由于热处理过程可以在分批模式或连续模式下运行的各种熔炉或烘箱中进行，因此拥有控制系统设计的多样化方法是很必要的。
无论是分批设计还是连续设计的熔炉，控制系统通常都提供了序列控制元素。这经常是过程参数控制的备用方案。为方便起见，该序列常常可以和过程控制器本身合并。
熔炉的范围取决于影响序列控制要求的问题：
- 工件输送
- 炉门动作
- 炉底或炉盖运动
- 熔炉传送机构
- 淬火传送
- 气体/风扇淬火控制
- 绝热挡板门动作
- 冷却水控制
准确和可重复的温度控制是大部分热处理过程的核心。重要的是应采用专用方法按照该组件的冶金要求来控制工艺过程。这需要对各类温度设定点和炉装载的设定点编程和稳态温度控制进行精确控制。
为了保证熔炉使用最宽范围的性能可重复性和稳定性，欧陆公司建立了用于增益控制、过度禁止和蔓延/暂停转换的控制解决方案专用程序。控制构件的组成还必须确保温度控制符合工件的冶金要求，并且控制系统在必要处应该设计成可以接纳独立的工件热电偶。
大多数热处理设备都经过审核，以确保根据适用规范处理部件。
为了实现最大熔炉装载和设备利用率，规定工作负载区中的温度必须在给定误差内，并且经常进行温度均匀度测量 (TUS) 以确定合规性程度。
熔炉根据 (TUS) 误差程度分成不同类别，并且可以定义工作负载处理过程以便在特定认证类别的熔炉中使用。
热处理炉还可以由各种系统精度测试 (SAT) 来控制，该测试定义了控制仪器和传感器的类型和精度要求。
重要的是在设计控制系统以满足用户熔炉类别和工艺要求时应考虑所需 SAT 和 TUS 合规性的需要。
在许多加工和熔炼之间存在巨大时间延迟的工艺中（例如甑式炉或在真空炉的低温区域期间），可能要求从“工件”传感器来控制熔炉。
拥有级联或过调节控制策略，并能够在热剖面上实现确保浸透时间和阻碍的有效程序，是这些应用程序中控制系统设计的必要要求。
热剖面要求根据冶金过程定义，并且经常通过使用“控制”配方系统来决定。重要的是可以使用轻松且安全的方式，让用户和操作员可以设置和运行可重复配方，无需担心未经授权的更改。
由于许多热处理和表面化学工艺需要在保护气体中操作，因此在控制系统中包括这一部分是十分重要的。当需要类似氮、氩、氢气体时，这一过程就和在剖面内包含定时或温度驱动的活动一样简单。传统上控制系统没有为这类工艺提供大气反馈控制；通常只通过简单的开/关流量或更复杂的独立质量流控制设备，在规定的循环部分设置固定燃气流量速率。
随着新的低成本分析仪的出现、氧化锆探针应用程序的发展，更多用户使用分析设备来确保他们的工艺过程维持期望的氧化降低水平。
由于许多气体是不稳定的，因此控制系统设计需要特别关注以确保保持气体的序列和安全。
对于许多表面处理还需要控制进入熔炉的浓缩气体或者稀释空气的流量符合规定时期的规定设定点。浓缩气体用来为工艺过程（例如渗碳和渗氮）提供气态气体。在这些情况中，要用到反馈控制，并需要专门的算法将来自氧化锆探头的输出转换到应用程序特殊功能内。
在这些应用程序中控制气氛的目的是获得特定的表面硬度，并通过将初生气体粒子扩散到组件表面内进行精加工。我们已经采用了各种算法来确定扩散速率，而不是使用固定时间/温度/气氛。尽管大多数安装基地都依靠简单的碳势剖面，但是大部分新型 OEM 设备都采用了这些扩散计算法。例如：利用 3 种气体红外分析来协助渗碳过程为传统的碳势控制带来了高可靠程度。
真空炉被热处理工艺广泛采用，尤其是在航空航天以及汽车行业中。几乎所有常规热处理循环都可以在真空环境中进行，例如均化作用、应力消除、规范化、硬化、回火、退火。真空炉还用于材料的铜焊和排气作用，并且越来越广泛地用于低压渗碳过程。
燃烧室通常在从环境大气低至 10-9 毫巴的气氛范围中运行。要求控制系统可供复杂的真空测定计和工艺时序之间的接口使用，考虑具体因素：
● 泵启动和泵顺序
● 真空泵效率和燃烧室漏泄率
● 局部压力控制和回填控制
● 真空出气作用和加热器联锁
热处理最重要的一个方面是淬火工艺。在淬火过程中，也会发生在合金处理中出现的许多相结构改变。
一旦组件保持影响正确晶体结构所需的温度达到一定时间，就必须在空气、油、水或专用聚合物中进行淬火。由于在冷却过程中，温度的变化速率极大地决定了组件的微颗粒结构，因此控制系统需要适应从温度控制到淬火的快速转换。
例如：
含碳钢 0.6% 的组件（该组件已经经过高于上临界温度处理以实现由奥氏体组成的微颗粒结构）将转变成适合在退火过程中空气冷却时二次加工的材料（铁氧体珠光体）。当在油中正确地快速淬火时，相同组件将通过微结构的不同变换硬化成马氏体。该组件可以进一步在回火工艺过程中进行加工以消除大部分脆性。淬火工艺中的变化可以实现各种材料性质。
大部分热处理部门都是按照惯例性的规范或行业质量程序的要求进行管理的。工艺处理提供商的要求表明他们采用的工艺符合一些审查环境中的检查要求。审查环境往往具有全球和地区行业特殊性。
汽车制造业已经广泛采用涉及热处理 AMS2750D 的 SAE 高温计指南的 CQI-9 中列明的（汽车工业行动小组）推荐过程。他们也可以依赖 TS16949 中列明的质量系统。该规范以商业质量程序和个体手工工艺质量为基准，说明如何实现和维持工艺合规性。航空航天工业已广泛采用更规范的认证方法，该认证涉及 Nadcap 全球规范的第 7102 部分以及特别适用于热处理的相关 AMS2750D。
作为遵守行业规范的一部分，要求热处理供应商记录和保留工艺处理信息。控制系统通常包括记录装置，通过该装置可以方便地显示、存档、保存和调用数据法定规范或手工工艺质量中有具体条例，就数据管理程序给出建议。另外，必须保存有关仪器校准上加工工厂详尽数据的认证状态，有关工艺传感器的信息以及温度均匀度测量报告的记录。当前数字数据管理趋势促使欧陆公司建立围绕全套配套产品中所有数据管理需要的解决方案，以满足加工和分析的要求。
