加热炉先进控制系统设计
基于PLC的加热炉温控制系统设计
毕业设计（论文）题目：基于PLC的加热炉温控制系统设计学院：电子信息学院专业班级：06自动化（2）指导教师：康涛职称：讲师学生姓名：雷颖倩学号：40604010225摘要在现代工业生产过程中，一些温度等作为被控参数的过程，往往其容量滞后较大，控制要求又较高，若采用单回路控制系统，其控制质量无法满足生产要求。
本文针对锅炉的结构特点以及船机控制能够有效的改善过程的动态特性、提高工作频率、减小等效过程时间常数和加快响应速度等，提出了锅炉温度串级控制的解决方案。
本系统以电加热锅炉为被控对象，以锅炉出口水温为主被控参数，以炉膛内水温为福被控参数，以加热炉电阻丝电压为控制参数，以PLC为控制器，构成锅炉温度控制系统；完成了系统的硬件设计和PLC程序设计。
经过调试，PLC程序实现了数据采集、A/D转换、PID运算和D/A转换等，达到了设计要求。
关键词：锅炉，温度，串级控制，PLC，PIDABSTRACTIn modern industrial production,some course's capacity often lags behind relatively largely,control also expect relatively much regarding temperature,etc,if adopt the controlsystem of single circuit,its quality of control is unable to meet the production requirement.Because the bunches of control can improve the dynamic characteristic of the course effectively,improve operating frequency,reducing the time constant of the equivalent course and accelerating the response speed,etc.This text have proposed one bunch of solutions of control of boiler temperature.This system leaves target of accusing of on boiler with electricity,export water temperature.With boiler for accuse of parameter mainly,regard the burner hearth water temperature as one pair of parameters of accusing of,regard voltage of resistance wire of the heating furnace as the control parameter,regard PLC as the controller, form one bunch of control systems of boiler temperature;Finish the designing of systematic hardware and the program with PLC.Through debugging,PLC procedure has realized the data gathering,A/D changing,PID operation and D/A changing,etc,has reached the designing requirement.KEYWORDS：boiler，temperature，bunches of control,plc,pid前言随着我国国民经济的快速发展，锅炉的使用范围越来越广泛。
