鞍山钢铁集团公司调军台选矿厂磨磁车间对原有磨磁系统进行了工艺改造，将原系统的连续磨选工艺改造为阶段磨选工艺，在一次磨矿完成后，将符合产品要求的精矿进行磁选分离，直接形成成品，剩余部分矿料进入二次球磨机进行二次磨矿。工艺改进后生产效率大幅提高，在原系统6台球磨机的基础上，仅增加两台球磨机的条件下，由原来年产精矿300万t提高到480万t，产量提高60%。由于生产工艺的变化，原有的磨磁自动化控制系统已经完全不能满足生产控制要求，为此，针对新的磨选工艺对整个自动化控制系统进行了全新的设计，应用先进的控制系统搭建了硬件平台，使整个磨磁车间实现了全流程自动化控制。整套自动化控制系统于2008年5月投入运行，工作状态平稳，使用效果良好。
1、磨磁自动控制系统结构及功能
1.1控制系统结构
控制系统采取分布式结构。整个控制系统要求分为三层：第一层为信息层，主要完成集中监控，集中协调控制，集中优化系统。设定输入和下达指令的操作，系统报警，运行管理及所有工艺参数、设备运行显示、控制过程显示；第二层为现场控制层，实现数据采集，控制算法的实施，工艺信号的联锁，生产过程及设备安全保护等功能；第三层为设备层，即各类智能传送器、执行机构和各种检测仪表，完成上层发出的命令和数据采集，富通新能源销售球磨机、雷蒙磨粉机等磨机机械设备。
1.2控制系统功能
根据工艺流程的特点，选矿厂综合自动化控制系统建一个主控制站（厂级）和6个分站（车间级）。主控制站设有操作员站、工程师站、历史数据库服务器等，它负责全厂的调度、指挥和整个控制系统的调整与更新，可进行历史数据记录、显示、打印和统计报表等工作。6个分站分别为破碎、磨磁、浮选、输送、药剂和过滤控制站，每个分站均可独立控制，分站之间采用高速网络联结，实现资源共享、数据通讯，各自对现场数据进行检测、记录、报警及生产过程实时处理。
2、磨磁系统控制原理
2.1泵池液位控制
在磨磁系统中泵池液位控制是非常重要的环节之一，包括旋给泵、弱磁和污水泵池液位控制等。为防止泵池溢流或抽干，要求液位在生产过程中保持在适当位置，自动调节过程可采取两种手段，闭环连续调节或阶段比例调节。
2.2球磨机给矿量控制
控制系统按照生产要求台时设定给矿量，自动调整变频输出值及增减给矿机投运台数，使实际矿量达到设定值。给矿机运行台数的启停分为手动和自动选两种模式，在手动选模式下，由操作者启动和停止给矿系统，转换到自动选模式时，当满足切换条件时，延时后自动选择给矿系统并启动，根据运算结果实时对给矿量进行控制。
要大幅度提高磨机处理量、控制溢流粒度满足要求，必须保证球磨机始终保持在磨矿效率较高的运行状态。需要对磨机功率充分考虑，磨机功率随磨机负荷变化，当负荷增大，磨机功率也随之增大，当到达磨机最大功率时，如果负荷继续增大，磨机的输出功率将急剧下降，所以可将磨机功率控制在处于上升阶段并接近最大功率，使磨机的利用率达到最大。系统通过对功率进行对比分析确定矿石性质、球荷等外部情况。当矿石粒度均匀、硬度变小、加球适当时，可自动调节台时处理量高于常规值，实现自动寻优给矿。
给矿系统有若干台给矿机，工作时根据台时要求自成体系，工变频相搭配以便于能够给矿稳定，调节响应快速。可根据实际情况自动切换装置的逻辑和时间判别，保证向磨矿机连续供矿。给矿量的对象特性近似于纯滞后一阶惯性环节，过程反映较慢，调节器的参数必须满足不同纯滞后的要求，才能获得最佳的过渡过程。给出给矿量的设定值后，根据矿量变化偏离给定值时产生偏差信号，经过调器比例积分、微分运算，改变给矿机的变频输出值和投运给矿机数量，使给矿量快速达到或接近给定值，达到自动给矿的目的（如图1）。
