矿热炉是生产铁合金的主要设备,对其控制的好坏直接影响到产品的质量和企业的经济效益。对矿热炉进行控制策略的研究和自动化技术改造,对企业的增产降耗,减轻工人劳动强度,有重大的意义和价值。本文就是以矿热炉为背景,结合矿热炉工艺技术的发展趋势,在对国内外矿热炉节能、降耗技术等综合分析,对重要设备的先进技术进行消化、吸收的基础上,设计了矿热炉控制系统的总体方案,构建了矿热炉控制系统,探讨和研究了相关控制算法在矿热炉控制中的应用。首先,在分析了国内外研究现状的基础上,针对系统应用背景,提出了系统总体设计方案,并对系统设计方法与功能进行了规划和描述。其次,由于矿热炉是一个具有较强非线性、时变性和强藕合的被控对象。针对当前采用电流作为控制量的弊端,在分析矿热炉生产工艺的基础上,对当今国内外先进的矿热炉控制技术进行了优化、组合,将低频电源技术应用到矿热炉控制系统中,解决了矿热炉短网阻抗不相同引起的功率不平衡现象,同时用高精度的罗氏线圈电流互感器采集短网电流,并采用智能控制算法保障了控制三相熔池功率平衡的实现。接着,在控制系统设计中,针对矿热炉生产工艺流程的特点,设计了由上位机(PC)和下位机(PLC)构成的控制系统方案。上位机采用WINCC软件,提供了人机交互界面,设计了监控应用程序,完成系统和实时数据管理、显示、报警及监控等功能;下位机采用具有模块化结构的西门子S7-300可编程控制器,完成系统实时数据采集和对生产流程及工艺参数的控制。最后,在矿热炉控制的核心——电极调节方面,由于矿热炉非线性和时变性的特点,单纯的采用传统PID控制器难以取得好的控制效果。为了提高系统的控制效果和控制精度,本系统采用了模糊-PID算法,并根据模糊控制原理和PLC的特点,设计了FUZZY-PID控制器,并对其工作原理和设计过程进行了探讨,提出了模糊控制在PLC中的实现方法。给出了基于西门子S7-300PLC的模糊控制器的设计方法和程序设计设计流程图。