加热炉温度控制系统设计
加热炉温度控制系统设计一、引言加热炉是一种常见的工业设备，用于将物体加热至一定温度。
在许多工业过程中，加热炉的温度控制至关重要，它直接影响到产品的质量和生产效率。
因此，设计一个稳定可靠的温度控制系统对于提高工业生产的效益十分重要。
本文将介绍一个基于控制理论的加热炉温度控制系统的设计。
二、控制系统设计原理1.温度传感器：温度传感器是测量加热炉内部温度的重要组成部分。
常用的温度传感器包括热电偶和热敏电阻。
传感器将温度信号转换为电信号，并将其发送给控制器。
2.控制器：控制器接收温度传感器发送的信号，并与设定值进行比较。
根据比较结果，控制器将控制信号发送给加热器以调整加热功率。
控制器通常使用PID控制算法，它根据偏差、积分和微分项来计算控制信号。
3.加热器：加热器是加热炉温度控制系统中的执行器。
根据控制信号，加热器可以调整加热功率，从而控制加热炉的温度。
三、温度传感器选择温度传感器的选择对于温度控制系统的性能至关重要。
常见的温度传感器有热电偶和热敏电阻。
在选择传感器时需要考虑以下因素：1.测量范围：根据加热炉的工作温度范围选择合适的传感器。
不同的传感器有不同的工作温度范围。
2.精度：传感器的精度对于控制系统的准确性非常重要。
一般来说，热电偶的精度比热敏电阻高。
3.响应时间：加热炉温度的变化通常需要快速响应。
因此，传感器的响应时间也是一个重要的考虑因素。
四、控制器设计1.控制算法选择：常见的控制算法有比例控制、积分控制和微分控制。
PID控制算法结合了这三种控制算法，被广泛应用于温度控制系统。
2. 参数调节：根据具体的应用场景和系统性能要求，需要对PID控制器进行参数调节。
常见的调节方法有Ziegler-Nichols方法和临时增减法。
3.控制信号输出：控制信号输出给加热器，影响加热功率。
一般来说，控制信号越大，加热功率越高，温度升高的速度越快。
五、系统测试和优化完成控制系统的设计后，需要进行系统测试和优化。
提高加热炉热效率控制系统的设计与应用
烧 器 喷嘴 向下 倾斜 等方 法 ，降低 火焰 中心位 置 ，增 加燃 料 在 炉 膛 内 的停 留 时 间 ，即增 加 了 辐 射 传 热
时 间。
而且 还可 以根 据排 烟 温度变 化趋 势来 判 断炉 管
ｗ ｙ ｊｃ １ｗ ．ｓ ｎ。 ｗ ｓ ｈ ．ｍ
篁 理 ・ 践 察
般 情 况 下 ，排 烟 温 度 每 升 高 １ ～ ０ｃ ， ７ ２ 二 Ｉ
０ １ ． ，排 烟 温 度 将 升 高 约 １ ℃ ，因 此 ， ｎ值 对 加 ０ ３
热 炉 的热效 率有 着直 接 的影 响 。
的 用 电 消 耗 ； 而 且 南 于 过 剩 空 气 是 在 排 烟 温 度 下 排
出现 负荷 率较低 、热 效率 下 降等 问题 ，采取对 加 热 炉烟 道 出 口安 装 烟 气含 氧量 、排 烟温 度及 炉
膛 负压 检 测 控 制 系统 等 节 能 措 施 来 监 控 加 热 炉运 行 状 态 ， 并 且 与 现 有 的 Ｄ Ｓ （ ｉ ｕ ｅ Ｃ Ｄ ｉ ｔｄ ｓｒ ｂ ｔ Ｃ ｎ ｌ ｙ １ ｏ ｔ ｏ Ｓ ８１ ｒ Ｓ １ ｔ 集散 控 制 系统 ）控 制相 结合 研发 出一套 基 于预 测控 制 思想 、吸 收操作 人 员多年
被 加热 水 的 出 口温度 ）满 足要 求 ，同时 ，还要 使 加 热 炉 的热 效率 最 高 、空气 污染 最小 、各支 路进 料 平
衡 稳定 。
热 负 荷 控 制 ：根 据 热 负 荷 平 衡 原 理 来 控 制 燃 料
气 ，降低 炉 膛 温 度 ，造 成 烟气 中过 剩 空 气 量增 加 ， 增 加 热损 失 ，降低 了加 热炉 热 效率 ，这 时 应该 减 小
１ 提 高 加 热 炉 热 效 率 的 几 种 控 制 方 法
加热炉过程自动控制系统的设计
