选矿过程控制(control of mineraI processing process)

采用自动化仪表和装置代替人工直接操作，自动地对选矿设备和过程中的状态、参数进行检测、记录、调节，使之保持稳定或按预设的规律变化，以达到选矿自动化的目的。它包括选矿设备的顺序联锁控制和状态监视、过程参数的自动检测和自动调节，各种选矿作业过程控制和选矿厂整体作业的自动控制。选矿过程控制对象特性是选矿过程控制系统设计与调试的依据。选矿过程控制要根据生产工艺要求确定待检测和控制的参数，结合选矿过程控制对象特性确定控制系统的结构，确定检测和控制装置的类型，并选用合适的控制规律。控制系统在实际投运前还需进行调试和标定。由于被检测的介质大部分具有磨损性或腐蚀性，检测环境比较恶劣，要求检测仪表反应迅速、准确并具备良好的抗干扰性能等特点，因此较多地采用非直接接触式仪表。由于控制对象具有多样性和复杂性，参数间相互影响严重，含有非线性、纯滞后、大时间常数等特性的对象较多，有些对象特性具有较强的时变性，故要求采用相应的控制系统。通常采用串级、前馈加反馈等复杂结构系统及一些非线性调节规律来满足控制要求；对象特性的时变性要求尽可能采用自适应控制、模糊控制等控制策略；定值控制系统和顺序控制系统是常见的形式，它们一般为慢过程系统；生产流程的连续性则要求设备开、停采用顺序控制。

控制规律也称控制算法，通常指选矿过程控制器技术中输出量与输入量之间的动态关系，选矿过程控制中常用的控制规律有双位、比例、比例积分、比例微分、比例积分微分，以及最优控制、自适应控制等。

过程控制系统是实现选矿过程控制的基本方式。它由控制对象和控制装置构成，能够对控制对象的工作状态进行自动控制。控制对象是指被控制的生产设备或过程；控制装置是起控制作用的自动化仪表或机构，包括自动检测仪表、过程控制器、过程控制执行装置等。检测仪表的作用是可靠地测量出被控量和有关参数的大小并按规定的信号形式输出；控制器可以由计算机或其他类型的调节仪表构成，根据输入信号的变化按预定算法输出控制信号，驱动执行器；选矿过程控制执行装置，或称执行器，直接与工艺介质相接触，根据控制器输出的信号改变控制量，使被控量按要求变化。控制量是指控制器输出予以改变的物理量，如药剂用量、充气量、给水量等。被控量是指需要通过自动控制保持或按规律变化的物理量，如精矿的品位、分级机溢流浓度、粒度等。选矿厂常用的执行器有电动和气动两类，均由执行机构和调节机构组成。执行机构的任务是根据控制器的输出信号去操纵各种调节机构如调节阀、挡板等；调节机构能接受执行机构送来的操作信号，自动改变阀门或节流孔开度，调节气体或液体介质的流量。以分级机溢流浓度控制系统为例，被控对象为分级机及其作业过程，被控量是分级机溢流浓度，控制量是分级机给水量，检测仪表为矿浆浓度计，控制器为电动调节器，执行器为电动调节阀及其控制装置。系统工作时，浓度计连续测量分级机溢流的浓度值，并将测量值通过变送器转换成直流4～20mA信号输入调节器，调节器比较浓度测量值与给定值，得出其偏差，并以一定的方式进行运算，得出控制信号送至执行器，调节阀按照控制信号的大小调节分级机给水量，使溢流浓度产生相应的变化并最终稳定在预设的给定值上。

过程控制系统有多种类型，按照系统的控制原理可分为开环控制系统和闭环控制系统以及同时采用这两种控制原理构成的复合控制系统；按照系统给定值的形式不同，可分为定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统；按被控对象的工艺名称，还可分为浮选过程控制系统、重选过程控制系统及pH值控制系统等；若以电子计算机作为系统的主要控制装置，则可称为计算机控制系统，它包括数据采集和数据处理系统、数字顺序控制系统、直接数字控制系统(DDC)、计算机监督控制系统(SCC)、集散控制系统等多种形式。

开环控制系统   系统的输出只受系统的输入控制，而不受系统实际输出的影响。系统的输入可以是给定的信号值或外部对系统的干扰作用。例如，磨矿机磨矿浓度开环控制，是通过给矿量及其水分含量和要求的磨矿浓度值来控制给水添加量。这类系统不具备被控量的自动校正功能，控制精度主要取决于模型的精度。

闭环控制系统   该系统的输出是由其输入量和输出量的值共同决定的。如通过比较输入值与实际输出值间的偏差来决定控制量，从而自动校正外部干扰或系统性能误差对输出值的影响。由于系统的输出是以返回输入端的形式参与控制，闭环控制系统又称反馈控制系统，它的调节精度较高，是选矿过程控制系统中常见的形式。分级机溢流浓度控制系统即属此类型。

定值控制系统   被控量的给定值是固定常数的控制系统。系统结构多为闭环方式、控制规律常采用比例积分微分(PID)算法。它是选矿过程控制系统中最常见的形式，因为选矿生产的许多机电设备及工艺过程的正常操作状态，都要求被控参数保持定值，如球磨机的给矿量、分级机溢流浓度等。

随动控制系统   系统的给定值是个未知的时间函数，其控制功能是使被控量精确地跟随给定值的变化而变化。

程序控制系统   系统的给定值是一个已知的时间函数，或是某个变量的确定函数。其控制功能是使被控量按某一预先规定的程序变化。

直接数字控制系统(DDC)   用电子计算机代替模拟调节仪表，直接对生产过程进行控制的系统。除单独构成系统外，还常作为多级计算机控制系统的过程级。它能进行多个过程参数的集中检测、控制、制表打印、越限报警和事故处理；能大量减少二次仪表；易于构成复杂的多参数控制系统。

计算机监督控制系统(SCC)   通常由两级计算机构成。第一级为面向过程的直接数字控制系统(DDC)，第二级为DDC的上位计算机，它收集生产过程参数，依据一定的数学模型计算出备被控量的设定值输入DDC级，实现对DDC级的监督控制。

集散控制系统   对生产过程分散地采用多台微型计算机进行控制，而将全部信息通过数据通讯总线由上位计算机实现优化监控和集中管理。集散控制系统较多采用积木式结构，由现场控制站、监视操作站、上位计算机管理站组成，它具有控制功能完善，显示、操作集中，扩展性强，可靠性高等优点。