步进式加热炉是轧钢生产过程中使用到的重要设备,其作用是按轧制节奏对待轧钢坯进行再加热,以确保钢坯出炉温度达到工艺要求,为后续的轧制工序提供温度和质量均达到标准的钢坯。因而,钢坯加热炉的炉温控制效果和自动化控制水平直接关系到钢坯的质量和产量等相关生产指标。加热炉燃烧过程的控制极其复杂。该过程是一个具有大滞后、大惯性、强耦合等特点的时变非线性系统,针对这样的复杂工业过程控制系统,常规的控制方法不能满足其控制需要,必须研究新的智能控制方法。针对加热炉温度控制的现实需求,本文在对国内外的加热炉燃烧控制研究成果分析研究的基础上,提出了基于模糊PID的炉温-燃气空气流量串级控制系统,并基于燃气热值分析的方法给出空燃比调整方案。这些控制手段有助于提高系统的响应速度,能有效克服扰动对炉温控制的影响,保证了炉温控制的稳定性,减少氧化烧损,降低燃料消耗,达到预期的控制效果。本文根据步进式加热炉生产过程的工艺流程和工艺要求,详细阐述了加热炉燃烧控制系统的设计过程,结合ControlLogix平台建立了加热炉燃烧串级控制系统。为探究本文提出方法的有效性,使用OPC通讯的方式与仿真软件连接,实现PLC与Matlab之间的数据传输,建立仿真实验环境,并藉此对该方法进行仿真研究,PLC与Matlab相结合的优势在于能有效克服PLC编程软件中智能控制算法难以实现的问题,有利于基于复杂控制算法的故障诊断和过程控制的设计与实现。在控制系统中对炉温控制采用模糊PID与Smith预估相结合的算法,对各种控制方案进行模拟仿真,并与传统的串级PID控制方法相比较,并对实验结果进行分析。仿真结果验证了该控制方案具有响应快,超调小,无静差等优点,取得了比常规的串级控制方法更好的控制效果,对加热炉燃烧控制有一定的现实意义。