目录第1章绘制控制工艺流程图 (1)1.1 工艺生产过程简介 (1)1.2 加热炉的基本控制 (1)1.3 加热炉的单回路控制方案 (4)第2章节流装置的计算机辅助设计计算 (6)2.1 GB/T2624-93概述 (6)2.2 计算实例 (6)第3章调节阀口径计算 (11)3.1 调节阀的选型和口径计算 (11)3.2 计算实例 (12)结束语 (14)参考文献 (15)附录 (16)第1章绘制控制工艺流程图1.1 工艺生产过程简介在炼油化工生产中常见的加热炉是管式加热炉。
其形式可分为箱式、立式和圆筒炉三大类。
对于加热炉，工艺介质受热升温或同时进行汽化，其温度的高低会直接影响后一工序的操作工况和产品质量。
当炉子温度过高时，会使物料在加热炉内分解，甚至造成结焦而烧坏炉管。
加热炉的平稳操作可以延长炉管使用寿命。
因此，加热炉出口温度必须严加控制。
加热炉是传统设备的一种，同样具有热量传递过程。
热量通过金属管壁传给工艺介质，因此它们同样符合导热与对流传热的基本规律。
但加热炉属于火力加热设备，首先由燃料的燃烧产生炽热的火焰和高温的气流，主要通过辐射传热将热量传给管壁，然后由管壁传给工艺介质，工艺介质在辐射室获得的热量约占总热负荷的70%~80%，而在对流段获得的热量约占热负荷的20%~30%。
因此加热炉的传热过程比较复杂，想从理论上获取对象特性是很困难的。
加热炉的对象特征一般基于定性分析和实验测试获得。
从定性角度出发，可以看出其传热过程为：炉膛炽热火焰辐射给炉管，经热传导、对流传热给工艺介质。
所以与一般传热对象一样，具有较大的时间常数和纯滞后时间。
特别是炉膛，它具有较大的热容量，故滞后更为显著，因此加热炉属于一种多容量的被控对象。
根据若干实验测试，并做了一些简化，可以用一介环节加纯滞后来近似，其时间常熟和纯滞后时间与炉膛容量大小及工艺介质停留时间有关。
炉膛容量大，停留时间长，则时间常数和纯滞后时间大，反之亦然。
加热炉系统DCS控制硬件设计分析
在常规的控制应用中，通常一套大型的DCS控制系统可以针对两千个分散的点进行设计。
在实际应用中，DCS 系统并不是以自己的容量为主要设计依据，而是建立在对控制装置的分析之上的。
对于控制装置的分析，又是从硬件分析开始的，硬件分析是进行后续组态的前提与基础。
现在，我将从加热炉DCS控制硬件设计入手，分析其中的方法与应用规律。
一、加热炉系统设计要求众所周知，加热炉是化工生产工艺中的一种常见设备。
对于加热炉，工艺介质受热升温或同时进行汽化，其温度的高低会直接影响后一工序的操作工况和产品质量。
当炉子温度过高时，会使物料在加热炉里分解，甚至造成结焦而产生事故，因此，一般加热炉的出口温度都需严加控制。
其他控制还要看工艺要求。
现有一套加热炉装置，原料油经原料油加热炉（设备号T101）加热后去1 反，中间反应物经中间反应物加热炉（设备号T102）去2 反。
根据项目要求制定组态方案并进行组态，其项目要求如下：1. 回路控制（1）加热炉烟气压力 PI-102 需要进行控制，如图二所示，PI-102 与PV-102 构成了一个单回路，回路号为PIC-102。
（2）原料加热炉出口温度（TI-101）需要进行控制，由于加热炉具有较大的时间常数和纯滞后时间，简单的单回路控制效果不理想。
在操作过程中，燃料气流量的波动是温度的主要干扰因素。
因此，采用加热炉出口温度对燃料气流量的串级控制。
这样的控制可以在燃料气流量发生的变化尚未影响到加热炉出口温度之前，通过内环的控制作用先行调节，快速减少甚至消除燃料气流量的干扰，从而改善控制质量。
其中副回路（内环）是流量控制，流量测量信号为FI-104，输给调节阀的信号是FV-104，回路号为FIC-104。
主回路（外环）是温度控制，温度测量位号为TI101，回路号为TRC-101。
2. 累积要求对进入原料油加热炉的原料油流量 FR-001 进行累积，一定权限的操作者可以手动将累积值清零。
