矿热炉是一种用途广泛、具有不同类型的电炉,主要用于金属氧化矿石的还原冶炼,因此被称为矿热炉或还原电炉。矿热炉通过三相电极向炉体内导入电流,在电极末端形成电弧对炉料进行加热,使得炉料在高温的环境下发生氧化还原反应。矿热炉的电极升降系统作为其核心组成部分,能够直接影响炉内温度和三相功率的平衡程度,决定了炉料矿石的冶炼效率、质量和能源利用率。随着工业自动化的稳步发展,传统的手动、半自动控制方法逐渐显现不足。目前,在矿热炉生产过程中,大部分仍然采用人工操控的方法,凭借操作人员的经验与个人判断来调节电极位置。不仅增加了工作量,还容易造成工作效率低、炉矿不稳定、产品烧结质量低下等问题。为此,对矿热炉电极位置控制方法的研究对提高生产效能和产品质量具有重要意义。本文以实现矿热炉电极系统的自动控制及优化为研究目的,从矿热炉的工作原理出发,通过分析矿热炉炉况及系统特性,确定了矿热炉电极自动升降系统的通体设计方案。本文采用模块化设计的方法设计了一套基于MATLAB、PLC及WinCC组态的电极升降自动控制系统,以工控机为上位机,PLC作为下位机核心设备。其可以实现对矿热炉电极的自动控制,同时能够实时反映矿热炉系统的各项参数。结合矿热炉的系统特性,本文提出一种模糊控制+PID控制+Smith预估补偿构成的组合控制方法,根据该方法设计了一套改进型模糊自适应PID控制器。通过模拟仿真及闭环控制效果对比实验来验证其优越性,实验结果表明该改进型模糊自适应PID控制方法在控制精度、抗干扰能力、超调量及统稳定性上均优于传统PID控制及模糊PID控制。该控制系统实现了对矿热炉电极的自动控制,同时能够实时反映矿热炉系统的各项参数,提高了系统运行的可靠性和生产效率,使系统的自动化程度及智能化程度提高,从而达到节能减排的效果,有较大的推广意义。