0、引言
    鞍山鋼鐵集團公司調(diào)軍臺選礦廠磨磁車間對原有磨磁系統(tǒng)進行了工藝改造，將原系統(tǒng)的連續(xù)磨選工藝改造為階段磨選工藝，在一次磨礦完成后，將符合產(chǎn)品要求的精礦進行磁選分離，直接形成成品，剩余部分礦料進入二次球磨機進行二次磨礦。工藝改進后生產(chǎn)效率大幅提高，在原系統(tǒng)6臺球磨機的基礎(chǔ)上，僅增加兩臺球磨機的條件下，由原來年產(chǎn)精礦300萬t提高到480萬t，產(chǎn)量提高60%。由于生產(chǎn)工藝的變化，原有的磨磁自動化控制系統(tǒng)已經(jīng)完全不能滿足生產(chǎn)控制要求，為此，針對新的磨選工藝對整個自動化控制系統(tǒng)進行了全新的設(shè)計，應(yīng)用先進的控制系統(tǒng)搭建了硬件平臺，使整個磨磁車間實現(xiàn)了全流程自動化控制。整套自動化控制系統(tǒng)于2008年5月投入運行，工作狀態(tài)平穩(wěn)，使用效果良好。
1、磨磁自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能
1.1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    控制系統(tǒng)采取分布式結(jié)構(gòu)。整個控制系統(tǒng)要求分為三層：第一層為信息層，主要完成集中監(jiān)控，集中協(xié)調(diào)控制，集中優(yōu)化系統(tǒng)。設(shè)定輸入和下達指令的操作，系統(tǒng)報警，運行管理及所有工藝參數(shù)、設(shè)備運行顯示、控制過程顯示；第二層為現(xiàn)場控制層，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，控制算法的實施，工藝信號的聯(lián)鎖，生產(chǎn)過程及設(shè)備安全保護等功能；第三層為設(shè)備層，即各類智能傳送器、執(zhí)行機構(gòu)和各種檢測儀表，完成上層發(fā)出的命令和數(shù)據(jù)采集，富通新能源銷售球磨機、雷蒙磨粉機等磨機機械設(shè)備。
1.2控制系統(tǒng)功能
    根據(jù)工藝流程的特點，選礦廠綜合自動化控制系統(tǒng)建一個主控制站（廠級）和6個分站（車間級）。主控制站設(shè)有操作員站、工程師站、歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等，它負責全廠的調(diào)度、指揮和整個控制系統(tǒng)的調(diào)整與更新，可進行歷史數(shù)據(jù)記錄、顯示、打印和統(tǒng)計報表等工作。6個分站分別為破碎、磨磁、浮選、輸送、藥劑和過濾控制站，每個分站均可獨立控制，分站之間采用高速網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)，實現(xiàn)資源共享、數(shù)據(jù)通訊，各自對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行檢測、記錄、報警及生產(chǎn)過程實時處理。
2、磨磁系統(tǒng)控制原理
2.1泵池液位控制
    在磨磁系統(tǒng)中泵池液位控制是非常重要的環(huán)節(jié)之一，包括旋給泵、弱磁和污水泵池液位控制等。為防止泵池溢流或抽干，要求液位在生產(chǎn)過程中保持在適當位置，自動調(diào)節(jié)過程可采取兩種手段，閉環(huán)連續(xù)調(diào)節(jié)或階段比例調(diào)節(jié)。
2.2球磨機給礦量控制
    控制系統(tǒng)按照生產(chǎn)要求臺時設(shè)定給礦量，自動調(diào)整變頻輸出值及增減給礦機投運臺數(shù)，使實際礦量達到設(shè)定值。給礦機運行臺數(shù)的啟停分為手動和自動選兩種模式，在手動選模式下，由操作者啟動和停止給礦系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換到自動選模式時，當滿足切換條件時，延時后自動選擇給礦系統(tǒng)并啟動，根據(jù)運算結(jié)果實時對給礦量進行控制。
    要大幅度提高磨機處理量、控制溢流粒度滿足要求，必須保證球磨機始終保持在磨礦效率較高的運行狀態(tài)。需要對磨機功率充分考慮，磨機功率隨磨機負荷變化，當負荷增大，磨機功率也隨之增大，當?shù)竭_磨機最大功率時，如果負荷繼續(xù)增大，磨機的輸出功率將急劇下降，所以可將磨機功率控制在處于上升階段并接近最大功率，使磨機的利用率達到最大。系統(tǒng)通過對功率進行對比分析確定礦石性質(zhì)、球荷等外部情況。當?shù)V石粒度均勻、硬度變小、加球適當時，可自動調(diào)節(jié)臺時處理量高于常規(guī)值，實現(xiàn)自動尋優(yōu)給礦。