3.监控画面监控画面要求添加总貌、一览、分组、趋势等基本画面，除此之外还要添加监控流程图。
加热炉的过程控制系统的设计
学校代码：10904学士学位论文加热炉的过程控制系统的设计姓名：江鹏学号：200806130160指导教师：付玲学 士 学 位 论 文加热炉的过程控制系统的设计院系(部所)： 机电工程学院 专 业：过程装备与控制工程 完成日期：2012年04月20日姓名：江鹏学号：200806130160 指导教师：付玲院系(部所)：机电工程学院专业：过程装备与控制工程完成日期：2012年04月20日摘要加热炉作为钢铁工业轧钢生产线的关键设备和能耗设备，其过程控制水平直接影响到能耗、烧损率、废钢率、产量、质量等指标。
随着现代化技术的迅猛发展，如何采用先进的过程控制技术与设备，提高基础过程控制效果与水平，确保钢坯的加热质量、实现高效节能、减少污染是本文研究的意义所在。
本文对国内外加热炉控制技术的发展和现状进行了综述。
介绍了串级控制系统的构成，实现了加热炉炉温控制、流量控制、炉压控制、煤气总管和空气总管的压力控制等。
实践证明，本系统运行可靠稳定，操作方便，正确调整有关参数就能达到较好的控制效果，具有推广价值。
关键词：加热炉;过程控制；节能AbstractHeating furnace of steel rolling production line in iron and steel industry as the key equipment and energy consumption of equipment, the process control level directly affects the energy consumption, burning rate, scrap rate, yield, quality index. With the development of modern technology, how the use of advanced process control technology and equipment, improve the basic process control effect and level, to ensure that the billet heating quality, achieve high efficiency and energy saving, pollution reduction is the significance of this study.The heating furnace control technology development and the present situation are reviewed. Introduced the cascade control system, realizes the heating furnace temperature control, flow control, furnace pressure control, gas duct and air manifold pressure control.Proved by practice, this system is stable and reliable operation, convenient operation, correctly adjust relevant parameters can achieve better control effect, have promotion value.Key words: heating furnace; process control; energy saving.