油页岩开采是能源开发与利用一个新领域，油页岩地表采集中核心部件是多相物质分离设备—油气水三相分离器，本文针对教育部科技专项“吉林大学油页岩勘探开发利用产学研用合作创新项目”（项目号为：OSR-06-04）所需三相分离器中的控制系统进行开发研究，首先，对国内外现有三相分离器的控制方式和特点进行了充分分析与研究，并结合本项目特点，提出了三相分离器温度控制、液位控制以及分离器内气体压力控制等子系统的控制方案。其次，在确定控制方案和控制策略的基础上，对各控制环节进行了控制模块的设计与元件的选取，选择了气体压力控制阀、液体排放控制阀、控制油水界面的比例阀以及控制加热介质流量的的高速开关阀。第三，对所设计控制系统进行了建模分析与研究，确定和各控制环节的数学模型及控制参数。通过simulink仿真对温度控制子系统进行了前向控制、反馈控制以及PID控制的分析比较，并且根据输出曲线确定了初步控制参数。最后，对三相分离器控制系统进行了硬件和软件的设计。编制了分离过程的控制流程图，编写控制程序，为在单片机中实现PID控制，对PID进行了离散化处理。为了达到远程控制目的，系统加入了RS485总线，并采用了上位机控制的人机交互界面。