-1，n)，由于在整數論域元素個數2n+1與模糊子集元素個數存在2n+1＝km(k＝2-3)關系時，模糊子集對系統的模糊論域以及物理論域表述最為合理。所以，當整數論域中n＝4時，求得的k值在2與3之間，滿足獲得最優控制的要求。即 系統的模糊論域為(-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4)。
在模糊控制中，基本論域中的量為精確量，為了進行模糊化處理，必須將輸入變量從基本論域轉換到相應的模糊集論域，從而就要引進量化因子Ke。例如有物理量，其論域為X＝[-x，x]，把此論域轉化為整數N＝[-n，-n+l，-L，0，L，n-1，n].則量化因子為：
Ke＝n/x
計算出量化因子，就可以將任意時刻的精確值e轉化成與模糊論域中對應的值a。即
a＝Ke·e
如果a是一個整數，那么它就是模糊論域中的一個元素。如果不是整數，則需進行四舍五入處理，使其變成模糊論域中的一個元素。在重介洗煤生產工藝過程中，重介懸浮液的密度值波動范圍為1.0-2.0g/ml，分選密度值為1.5g/ml，密度偏差e1的基本論域為[-0.5～0.5]。所以，可以求得重介懸浮液密度的量化因子
K1＝n/x＝4/0.5＝8
合格介質桶的液位值波動范圍1.8m～2.6m，合格介質桶的正常液位值為2.2m，液位偏差e2的基本論域為[-0.4～0.4]。所以，合格介質桶液位的量化因子
K2＝n/x＝4/0.4＝10
量化論域到基本論域的轉化。系統的輸出實際值為u同樣的，對于系統的輸出量主洗分流箱的開度u1、加介分流箱的開度u2、蝶閥的開度u3由控制器經過模糊推理決策之后，控制器的輸出量是量化論域的一個整數等級，并不能夠直接對執行機構進行控制。要實現對相關變量的控制，必須將輸出量 量化論域里的值轉化到基本論域中。類似于輸入變量中的量化因子，引入比例因子Ku，實現輸出量從量化論域到基本論域的轉變。若系統中輸出量的基本論域為X＝[-x，x]，量化論域為N＝[-n，-n+l，-L，0，L，n-1，n]，則
系統輸出量的論域是連續的實數域，可以使用下式，實現系統輸出從
u＝Kn ni式中ni為任意時刻系統的量化輸出值
在重介洗煤工藝中，控制器的輸出統一為4～20mA電流信號，所以系統的實際論域為[4，20]，而系統的量化論域為(-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4)，從而可以得到控制系統三個輸出量主洗分流箱的開度u1、加介分流箱的開度u2、蝶閥的開度u3對應的三個比例因子K3、K4、K5為
所以，對于輸出量的模糊論域中的某一值ni，對應的基本論域控制量ui為：
ui＝2ni+12
通過上式，就可以實現系統輸出量主洗分流箱的開度u1、加介分流箱的開度u2、蝶閥的開度u3從量化論域到實際域的轉換。
隸屬度函數的確定
通過上面的分析，確定了兩個輸入量、三個輸出量的模糊子集、量化論域以及量化因子。但是，要實現系統的模糊化運算分析，以上的幾個變換是不夠的，還要確定這個幾個量的隸屬度函數。若對論域(研究的范圍)U中的任一元素x，都有一個數A(x)∈0，1與之對應，則稱A為U上的模糊集，A(x)稱為x對A的隸屬度。當x在U中變動時，A(x)就是一個函數，稱為A的隸屬函數。隸屬度A(x)越接近于1，表示x屬于A的程度越高，A(x)越接近于0表示x屬于A的程度越低。用取值于區間0，1的隸屬函數 A(x)表征x屬于A的程度高低。常用的隸屬度函數有高斯型、三角形或者梯形。三角形的隸屬度函數數學表達式簡單、靈敏性高，因此采用三角形隸屬度函數計算各個控制變量的隸屬度。e1，e2的隸屬度函數如圖3所示。E1、E2隸屬度賦值表，如表所示。
表E1、E2的隸屬度賦值表
主洗分流箱的開度u1、加介分流箱的開度u2、蝶閥的開度u3的隸屬度函數如圖4所示，
表U1、U2、U3的隸屬度表賦值表