目录第1章绪论 (1)1.1加热炉的发展和现状 (1)1.2加热炉控制技术发展和应用现状 (2)1.3 课题的意义和本文的主要工作 (4)1.3.1 课题的意义 (4)1.3.2 本文的主要工作 (5)第2章加热炉控制系统的设计 (6)2.1 串级控制系统 (6)2.1.1串级控制简介 (6)2.1.2炉温一燃料量串级控制 (7)2.2流量控制 (9)2.2.1燃料量—空气流量双闭环控制系统 (11)2.2.2燃料量—空气流量双交叉限幅控制 (12)2.3炉压控制 (14)2.3.1加热一段和加热二段炉压自动控制 (14)2.3.2均热段炉压自动控制 (15)2.4煤气总管和空气总管的压力控制以及汽包液位控制 (16)本章小结 (17)第3章总结和展望 (18)参考文献 (19)致谢 (21)第1章绪论加热炉的耗能量在轧钢等生产中占据了很大的比例，大约占所有耗能总值的70%左右，是冶金行业中主要的耗能设备。
加热炉前馈串级控制系统
加热炉前馈--串级控制系统加热炉前馈-串级控制系统是一种先进的控制系统，主要用于加热炉的温度控制。
这种控制系统能够有效地提高加热炉的温度控制精度，减少能源浪费，提高生产效率。
下面将对这种控制系统进行详细的介绍。
一、前馈控制系统前馈控制系统是一种开环控制系统，它通过测量输入信号的变化，提前对输出信号进行控制，以达到减少干扰信号对系统的影响。
在加热炉控制系统中，前馈控制系统可以用来提前控制加热炉的输出，以达到防止因外部干扰引起的温度波动。
前馈控制系统的核心是前馈控制器，它根据输入信号的变化，产生相应的控制信号，以控制加热炉的输出。
前馈控制器通常采用PID控制算法，通过对输入信号的变化进行比例、积分和微分处理，产生相应的控制信号。
二、串级控制系统串级控制系统是一种闭环控制系统，它由两个控制器串联组成，一个控制器的输出作为另一个控制器的输入。
在加热炉控制系统中，串级控制系统可以用来提高温度控制的精度和稳定性。
串级控制系统的核心是两个控制器，一个是内环控制器，另一个是外环控制器。
内环控制器根据加热炉的当前温度和设定温度的差异，产生相应的控制信号，以控制加热炉的输出。
外环控制器则根据加热炉的输出和目标值的差异，产生相应的控制信号，以调整内环控制器的设定值。
三、加热炉前馈-串级控制系统加热炉前馈-串级控制系统结合了前馈控制系统和串级控制系统的优点，能够更有效地提高温度控制的精度和稳定性。
在加热炉前馈-串级控制系统中，前馈控制器通过对输入信号的变化进行预测，提前控制加热炉的输出。
串级控制器则通过内环控制器和外环控制器的串联，实现对加热炉温度的精确控制。
具体来说，前馈控制器根据加热炉的输入信号（如燃料流量、空气流量等）的变化，预测出加热炉的温度变化趋势，并提前调整加热炉的输出。
然后，内环控制器根据加热炉的当前温度和设定温度的差异，产生相应的控制信号，以控制加热炉的输出。
同时，外环控制器根据加热炉的输出和目标值的差异，产生相应的控制信号，以调整内环控制器的设定值。
加热炉温度串级控制系统设计
加热炉温度串级控制系统设计引言：加热炉是工业生产中常用的设备之一，用于加热物体到目标温度。
为了确保加热炉的温度能够稳定地达到所需温度并且尽量减小温度误差，本文将就一种串级控制系统的设计进行阐述。
串式控制系统使用了两组控制器，一个主控制器 (Master Controller) 和一个从控制器 (Slave Controller)，通过对系统的不同层次进行控制，实现了温度的快速、准确地调节。
本文将针对主控制器和从控制器的设计进行详细说明。
一、主控制器设计：主控制器的作用是通过对从控制器的输出进行调节，以实现加热炉温度的稳定。
主控制器采用PID控制算法，其中P代表比例控制，I代表积分控制，D代表微分控制。
PID控制算法充分考虑了温度调节系统的动态和静态特性，并能够在不同的工作条件下自动调整参数，以保证系统的稳定性和快速响应。
在主控制器设计中，首先需要确定温度传感器的位置，将温度传感器安装在加热炉的合适位置，以获取准确的温度信息。
接下来，需要对主控制器的参数进行设置。