給礦系統(tǒng)有若干臺給礦機，工作時根據(jù)臺時要求自成體系，工變頻相搭配以便于能夠給礦穩(wěn)定，調(diào)節(jié)響應(yīng)快速。可根據(jù)實際情況自動切換裝置的邏輯和時間判別，保證向磨礦機連續(xù)供礦。給礦量的對象特性近似于純滯后一階慣性環(huán)節(jié)，過程反映較慢，調(diào)節(jié)器的參數(shù)必須滿足不同純滯后的要求，才能獲得最佳的過渡過程。給出給礦量的設(shè)定值后，根據(jù)礦量變化偏離給定值時產(chǎn)生偏差信號，經(jīng)過調(diào)器比例積分、微分運算，改變給礦機的變頻輸出值和投運給礦機數(shù)量，使給礦量快速達到或接近給定值，達到自動給礦的目的（如圖1）。
2.3球磨機入口水量控制
    磨機人口水即返砂水，系統(tǒng)按照水量給定值，自動調(diào)整電動調(diào)節(jié)閥開度輸出值，使實際水量達到設(shè)定值。球磨機人口水隨給礦量的變化而改變。
    在磨礦機系統(tǒng)的閉路磨礦中，磨礦濃度的檢測難度較大，為了滿足工藝要求的磨礦濃度，采用前饋控制。系統(tǒng)的主要干擾因素是磨礦機給礦量(干礦)G，返砂量（干礦）F，可根據(jù)實際取樣或經(jīng)驗公式推導出水量Ⅳ與加入磨礦機的礦量有一定的比例關(guān)系，可用w-c×(G+F)+D，其中C、D為經(jīng)驗值。根據(jù)計算所得的水量與實際流量計測量值進行比較，采用PID控制器最終對閥門動作進行控制，以達到最佳補水量（如圖2）。
2.4磨礦濃度控制
    磨礦濃度通常以礦漿中固體物料重量的百分數(shù)表示。它不僅影響磨機生產(chǎn)能力、產(chǎn)品質(zhì)量、電耗，而且影響溢流粒度，從而影響選別效果。磨礦濃度過低時，磨機中的固體減少，因而減少磨礦介質(zhì)的有效磨碎作用。磨礦濃度增高，磨礦效率可能提高，但粗粒易從磨機中排出，使產(chǎn)品粒度變粗。磨礦濃度過高可能會降低磨機生產(chǎn)能力（因礦漿流動性變�。┖湍サV效率（因降低了介質(zhì)的沖擊和研磨作用）。適宜的磨礦濃度應(yīng)由實驗確定。本系統(tǒng)磨礦濃度采用磨礦多參數(shù)綜合控制系統(tǒng)。
    磨礦回路不是單變量對象特性，而是多變量控制問題。而且磨礦回路的對象特性具有非線性、時時變化、明顯滯后的特性。如磨機的磨礦效率與負荷關(guān)系、磨機的給礦量與磨礦濃度關(guān)系、補加水與液位關(guān)系、旋流器的溢流濃度和旋流器的壓力關(guān)系。所以，磨礦多參數(shù)綜合控制系統(tǒng)要考慮磨礦過程中主要參數(shù)及其相互間的影響，并且還要考慮到工藝對磨礦產(chǎn)品質(zhì)量的要求。簡單的恒定給礦難以滿足這些要求，需要對整個系統(tǒng)進行綜合考慮，將各參數(shù)之間的控制多元化，形成磨礦機組多個參數(shù)綜合控制系統(tǒng)。
    在磨礦多變量控制系統(tǒng)中，原有的各單參數(shù)回路控制要按主要控制量和被控制量成對應(yīng)原則。由磨機給礦量一磨礦機負荷量，磨礦機給水量一磨礦機礦漿濃度，旋流器給水量一旋流器溢流濃度：對參數(shù)構(gòu)成3個基本回路，并將相互影響的參數(shù)引入3個基本回路中，以滿足工藝的要求。
    磨礦機的給礦控制回路是以給礦量和磨礦機負荷為被控制量的串級控制系統(tǒng)，克服給礦量和礦石性質(zhì)變化等干擾影響。磨礦機負荷不僅受給礦量影響，而且受礦石性質(zhì)影響。因此在控制系統(tǒng)中應(yīng)將磨機負荷作為主環(huán)被控制量，而給礦量需要基本穩(wěn)定，故把給礦量作為副環(huán)被控制量，按照控制原則只有在礦石性質(zhì)變化較大時才通過主環(huán)改變其設(shè)定值。為此，磨機負荷采用非線形控制器算法，引入模糊控制理論·回路隨被控對象的特性變化以滿足工藝需要。
    磨礦機給水回路控制是以給水量和給礦量為輸人參數(shù)的比值為定值的控制系統(tǒng)。在給礦量為零時，要求磨機人口返砂水的給水量不能為零，因此比值一定值控制較適合實際情況，其中的比例系數(shù)和定值都可以根據(jù)實際工藝要求設(shè)定。
    旋流器濃度控制的根本目的是控制溢流粒度。濃度通常采用定值控制系統(tǒng)，但考慮原礦給礦量變化對溢流體積流量和粒度的影響，可將給礦量變化對濃度設(shè)定值進行修正，構(gòu)成“定值十給礦量比例”的溢流濃度控制�；芈分羞�要引入礦漿流量檢測，修正溢流濃度值使溢流濃度大部分是固定的，小部分為變化的，構(gòu)成雙變量復合控制，可獲得較好的控制效果。
3、結(jié)語
    此項目依據(jù)“可靠、先進、高效、低耗”的原則，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。生產(chǎn)工藝實現(xiàn)集中監(jiān)視、集中操作、自動調(diào)節(jié)、優(yōu)化控制，實現(xiàn)增產(chǎn)、穩(wěn)質(zhì)、降耗、增效。系統(tǒng)改造后，能為提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和節(jié)能降耗發(fā)揮重要作用，可進一步推進礦山選礦系統(tǒng)現(xiàn)代化和數(shù)字化管理。