制定模糊控制規則，建立模糊控制器的控制規則的過程，就是利用語言歸納手動控制策略的過程。在模糊控制中，控制策略的選擇是非常關鍵的。模糊算法結構體現著模糊控制規則的模糊關系，它相當于一般控制器的傳遞函數，但是這種算法結構不是在被控對象數學模型基礎上綜合出來的，而是根據控制系統的輸入-輸出關系的數學觀測，并采用模糊集合理論處理而得到的。針對重介洗煤控制工藝中，兩分級輸入、三分級輸出的復雜狀況，必須采用能夠合理的表達這個幾個變量之間關系的推理模型。可采用針對多輸入輸出且輸入輸出分等級的T-S模型。這種模型的第i條模糊控制規則Ri可表示為：
表示第m個輸入變量在模糊論域中對應的語言變量的值；yi就是系統對應的輸出值；為輸出變量yi與xi之間的關系系數。由于系統是三輸出系統，系統的所有輸出值都可以通過上式用兩個輸入量來表示，只不過它們對應的關系系數不同。
模糊控制規則可以通過總結、歸納專家的經驗知識，并進一步加工、整理、提煉，去粗取精后產生模糊控制規則；如果對象的動態特性可以用語言來描述，那么也就可以通過這個動態過程的描述來推斷相應的控制規則，這就是常用的根據對象的模糊模型來得出模糊控制規則的方法；另外，還可以結合神經網絡、自適應等智能控制算法使規則自動生成并不斷進行修正。本課題采用專家經驗法和觀察法來設計模糊控制器規則。通過進行大量的實驗來進行確定每個執行機構控制效果的強弱，記錄該執行機構對重介洗煤系統 重介懸浮液密度和合格介質桶液位的影響，并且經過重復多次實驗來確定個執行機構的控制效果及執行的先后次序。由于輸入變量和輸出變量的模糊論域都是分為5級的，并且控制系統共有3個輸出變量需要進行控制。所以，每個輸出變量都會得到25個不同的模糊控制規則，對應于輸入變量各種不同的狀態。所得模糊控制規則表如下：
表 模糊控制規則表
上表列出了輸入量重介懸浮液密度和合格介質桶液位的所有情況下，三個輸出變量主洗分流箱、加介分流箱、蝶閥開度之間的關系。以第一條模糊控制規則為例：重介懸浮液密度的模糊量化值為NB，即密度值為最低，合格介質桶液位也是最低。這時候，既要將不合格介質排出，又要增加合格介質桶液位。因為重介懸浮液的密度對精煤產品的影響最大，所以，排出第密度介質是最重要的。這就必須將主洗分流箱的開度開大最大，即U1為PB。這樣就使合格介質桶的液位更加的低，所以必須將加介分流箱的蝶閥的開度開大最大，即U2、U3都為PB。整個控制系統的模糊控制規則如上所述。
精確化計算，解模糊，與模糊化相反，解模糊就是將經模糊推理得模糊控制規則中的模糊集合轉化到量化論域中，從而再根據量化因子，得到能夠對被控量進行直接控制的實際物理量。進行解模糊常用的算法如下：最大隸屬度函數法通過對模糊控制規則的制定，可以得到模糊控制規則表，對應于每一條模糊控制規則，都會得到每一個輸出量的模糊控制。根據每一個量的隸屬度表，對應于每一個模糊控制等級，都有一個隸屬值最大的量化等級， 該量化等級對應的值，就作為精確的控制量，即：v0＝maxμv(v)v∈V
重心法解模糊，重心法是通過求模糊集合隸屬度函數曲線與橫坐標所圍成的面積的重心作為控制器輸出的精確值，即：當輸出變量的隸屬度函數為離散單點集時，精確值為
加權平均法，加權平均法是用輸出量各元素進行加權平均后的輸出值作為輸出的精確執行量，其計算方法為加權平均法能夠將所有的元素應用到控制輸出的計算中，在實際工程應用中，往往能夠取得比較好的控制效果，本課題就是采用加權平均法對輸出變量進行精確化計算的。
面積等分法，面積等分法也稱為中位數法，就是把輸出的模糊集合所對應的隸屬度函數曲線與橫坐標所圍成的面積分成相等的兩部分，將這兩部分分界點所對應的元素作為輸出的精確值uA的方法，即
以主分流箱電源執行器開度為例進行去模糊精確化計算，假定設定重介懸浮液密度和合格介質桶液位經過量化后對應的量化等級分別為-3級、+1級，根據模糊規則進行查表推理得，所有75條模糊控制規則中，針對主洗分流箱開度有下面四條符合條件如下所示
if(E1is NB)AND(E2is ZO)then U1is PB