主控制器的参数设置对系统的稳定性和响应时间有着重要影响。
在设置主控制器的参数时，可以采用经验法或者试探法。
经验法是根据历史数据和经验对主控制器参数进行初始化，然后通过不断实际运行和调节参数，直到系统达到理想状态。
试探法则是在实际运行过程中，逐步调节参数，观察系统响应并作出相应调整。
两种方法都可以达到主控制器参数的最优化，但试探法的调试过程可能会相对较长。
二、从控制器设计：从控制器的作用是根据主控制器的输出对加热炉的加热功率进行调节。
从控制器也采用PID控制算法来实现。
从控制器的设计需要考虑如下因素：1.从控制器对主控制器的输出进行调节，以实现稳定的加热功率控制。
根据实际需要和经验，设置从控制器的参数，使得从控制器能够快速、准确地响应主控制器的输出。
2. 考虑到加热炉的动态特性，可以利用先进的控制算法，如模型预测控制 (Model Predictive Control)等，将从控制器的参数调整为非线性和时变的。
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目录摘要ABSTRACT第1章引言1.1题目的背景1.2 研究现状概述1.3 题目的意义第2章2.1. 加热炉的概况2.2 先进控制概况第3章加热炉先进控制设计方案3.1 延迟焦化加热炉工艺简介3.2 常规控制方案以及存在的问题3.3 研究内容及预期目标3.4 先进控制方案设计3.5 预测函数控制原理3.6 运用MATLAB进行仿真分析3.7 加热炉先进控制在DCS上实现第4章总结加热炉先进控制系统设计摘要加热炉是炼油化工生产过程中常用的换热设备。
作为炼油化工生产的关键设备，加热炉的控制是实现“安、稳、长、满、优”生产操作的关键。
但由于加热炉的控制与其上下游的生产过程密切相关，受各种不确定因素和过程干扰的影响较大，难以获得满意的控制效果。
针对采用常规控制出口温度波动大，燃烧状况差等现状，将预测函数控制（PFC）应用于加热炉控制中，设计开发了以计算量小，鲁棒性强的预测函数控制为核心算法，辅以前馈，反馈控制的延迟焦化加热炉先进控制系统。
其中分别对加热炉出口温度，烟道内的氧含量和炉膛负压先行先进控制。
在MATLAB中的Simulink中进行系统仿真实验。
并以CS3000集散控制系统（DCS）为开发平台，充分利用DCS自带的各种常规控制模块，运算和逻辑模块进行控制算法的组态，实现先进控制的各种功能。
它可以克服各种扰动的影响，使被控变量保持在工艺所允许的范围内平稳运行。
先进控制系统投运以来，提高了该加热炉的平稳性，增强了鲁棒性，改善了燃烧状况，提高了热效率，稳定了产品质量。
关键词：加热炉；延迟焦化；先进控制；预测函数控制第1章绪论1.1 背景加热炉是炼油化工生产过程中常用的换热设备。
作为炼油化工生产的关键设备，加热炉的控制是实现“安、稳、长、满、优”生产操作的关键。
实施加热炉先进控制，实现其长期平稳、优化操作对进一步提高企业经济效益具有重要的现实意义。
但由于加热炉的控制与其上下游的生产过程密切相关，受各种不确定因素和过程干扰的影响较大，难以获得满意的控制效果。
例如在炼油工业中加热炉的生产装置中，大部分的执行机构采用的都是蝶阀。
由于这些阀门具有严重的非线性特性，使得加热炉常规的PID控制很难投用。
如烟道内的氧含量控制，炉膛负压控制等。
着是因为常规的PID控制很容易导致这些蝶阀进入非线性操作区域，进而造成加热炉操作的不平稳，甚至引起事故。
1.2 现状概述目前有许多关于加热炉的控制方案。
其中毕嘉宾[1]利用PLC来实现对大型加热炉的控制。
在这之前，加热炉的调节指标较差，应用PLC自动控制系统后，其出炉温度的稳态误差达到了预期目标。
许志军[2]提出了在加热炉控制中应用SCADA系统。
系统控制中着重解决了氧量控制问题、网络问题及系统干扰等问题，可以实现加热炉原油出炉温度控制、显示、事故追忆、系统联锁保护及网络功能。
