我国大宗铝硅酸盐固废物年产量高、堆存量大，在造成土地资源浪费的同时，也对生态环境产生污染。重构转化大宗铝硅酸盐固废制备高值化产品是减少上述污染的有效途径，这其中因磁场诱导析晶炉能在高效除铁的同时副产高值化建筑材料成为大宗铝硅酸盐固废重构化的新型关键设备。开展该设备的在线监测与控制，优化设备操作参数，既是保障设备高效稳定运行的迫切需要，也是实现设备规模化工业应用的关键。本文将数字孪生技术应用于磁场诱导析晶炉控制系统的开发，针对如何构建数字孪生装备，实现装备的数字化在线管控、运行模拟和操作参数优化开展研究，主要工作如下：
首先，基于数字孪生技术构建了数字孪生装备的高维模型。分析了磁场诱导析晶炉可供采集的数据点以及控制点，并提出了数据采集与控制的方案。采用西门子S7-1200为主控制器，依据现场传感器信号类型，选择合适的通信方式，完成了对现有装备的数据采集和控制系统的硬件搭建和组态。
其次，基于Unity3D平台，采用SolidWorks三维建模软件实现对物理装备的数字化模型开发，并将数字模型装备导入到Unity3D中并搭建场景，采用C#语言完成各功能模块的开发以及通信协议的编写，完成系统软件的开发。实现了数字孪生装备对实体装备的运行过程在线监测与控制、超写实的UI人机交互画面以及装备的机械结构仿真等主要功能。
针对磁场诱导析晶炉参数调控问题，采用多物理场模拟软件COMSOL Multiphysics，分析了磁场诱导析晶炉重构化除铁过程中的多场耦合关系，建立了电、磁、热、力多场实时耦合模型。为了能够更加清晰揭示固废重构化除铁过程的温度、速度分布规律，提出采用水平集的方法对该过程进行模拟，分析影响固废重构化的因素与操作参数的关系，得出了功率、频率、线圈间距对温度、流速的关系，从而优化相关操作参数。
最后，采用所设计磁场诱导析晶炉数字孪生控制系统，调用优化的控制系统参数，进行铝硅酸盐固废重构化除铁验证性实验，以检验所提出的控制系及参数优化方法的有效性。实验结果表明，数值模拟构建的模型的有效性和合理性，通过优化后的参数得到有效验证。
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