2.3球磨机入口水量控制
磨机人口水即返砂水，系统按照水量给定值，自动调整电动调节阀开度输出值，使实际水量达到设定值。球磨机人口水随给矿量的变化而改变。
在磨矿机系统的闭路磨矿中，磨矿浓度的检测难度较大，为了满足工艺要求的磨矿浓度，采用前馈控制。系统的主要干扰因素是磨矿机给矿量(干矿)G，返砂量（干矿）F，可根据实际取样或经验公式推导出水量Ⅳ与加入磨矿机的矿量有一定的比例关系，可用w-c×(G+F)+D，其中C、D为经验值。根据计算所得的水量与实际流量计测量值进行比较，采用PID控制器最终对阀门动作进行控制，以达到最佳补水量（如图2）。
2.4磨矿浓度控制
磨矿浓度通常以矿浆中固体物料重量的百分数表示。它不仅影响磨机生产能力、产品质量、电耗，而且影响溢流粒度，从而影响选别效果。磨矿浓度过低时，磨机中的固体减少，因而减少磨矿介质的有效磨碎作用。磨矿浓度增高，磨矿效率可能提高，但粗粒易从磨机中排出，使产品粒度变粗。磨矿浓度过高可能会降低磨机生产能力（因矿浆流动性变小）和磨矿效率（因降低了介质的冲击和研磨作用）。适宜的磨矿浓度应由实验确定。本系统磨矿浓度采用磨矿多参数综合控制系统。
磨矿回路不是单变量对象特性，而是多变量控制问题。而且磨矿回路的对象特性具有非线性、时时变化、明显滞后的特性。如磨机的磨矿效率与负荷关系、磨机的给矿量与磨矿浓度关系、补加水与液位关系、旋流器的溢流浓度和旋流器的压力关系。所以，磨矿多参数综合控制系统要考虑磨矿过程中主要参数及其相互间的影响，并且还要考虑到工艺对磨矿产品质量的要求。简单的恒定给矿难以满足这些要求，需要对整个系统进行综合考虑，将各参数之间的控制多元化，形成磨矿机组多个参数综合控制系统。
在磨矿多变量控制系统中，原有的各单参数回路控制要按主要控制量和被控制量成对应原则。由磨机给矿量一磨矿机负荷量，磨矿机给水量一磨矿机矿浆浓度，旋流器给水量一旋流器溢流浓度：对参数构成3个基本回路，并将相互影响的参数引入3个基本回路中，以满足工艺的要求。
磨矿机的给矿控制回路是以给矿量和磨矿机负荷为被控制量的串级控制系统，克服给矿量和矿石性质变化等干扰影响。磨矿机负荷不仅受给矿量影响，而且受矿石性质影响。因此在控制系统中应将磨机负荷作为主环被控制量，而给矿量需要基本稳定，故把给矿量作为副环被控制量，按照控制原则只有在矿石性质变化较大时才通过主环改变其设定值。为此，磨机负荷采用非线形控制器算法，引入模糊控制理论·回路随被控对象的特性变化以满足工艺需要。
磨矿机给水回路控制是以给水量和给矿量为输人参数的比值为定值的控制系统。在给矿量为零时，要求磨机人口返砂水的给水量不能为零，因此比值一定值控制较适合实际情况，其中的比例系数和定值都可以根据实际工艺要求设定。
旋流器浓度控制的根本目的是控制溢流粒度。浓度通常采用定值控制系统，但考虑原矿给矿量变化对溢流体积流量和粒度的影响，可将给矿量变化对浓度设定值进行修正，构成“定值十给矿量比例”的溢流浓度控制。回路中还要引入矿浆流量检测，修正溢流浓度值使溢流浓度大部分是固定的，小部分为变化的，构成双变量复合控制，可获得较好的控制效果。
3、结语
此项目依据“可靠、先进、高效、低耗”的原则，实现生产自动化。生产工艺实现集中监视、集中操作、自动调节、优化控制，实现增产、稳质、降耗、增效。系统改造后，能为提高生产效率、产品质量和节能降耗发挥重要作用，可进一步推进矿山选矿系统现代化和数字化管理。
