1.3 Обоснование необходимости и эффективности автоматизации комплекса

Система управления процессом флотации строится как многоуровневая иерархическая система контроля и управления. Это сложная комбинированная система, включающая разомкнутые и замкнутые контуры управления, контуры стабилизации отдельных параметров процесса и учитывающая как влияние возмущающих параметров на процесс, так и результаты управления.

Целью управления процессом флотации может быть максимизация извлечения метала в концентрат или минимизация потерь металла с хвостами при ограничении на качество концентрата.

Основу системы управления процессом флотации составляют локальные автоматические системы контроля и управления. Ввиду большого числа и разнообразия, контролируемых и управляемых параметров в системах управления процессом флотации применяются локальные системы аналогового регулирования с расчетом заданий от ЭВМ (супервизорный режим) и систем НЦУ.

Система управления процессом флотации использует информацию о содержании металлов в руде и продуктах обогащения, параметрах пульпы, поступающей на флотацию. В системах управления процессом флотации используются следующие системы стабилизации параметров процесса:

1. уровня пульпы во флотационных машинах;

2. расхода воздуха во флотационных машинах;

3. щелочности пульпы в процессе;

4. остаточной концентрации реагентов в пульпе;

5. качества выходных продуктов флотации.

Многоуровневая система управления процессом флотации основывается на статических моделях флотации, справедливых для различных временных интервалов.

Статические модели строятся по данным, усредненным за определенный промежуток времени,

Y=F(X,U,Z),

где Y={β_i,υ_i,ε_i…} – вектор выходных величин; Z={αQ_т, δ, С_Х...} – вектор возмущающих воздействий; X={pH, c_i, H_п, Н_пн…} – вектор управляющих воздействий.

Эти модели используются для управления процессом с учетом ограничений на управляющие воздействия.

Решением задачи стабилизации или оптимизации процесса служит выработка задания Y_з, которое остается постоянным на некотором временном интервале

Y_з=φ(X,U,Z,Y).

Регулирование Y_з осуществляется изменением заданий локальным системам стабилизации.

Управляющие воздействия формируются в виде

X _з=φ(U,Z,Y-Y_з).

Стабилизация регулируемых величин Х_з осуществляется на основании уравнений динамики по одному из типовых законов регулирования (П, ПИ, ПИД).

Таким образом, система управления процессом флотации осуществляет статическое регулирование с использованием модели процесса и динамическое регулирование при помощи локальных систем стабилизации. Рассчитанные по модели управляющие воздействия могут выдаваться также в виде советов технологическому персоналу. При использовании подобных систем управление процессом флотации реализуются по программе, определяемой моделью флотации, а эффективность процесса управления зависит от точности модели и времени ее соответствия реальному процессу.

Из-за нестационарности процесса флотации модели сравнительно быстро становятся неадекватными реальному процессу. Они пригодны для описания процесса при условии изменения характеристик питания и параметров в узком диапазоне и неизменности технологического оборудования. Практически эти условия не соблюдаются – часто изменяются производительность, содержание металлов в руде, минералогический состав руд. Нарушения в работе технологического оборудования, вызывающие его остановки, приводят к глубоким нарушениям процесса флотации.

Поэтому следует корректировать коэффициенты модели во времени. Информация, необходимая для этой процедуры, накапливается в процессе эксплуатации системы управления. Модель корректируется периодически при расхождении предсказанного и действительного значений показателей. Функции сбора и обработки информации, а также определения поправок коэффициентов модели, осуществляет ЭВМ верхнего уровня системы управления. При этом в статическом массиве самые ранние данные заменяются только что полученными и с учетом их уточняются коэффициенты модели.

Процессом флотации можно управлять также по ситуациям, когда процесс представляется набором моделей, каждая из которых соответствует возможной реальной ситуации. В этом случае модель процесса составляется из множества моделей, и управляющие воздействия рассчитываются для каждой ситуации.

В памяти ЭВМ хранится библиотека всех ситуаций, которые могут возникнуть в процессе. Алгоритмы ситуационного управления можно реализовать разомкнутыми, замкнутыми и комбинированными системами управления в зависимости от параметров, используемых при оценке ситуации и регулирующих воздействий при управлении.