常富明[3]设计了熔盐加热炉控制系统，其中着重阐述了熔盐的温度控制系统、重油与助燃风比值控制系统和盘管预热控制系统。
罗真[4]在加热炉控制系统中采用了DYZⅡ型电液执行。
使加热炉控制系统的抗干扰能力有所提高。
由于加热炉的控制受各种不确定因素和过程干扰的影响相对较大，所以难以获得满意的控制效果。
针对这种情况，Wang Wei[5]提出了用于加热炉控制的一种混合监督控制方法。
张智杰[6]在加热炉控制中采用了LOGO。
他在加热炉控制系统的设计过程中充分利用了LOGO的各功能模块，不仅满足了设计要求，还可以方便、快捷地实现控制目的。
针对加热炉比率控制系统控制对象的数学模型难以建立，贺勇[7]采用了P-Fuzzy-PI控制对煤气加热炉进行控制，用这种新型的比例-模糊-PI控制方法解决这一系列难题，效果也比较理想。
针对PID调节难以实现多输入、多输出，非线性复杂系统对快速性、控制精度高的要求。
Abilov[8]采用模糊控制思想实现了炼油加热炉的温度控制。
采用模糊控制技术与常规PID控制相结合，实现加热炉各段温度设定值自修正、各段炉温自协调、各参数在线自整定的自寻优最佳燃烧控制。
Timothy A V[9]采用动态热传导分析的方法，将整个加热炉内区域细分成一系列节点，通过分析各节点的热交换机理的方法对温度进行控制。
王子威[10]在圆筒加热炉控制系统中，采用了常规控制与热效率在线自寻最优控制相结合的方法，组成加热炉热效率最优控制系统。
控制过程主要是瓦斯流量热平衡控制和过剩空气系数最优控制。
实际应用表明，所设计系统方案简单，控制稳定，干扰抑制能力有所提高。
1.3 加热炉先进控制的意义近年来，虽然有许多关于加热炉的控制方法，但其中仍然存在一些不足，如稳定性和鲁棒性较差，动态和静态控制精度较低，无法满足工艺的要求。
为此，针对加热炉控制目前存在的问题，在前人研究工作的基础上，进一步展开加热炉先进控制策略的研究。
针对出现的问题，根据其工艺特点建立了先进控制系统，采用鲁棒性强、易于工程实施的预测函数控制策略，在CS3000集散控制系统（DCS）中实现了加热炉的先进控制，它可以克服各种扰动的影响，使被控变量保持在工艺所允许的范围内平稳运行。
所设计的先进控制系统提高了该加热炉的平稳性，改善了燃烧状况，提高了热效率，稳定了产品质量。
第2章综述2.1加热炉概况2．1．1加热炉在炼油化工生产中常见的加热炉是管式加热炉。
其形式可以分为箱式、立式和圆筒炉三大类。
对于加热炉，工艺介质受热升温或同时进行汽化，起温度的高低会直接影响后一工序的操作工况和产品质量。
当炉子温度过高时，会使物料在加热炉内分解，甚至造成结焦而烧坏炉管。
加热炉的平稳操作可以延长炉管使用寿命。
因此，加热炉出口温度必须严加控制。
加热炉是传热设备的一种，同样具有热量传递过程。
热量通过金属管壁传给工艺介质，因此它们同样符合导热与对流传热的基本规律。
但加热炉属于火力加热设备，首先有燃料的燃烧产生炽热的火焰和高温的气流，主要通过辐射传热将能量传给炉壁，然后由炉壁传给工艺介质，工艺介质在辐射室获得的热量约占总热负荷的70%~80%，而在对流段获得的热量约占热负荷的20%~30%。
因此加热炉的传热过程比较复杂，想从理论上获得对象特性是很困难的。
加热炉的对象特性一般基于定性分析和实验测试获得，从定性角度出发，可以看出其传热过程为：炉膛炽热火焰辐射给炉管，经过传导，对流传给工艺介质。
所以与一般传热对象一样，具有较大的时间常数和纯滞后时间。
特别是炉膛，它具有较大的热容量，故滞后更为显著，因此加热炉属于一种多容量的被控对象。
根据若干实验测试，并做了一些简化，可以用一阶环节加纯滞后来近似，其时间常数和纯滞后时间与炉膛容量大小及工艺介质停留时间有关。
炉膛容量大，停留时间长，则时间常数和纯滞后时间大，反之亦然。
