热工自动控制虚实结合实验系统

热工自动控制实验系统的应用在高校教学中已取得了显著成效。像长沙理工大学、青岛科技大学等高校，都引入了热工自动控制虚实结合实验系统。该系统将真实控制系统软硬件与虚拟实验对象结合，构成半实物仿真，这一独特的设计体现了虚实结合实验系统在热工领域的优势。

热工自动控制系统各种控制算法和调节规律在开放的实验软件平台上都可以实现。实验数据及图表能在上位机软件系统中轻松存储及调用，方便实验者进行实验后的比较和分析，这也得益于虚实结合实验平台的技术特点。

目前，热工自动控制虚实结合的研究现状呈现出良好的发展态势。本项目产品具有广泛的扩展性和后续开发功能，可以扩充不同的实验对象数学模型和控制模型。采用最小化 DCS 系统方案，其中真实的 DCS 软硬件选用国电智深主流工业产品，易于升级且使用方便。系统能够进行控制组态与调试、运行监视，是一个小型化的监控系统，支持火电过程控制的算法与方案，包括联锁、顺控、模拟量控制。这种虚实结合的方式，让学生在编程环境中编制控制逻辑，下装到硬件中运行，并与三维软件系统通讯，控制虚拟环境下的热工设备的运行，组成半实物仿真系统，这也是虚拟现实在热工自动控制实验中的应用体现。

在操作方面，系统采用一机双屏设计。一个屏幕用于查看 DCS 控制系统，搭建 SAMA 图，调节参数；另一个屏幕查看三维场景中控制对象的动画变化，这构成了热工实验中虚实结合的具体操作流程。

实验内容丰富多样，涵盖了单容水箱系统对象特性实验、单容水箱液位 PID 控制系统、双容水箱系统对象特性测试、炉膛负压控制、除氧器水位控制、给水泵启停顺控、高压加热器连锁保护、引风机启停顺控、双容水箱系统液位 PID 控制系统、串级控制系统的设计与调试、前馈 - 反馈控制系统的设计与调试等。这些实验内容为热工自动化技术、自动控制原理等支撑课程提供了有力的实践支撑，体现了虚实结合技术在热工教育中的应用价值。