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0、引言
    鞍山鋼鐵集團公司調軍臺選礦廠磨磁車間對原有磨磁系統進行了工藝改造，將原系統的連續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。工藝改進后生產效率大幅提高，在原系統6臺球磨機的基礎上，僅增加兩臺球磨機的條件下，由原來年產精礦300萬t提高到480萬t，產量提高60%。由于生產工藝的變化，原有的磨磁自動化控制系統已經完全不能滿足生產控制要求，為此，針對新的磨選工藝對整個自動化控制系統進行了全新的設計，應用先進的控制系統搭建了硬件平臺，使整個磨磁車間實現了全流程自動化控制。整套自動化控制系統于2008年5月投入運行，工作狀態平穩，使用效果良好。
1、磨磁自動控制系統結構及功能
1.1控制系統結構
    控制系統采取分布式結構。整個控制系統要求分為三層：第一層為信息層，主要完成集中監控，集中協調控制，集中優化系統。設定輸入和下達指令的操作，系統報警，運行管理及所有工藝參數、設備運行顯示、控制過程顯示；第二層為現場控制層，實現數據采集，控制算法的實施，工藝信號的聯鎖，生產過程及設備安全保護等功能；第三層為設備層，即各類智能傳送器、執行機構和各種檢測儀表，完成上層發出的命令和數據采集，富通新能源銷售球磨機、雷蒙磨粉機等磨機機械設備。
1.2控制系統功能
    根據工藝流程的特點，選礦廠綜合自動化控制系統建一個主控制站（廠級）和6個分站（車間級）。主控制站設有操作員站、工程師站、歷史數據庫服務器等，它負責全廠的調度、指揮和整個控制系統的調整與更新，可進行歷史數據記錄、顯示、打印和統計報表等工作。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絡聯結，實現資源共享、數據通訊，各自對現場數據進行檢測、記錄、報警及生產過程實時處理。
2、磨磁系統控制原理
2.1泵池液位控制
    在磨磁系統中泵池液位控制是非常重要的環節之一，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，要求液位在生產過程中保持在適當位置，自動調節過程可采取兩種手段，閉環連續調節或階段比例調節。
2.2球磨機給礦量控制
    控制系統按照生產要求臺時設定給礦量，自動調整變頻輸出值及增減給礦機投運臺數，使實際礦量達到設定值。給礦機運行臺數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，轉換到自動選模式時，當滿足切換條件時，延時后自動選擇給礦系統并啟動，根據運算結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。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，當到達磨機最大功率時，如果負荷繼續增大，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。系統通過對功率進行對比分析確定礦石性質、球荷等外部情況。當礦石粒度均勻、硬度變小、加球適當時，可自動調節臺時處理量高于常規值，實現自動尋優給礦。
給礦系統有若干臺給礦機，工作時根據臺時要求自成體系，工變頻相搭配以便于能夠給礦穩定，調節響應快速。可根據實際情況自動切換裝置的邏輯和時間判別，保證向磨礦機連續供礦。給礦量的對象特性近似于純滯后一階慣性環節，過程反映較慢，調節器的參數必須滿足不同純滯后的要求，才能獲得最佳的過渡過程。給出給礦量的設定值后，根據礦量變化偏離給定值時產生偏差信號，經過調器比例積分、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，系統按照水量給定值，自動調整電動調節閥開度輸出值，使實際水量達到設定值。球磨機人口水隨給礦量的變化而改變。
    在磨礦機系統的閉路磨礦中，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，可根據實際取樣或經驗公式推導出水量Ⅳ與加入磨礦機的礦量有一定的比例關系，可用w-c×(G+F)+D，其中C、D為經驗值。根據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表示。它不僅影響磨機生產能力、產品質量、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，使產品粒度變粗。磨礦濃度過高可能會降低磨機生產能力（因礦漿流動性變小）和磨礦效率（因降低了介質的沖擊和研磨作用）。適宜的磨礦濃度應由實驗確定。本系統磨礦濃度采用磨礦多參數綜合控制系統。
    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系、磨機的給礦量與磨礦濃度關系、補加水與液位關系、旋流器的溢流濃度和旋流器的壓力關系。所以，磨礦多參數綜合控制系統要考慮磨礦過程中主要參數及其相互間的影響，并且還要考慮到工藝對磨礦產品質量的要求。簡單的恒定給礦難以滿足這些要求，需要對整個系統進行綜合考慮，將各參數之間的控制多元化，形成磨礦機組多個參數綜合控制系統。
    在磨礦多變量控制系統中，原有的各單參數回路控制要按主要控制量和被控制量成對應原則。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：對參數構成3個基本回路，并將相互影響的參數引入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，克服給礦量和礦石性質變化等干擾影響。磨礦機負荷不僅受給礦量影響，而且受礦石性質影響。因此在控制系統中應將磨機負荷作為主環被控制量，而給礦量需要基本穩定，故把給礦量作為副環被控制量，按照控制原則只有在礦石性質變化較大時才通過主環改變其設定值。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的比值為定值的控制系統。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，其中的比例系數和定值都可以根據實際工藝要求設定。
    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，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定值進行修正，構成“定值十給礦量比例”的溢流濃度控制。回路中還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，構成雙變量復合控制，可獲得較好的控制效果。
3、結語
    此項目依據“可靠、先進、高效、低耗”的原則，實現生產自動化。生產工藝實現集中監視、集中操作、自動調節、優化控制，實現增產、穩質、降耗、增效。系統改造后，能為提高生產效率、產品質量和節能降耗發揮重要作用，可進一步推進礦山選礦系統現代化和數字化管理。