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竖炉还原焙烧过程是磁铁矿选矿过程中的关键工序,竖炉焙烧质量直接影响后续的磨矿和磁选工序的工艺指标：金属回收率和精矿品位,因此必须严格控制其生产指标：磁选管回收率。但该过程中不确定性因素多,如多变量间耦合严重、大滞后,关键工艺参数难以在线检测或实时测量,从而导致这些变量难以控制,对竖炉生产过程运行品质的影响难以定性或定量进行评估,一般通过运行优化控制可以实现对磁选管回收率的控制。运行优化控制的投资需要进行大量工业现场实验,成本高、风险大。为了降低现场调试的风险和成本,如何建立竖炉焙烧过程的实验仿真平台成为了重要的研究课题。现有仿真软件大多用于稳态模拟,缺乏竖炉模型单元；而且,仿真软件无法与控制系统连接；针对特定工艺对象开发的学术模型缺乏热力学数据库支撑,无法解决由矿石组分变化引起的热力学参数改变问题。针对以上问题,本文依托东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室“973”项目《复杂生产制造过程一体化控制系统理论和技术基础研究》的子课题“具有安全性、协同性、易用性的一体化控制系统的若干技术基础与半实物仿真实验平台的研究”,采用冶金过程模拟软件METSIM搭建了竖炉过程半实物仿真系统,利用METSIM软件的热力学数据库、物性数据库和基本单元搭建了竖炉过程动态模型,自主开发数据通信接口软件,实现了仿真对象与PLC过程控制系统的连接,为竖炉运行优化控制方法提供了仿真实验的平台。本文的主要研究内容如下：(1)设计并开发了基于METSIM软件的竖炉焙烧过程的动态工艺模型。利用METSIM软件丰富的物性数据库,搭建了竖炉过程的METSIM模型,同时根据PLC控制回路层的要求,配置了模型的DDE动态数据交互接口,实现了竖炉焙烧过程的动态仿真。(2)设计并开发了对基于EXCEL VBA的数据通信接口软件的远程访问功能。基于DDE-OPC数据通信机制,实现竖炉焙烧过程仿真对象与控制系统的连接。(3)设计并开发了基于罗克韦尔软件的竖炉焙烧过程基础回路控制系统。针对竖炉焙烧过程的燃烧室温度、加热煤气流量和还原煤气流量,开发了PID基础控制回路。(4)设计并开发了基于RSView32软件的竖炉焙烧过程的监控界面。通过组态模块、趋势图等实现了过程控制变量和PID参数的在线调整,同时将重要过程指标数据进行实时显示。(5)将上述开发的控制系统与已有的竖炉运行优化系统进行联合仿真实验,验证了整个仿真实验系统的实用性和有效性。