磨矿分级过程(GCP)是冶金行业选矿生产过程中的关键流程,其产品粒度直接影响选矿最终产品的精矿品位和金属回收率。近年来,随着生产要求的提高和技术的进步,GCP设备的高效率、大功率趋势愈加明显。　　 大型化的发展对设备的运行效率提出了更高的要求,要使运行效率达到最大化就必须通过控制实现处理量的最大化。常规的控制策略对于具有时滞和耦合的GCP控制效果有限,特别地,当大功率磨矿分级设备进行“卡边”控制时,外界的扰动会使产品粒度产生较大的波动,降低产品粒度的合格率。在实际生产过程中,矿石的性质和设备的运行状态是时变的,如果不采用优化方法对产品粒度的设定值进行微调,将无法使生产效益达到最优。论文以宝钢集团梅山选矿厂大功率磨矿分级过程为对象,研究了内模控制和优化策略的应用情况,并介绍了自动化控制系统设计的相关技术。　　 论文详细分析了GCP中各个变量的特性以及它们之间的相互关系,指出GCP具有大时滞、强耦合和强外部扰动的特性。采用试验建模法,通过施加操纵变量的阶跃变化,获得被控变量的变化曲线,得到简化的GCP经验模型。根据建立的模型设计了多变量内模控制(IMC)方案,通过仿真研究,证实该方案在大功率GCP控制中比常规分散PID控制有较强的解耦和抗扰动能力。　　 通过对影响GCP生产指标的因素进行分析,设计了线性规划法优化产品粒度设定值。仿真数据表明,采用线性规划法可以使GCP的工艺指标得到合理优化,达到提高产量、节能降耗的目标。根据GCP的实际工况特点,采用“步进优化法”使系统接近最佳工作点,在稳定产品粒度的同时,提高了矿石处理量。　　 在充分考虑与选矿厂现有系统兼容性的基础上,采用PLC-SCADA的控制结构设计大功率GCP控制系统。总体设计包括:现场控制级、过程监控级和生产管理级的设计。系统硬件主要由PLC、检测机构和执行机构组成。系统软件部分主要包括下位机的硬件组态、底层PID控制程序和上位机的内模控制算法程序、优化算法程序和人机界面等。运行结果表明,该设计方案具有良好的经济性、可靠性和灵活性。　　 研究成果对于冶金行业具有很好的应用价值,同时对于采用自动化技术改造传统工业生产具有重要的借鉴意义和参考价值。