if(E1is NB)AND(E2is PS)then U1is PB
if(E1is NS)AND(E2is ZO)then U1is PS
if(E1is NS)AND(E2is PS)then U1is PS
根據Takagi-Sugeno模糊推理以及加權平均法對上面重介懸浮液密度和合格介質桶液位經過量化后對應的量化等級分別為-3級、+1級時的主洗分流箱的輸出。推理方法如下：
在模糊控制系統中，對應于相應的輸入變量使用T-S模糊推理方法，借助模糊控制表各對輸出yi(i＝1，2，...，n)進行加權平均，得到
的值為：
式中：n是模糊規則的數目；yi是根據低第i條模糊規則進行計算得出；權重Gi表示按照第i條規則輸入的向量的真值，它的值由下式確定：
上式中的∏表示模糊算子。是一個模糊子集。當以上四條模糊控制規則起作用的時候，通過對照隸屬度函數表，得出不同的量化等級對應的隸屬度值。對應于PS模糊控制等級的量化等級有1、2、3，隸屬度為1、0.8、0.5；對應于PB模糊控制等級的量化等級有3、4，隸屬度分別為0.8、1。由加權平均法計算的結果為：
通過上式求得的輸出值的量化等級為2，同時，結合系統的量化因子，利用公式ui＝2ni+12就可以求得系統的主洗分流箱的開度的精確值。也就是說重介懸浮液密度、合格介質桶液位量化等級是-3、+1時，執行機構主分流箱電液執行器的開度對應的模擬量輸出值為16mA。通過使用上述的計算方法，對應于輸入量重介懸浮液密度和合格介質桶液位不同的開度量化等級，分別求得三個輸出量的模糊控制表如下。
表U1模糊控制表
表U2模糊控制表
表U3模糊控制表
控制算法的實現
整個控制系統的核心，就是系統的控制程序。系統的控制算法就是通過控制程序來完成的。同時，重介系統的流程控制也是由控制算法實現的。S7-1200PLC系列的編程軟件為TIA Portal。TIA(Totally Integrated Automation，全集成自動化)Protal在一個軟件應用程序中集成了各種SIMATIC產品，可以完成多種設備的編程，使用該軟件可以提高生產效率，縮短開發周期。
控制系統控制程序的編寫就是使用的TIA Portal編程軟件。該編程軟件有別于西門子200PLC的編程軟件，并不是基于程序化的編程，而是類似于西門子300PLC的模塊化編程。TIA Portal編程軟件包括以下的幾個編程模塊，組織塊OB、功能FC、功能塊FB、數據塊DB/DI。OB程序塊是系統的主程序塊，其他控制程序塊只有在OB塊中被調用才能得到執行。在PLC運行中，每一次循環都要調用一次主程序塊，主程序塊中的其他程序塊從而得到執行；功能程序塊是沒有固定數據存儲區的程序塊，不能為其數據分配初值；功能 塊有自己的數據存儲區，并且在程序完成后，都有相應的返回值。該程序塊的數據都存放在背景數據庫(DI)中；數據塊是用來存儲系統中各個程序塊中所定義或者使用到的數據的。數據塊中的數據類型多種多樣，PLC能夠使用的數據類型，都可以再數據塊中進行定義和使用。數據塊又按照其使用對象的不同，劃分為共享數據塊(DB)和背景數據塊(DI)。顧名思義，共享數據塊不屬于任何的其他程序塊，是系統程序運行時，過程變量的存儲空間。背景數據塊則是對應于特定的功能塊，作為其背景數據的，背景數據庫中的數據相當于功能塊的初值，并且只有功能塊的返回值能對其進行修改。
這個控制系統的運行循環圖如圖5，
如圖5所示，整個控制核心PLC的運行，就是以極短的周期不斷重復輸入、運算、輸出的過程，從而實現系統的實時精確控制。
對應于重介洗煤控制系統，既要考慮重介洗煤工藝中重要參數的控制，又要照顧到整個洗煤系統的程序流程。系統的控制流程圖如圖6，通過圖6，整個系統的控制流程中，把洗煤系統的全部控制任務包括在內。為了實現系統重介懸浮液的密度控制、合格介質桶的液位控制，程序運行一開始，就對重介液密度和液位進行了賦初值，并將模糊控制規則表以分段的形式，輸入到背景數據塊中，為實現模糊控制做準備；然后由后朝前判斷各道工序的開機狀態，每個設備都安裝由后至前的順序開機之后，采集重介懸浮液值和介質桶液位值，調用控制程序塊，實現對重介洗煤系統的精確控制；最后，采集精煤產品的灰分值，通過模糊PID算法計算，得到重介液密度值，與設定值進行比較，得出偏差，對各個執行機構給出控制信號，實現系統的后續控制。
