選礦過程控制(control of mineraI processing process)

采用自動化儀表和裝置代替人工直接操作，自動地對選礦設備和過程中的狀態(tài)、參數進行檢測、記錄、調節(jié)，使之保持穩(wěn)定或按預設的規(guī)律變化，以達到選礦自動化的目的。它包括選礦設備的順序聯鎖控制和狀態(tài)監(jiān)視、過程參數的自動檢測和自動調節(jié)，各種選礦作業(yè)過程控制和選礦廠整體作業(yè)的自動控制。選礦過程控制對象特性是選礦過程控制系統設計與調試的依據。選礦過程控制要根據生產工藝要求確定待檢測和控制的參數，結合選礦過程控制對象特性確定控制系統的結構，確定檢測和控制裝置的類型，并選用合適的控制規(guī)律。控制系統在實際投運前還需進行調試和標定。由于被檢測的介質大部分具有磨損性或腐蝕性，檢測環(huán)境比較惡劣，要求檢測儀表反應迅速、準確并具備良好的抗干擾性能等特點，因此較多地采用非直接接觸式儀表。由于控制對象具有多樣性和復雜性，參數間相互影響嚴重，含有非線性、純滯后、大時間常數等特性的對象較多，有些對象特性具有較強的時變性，故要求采用相應的控制系統。通常采用串級、前饋加反饋等復雜結構系統及一些非線性調節(jié)規(guī)律來滿足控制要求；對象特性的時變性要求盡可能采用自適應控制、模糊控制等控制策略；定值控制系統和順序控制系統是常見的形式，它們一般為慢過程系統；生產流程的連續(xù)性則要求設備開、停采用順序控制。

控制規(guī)律也稱控制算法，通常指選礦過程控制器技術中輸出量與輸入量之間的動態(tài)關系，選礦過程控制中常用的控制規(guī)律有雙位、比例、比例積分、比例微分、比例積分微分，以及最優(yōu)控制、自適應控制等。

過程控制系統是實現選礦過程控制的基本方式。它由控制對象和控制裝置構成，能夠對控制對象的工作狀態(tài)進行自動控制。控制對象是指被控制的生產設備或過程；控制裝置是起控制作用的自動化儀表或機構，包括自動檢測儀表、過程控制器、過程控制執(zhí)行裝置等。檢測儀表的作用是可靠地測量出被控量和有關參數的大小并按規(guī)定的信號形式輸出；控制器可以由計算機或其他類型的調節(jié)儀表構成，根據輸入信號的變化按預定算法輸出控制信號，驅動執(zhí)行器；選礦過程控制執(zhí)行裝置，或稱執(zhí)行器，直接與工藝介質相接觸，根據控制器輸出的信號改變控制量，使被控量按要求變化。控制量是指控制器輸出予以改變的物理量，如藥劑用量、充氣量、給水量等。被控量是指需要通過自動控制保持或按規(guī)律變化的物理量，如精礦的品位、分級機溢流濃度、粒度等。選礦廠常用的執(zhí)行器有電動和氣動兩類，均由執(zhí)行機構和調節(jié)機構組成。執(zhí)行機構的任務是根據控制器的輸出信號去操縱各種調節(jié)機構如調節(jié)閥、擋板等；調節(jié)機構能接受執(zhí)行機構送來的操作信號，自動改變閥門或節(jié)流孔開度，調節(jié)氣體或液體介質的流量。以分級機溢流濃度控制系統為例，被控對象為分級機及其作業(yè)過程，被控量是分級機溢流濃度，控制量是分級機給水量，檢測儀表為礦漿濃度計，控制器為電動調節(jié)器，執(zhí)行器為電動調節(jié)閥及其控制裝置。系統工作時，濃度計連續(xù)測量分級機溢流的濃度值，并將測量值通過變送器轉換成直流4～20mA信號輸入調節(jié)器，調節(jié)器比較濃度測量值與給定值，得出其偏差，并以一定的方式進行運算，得出控制信號送至執(zhí)行器，調節(jié)閥按照控制信號的大小調節(jié)分級機給水量，使溢流濃度產生相應的變化并最終穩(wěn)定在預設的給定值上。

過程控制系統有多種類型，按照系統的控制原理可分為開環(huán)控制系統和閉環(huán)控制系統以及同時采用這兩種控制原理構成的復合控制系統；按照系統給定值的形式不同，可分為定值控制系統、隨動控制系統、程序控制系統；按被控對象的工藝名稱，還可分為浮選過程控制系統、重選過程控制系統及pH值控制系統等；若以電子計算機作為系統的主要控制裝置，則可稱為計算機控制系統，它包括數據采集和數據處理系統、數字順序控制系統、直接數字控制系統(DDC)、計算機監(jiān)督控制系統(SCC)、集散控制系統等多種形式。

開環(huán)控制系統 系統的輸出只受系統的輸入控制，而不受系統實際輸出的影響。系統的輸入可以是給定的信號值或外部對系統的干擾作用。例如，磨礦機磨礦濃度開環(huán)控制，是通過給礦量及其水分含量和要求的磨礦濃度值來控制給水添加量。這類系統不具備被控量的自動校正功能，控制精度主要取決于模型的精度。

閉環(huán)控制系統 該系統的輸出是由其輸入量和輸出量的值共同決定的。如通過比較輸入值與實際輸出值間的偏差來決定控制量，從而自動校正外部干擾或系統性能誤差對輸出值的影響。由于系統的輸出是以返回輸入端的形式參與控制，閉環(huán)控制系統又稱反饋控制系統，它的調節(jié)精度較高，是選礦過程控制系統中常見的形式。分級機溢流濃度控制系統即屬此類型。

定值控制系統 被控量的給定值是固定常數的控制系統。系統結構多為閉環(huán)方式、控制規(guī)律常采用比例積分微分(PID)算法。它是選礦過程控制系統中最常見的形式，因為選礦生產的許多機電設備及工藝過程的正常操作狀態(tài)，都要求被控參數保持定值，如球磨機的給礦量、分級機溢流濃度等。

隨動控制系統 系統的給定值是個未知的時間函數，其控制功能是使被控量精確地跟隨給定值的變化而變化。

程序控制系統 系統的給定值是一個已知的時間函數，或是某個變量的確定函數。其控制功能是使被控量按某一預先規(guī)定的程序變化。

直接數字控制系統(DDC) 用電子計算機代替模擬調節(jié)儀表，直接對生產過程進行控制的系統。除單獨構成系統外，還常作為多級計算機控制系統的過程級。它能進行多個過程參數的集中檢測、控制、制表打印、越限報警和事故處理；能大量減少二次儀表；易于構成復雜的多參數控制系統。

計算機監(jiān)督控制系統(SCC) 通常由兩級計算機構成。第一級為面向過程的直接數字控制系統(DDC)，第二級為DDC的上位計算機，它收集生產過程參數，依據一定的數學模型計算出備被控量的設定值輸入DDC級，實現對DDC級的監(jiān)督控制。

集散控制系統 對生產過程分散地采用多臺微型計算機進行控制，而將全部信息通過數據通訊總線由上位計算機實現優(yōu)化監(jiān)控和集中管理。集散控制系統較多采用積木式結構，由現場控制站、監(jiān)視操作站、上位計算機管理站組成，它具有控制功能完善，顯示、操作集中，擴展性強，可靠性高等優(yōu)點。