2．1．2加热炉常见控制方案1单回路控制方案(1)扰动分析加热炉的最主要控制指标往往是工艺介质的出口温度，此温度为控制系统的被控变量，而操纵变量为燃料油或燃料气的流量。
对于不少加热炉来说，温度控制指标要求相当严格，例如允许被动范围)2℃。
影响窟的出口温度的扰动因素有：工艺截止进1(~料的流量、温度、组分，燃料方面有燃料油（或气）的压力、成分、燃料油的物化情况，空气过量情况，喷嘴的阻力，烟囱抽力等。
在这些扰动因素中有的是可控的，有的是不可控的。
为了保证加热炉出口稳定，对扰动应采取必要的措施。
(2) 单回路控制系统的分析例：某一燃油加热炉控制系统，起主要控制系统是以加热炉出口温度为被控变量，燃料油流量为超重变量组成的单回路控制系统。
采用单回路控制系统往往很难满足工艺要求，因为加热炉需要将工艺介质（物料）从几十度升温到数百度，其热负荷很大。
当燃料油（或气）的压力或热值（组分）有波动时，就会引起炉出口温度的显著变化。
采用单回路控制时，当加热量改变后，由于传递滞后和测量滞后较大，控制作用不及时，而使炉出口温度波动较大，满足不了工艺生产要求。
因此单回路控制系统仅适用于下列情况：1 对炉出口温度要求不十分严格； 2 外来扰动缓慢而较小，且不频繁； 3 炉膛容量较小，既滞后不大。
2串级控制方案为了改善控制品质，满足生产的需要，石油化工和炼油厂中的加热炉大多采用串级控制系统。
加热炉的串级控制方案，由于扰动因素以及炉子形式不同，可以选择不同的副变量。
加热炉串级控制的形式，主要有以下几种：1 炉出口温度对炉膛温度的串级控制；2 炉出口温度对燃料油（或气）流量的串级控制；3 炉出口温度对燃料油（或气）阀后压力的串级控制；4 采用压力平衡式控制阀（浮动阀）的控制。
例：加热炉出口温度和炉膛温度的串级控制当受到扰动因素例如有燃料油的压力，热值和烟囱抽力等作用后，首先将反映炉膛温度的变化，以后在影响到炉出口温度，而前者滞后远较后者小。
根据测试，前者仅为3MIN，而后者长达15MIN。
采用炉出口温度和炉膛温度串级后，就把原来滞后的对象一分为二，副回路起超前作用，能使这种扰动因素影响到炉膛温度时，就迅速采取控制手段，这将显著改善控制质量。
这种串级控制方案对下述情况更为有效。
1 热负荷较大，而热强度较小。
即不允许炉膛温度有较大波动，以免影响设备。
2 当主要扰动是燃料油或气的热值变化时，其他串级控制方案的内环无法感受。
3 在同一个炉膛内有两组炉管，同时加热两种物料。
此时虽然仅控制一组温度，但另一组亦较平稳。
由于把炉膛温度作为副变量，因此采用这种方案时还应注意下述几方面。
1 应选择有代表性的炉膛温度检测点而且要反映快，但选择时较困难，特别对圆筒炉。
2 为了保护设备炉膛温度不应有较大波动，所以在参数整定时，对于副控制器不应整定的过于灵敏且不加微分作用。
3 由于炉膛温度较高，测温元件及其保护套管材料必须耐高温。
2.2 先进控制概况2.2.1 自适应控制自适应控制可以看作是一个能根据环境变化智能调节自身特性的反馈控制系统以使系统能按照一些设定的标准工作在最优状态。
一般地说，自适应控制在航空、导弹和空间飞行器的控制中很成功。
可以得出结论，传统的自适应控制适合（1）没有大时间延迟的机械系统；（2）对设计的系统动态特性很清楚。
但在工业过程控制应用中，传统的自适应控制并不如意。
PID自整定方案可能是最可靠的，广泛应用于商业产品，但用户并不怎么喜欢和接受。
传统的自适应控制方法，要么采用模型参考要么采用自整定，一般需要辨识过程的动态特性。
它存在许多基本问题（1）需要复杂的离线训练；（2）辨识所需的充分激励信号和系统平稳运行的矛盾；（3）对系统结构假设；（4）实际应用中，模型的收敛性和系统稳定性无法保证。
另外，传统自适应控制方法中假设系统结构的信息，在处理非线性、变结构或大时间延迟时很难。
2.2.2鲁棒控制鲁棒控制是一个着重控制算法可靠性研究的控制器设计方法。
鲁棒性一般定义为在实际环境中为保证安全要求控制系统最小必须满足的要求。