在系統順序啟動控制方面，根據生產現場安全的要求，在系統進行集中 開車之前1min，要有開車預警輸出。位于整個洗煤系統最末環節的工序是脫介篩。只有在脫介篩運行之后，系統的其他設備才能進行啟動。所以，在系統的控制程序中，將脫介篩的啟動放在首位。系統經過旋流分選器分選出來的產品要進入脫介篩必須經過弧形篩。所以，在進行浮選之前、啟動脫介篩之后，必須再啟動弧形篩。然后在啟動重介旋流器，最后將原煤和重介懸浮液加入混料桶，進行重介旋流器中，開始洗煤操作。系統停車時，按照與之相反的順序進行。
系統重介懸浮液的密度、液位的控制分別在功能塊中完成，程序流程圖如圖7，根據系統密度和液位的初始設定值，在系統開始運行之后，密度計、液位計和灰分儀的輸入都傳輸到控制器PLC中，根據這個幾個量的偏差值，通過查詢相應的控制規則表，輸出控制量，完成系統中重介密度的調節。當系統重介密度過低時，會加大主洗分流量開度，使低密度介質進入希介質桶，從而使合格介質桶液位降低。這時候就要增大加介分流箱的開度和加水蝶閥的開度，使合格介質桶的液位得以回升，使重介懸浮液的密度有所提升。當重介懸浮液密度過高時，就要加大加水蝶閥的開度，也使合格介質桶的液位上升。所以，在整個控制流程中，以合格介質桶的液位作為判斷依據，在高液位時置位M1.3、復位M1.2，在低液位時相反：在程序初始化時，復位M1.2和M1.3。當系統液位過低時，進入增加介質過程。執行機構的開度通過查詢背景數據塊DI2進行。通過不斷的增加介質和水，液位上升至高液位，使M1.3變為閉合狀態，M1.2變為斷開狀態，停止介質和水的加入；系統正常運轉，不斷檢測重介密度，根據數據塊DI1，實時的調整主洗分流箱和蝶閥的開度，進而實現對密度的控制；隨著洗煤過程的進行，重介質不斷損耗，系統的液位就會再次達到低液位，此時就會置位M1.2、復位M1.3，通過對背景數據塊 DI2的查詢，從而使系統進入加水加介的過程，如此不斷循環。
系統試運行期間兩個工作日的生產統計如下：
表2重介洗煤系統密度、液位記錄
在實際運行中，通過三個月的試運行，洗煤工藝優化控制系統運行穩定，且很好地檢測了重介質分選機及重介質逆流器運行情況；成功采集了精煤、原煤的灰分儀數據以及重介質密度、液位等相關工藝數據，并成功發布到上位機與管理平臺；實現了與原重介洗煤系統的無縫鏈接。
系統原始的控制方式中，重介懸浮液密度對精煤灰分值的控制力度并不是很強，而且合格介質桶液位對灰分值的影響一點也沒有體現。通過采用先進的控制器，重介懸浮的密度和精煤灰分值之間的相關性得到明顯的增強，密度對灰分的控制力度增強。同時，合格介質桶的液位，對精煤灰分的影響，也得到體現。在兩者共同作用下，精煤產品的質量有很大的提高，系統的生產效率也大大提升。
具體來看，洗煤工藝優化實現了以下功能：測量精度高：灰分在0～15％時，誤差≤±0.5％；灰分在15～30％時，誤差≤±1.0％；灰分大于30％時，誤差≤±2.0％；實現灰分儀、產品等級和重介洗煤在線采集；根據PID算法獲得不同等級產品數學模型，實現自動控制；根據模糊控制算法，提供精確控制參數調整功能；簡化了監控、控制環節，降低了生產費用；提高了洗煤率，提高了經濟與社會效益。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發明思路下的技術方案均屬于本發明的保護范圍。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
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