热工自动控制数字孪生实验系统

在当今科技飞速发展的时代，热工领域也在不断进行数字化转型。随着数字孪生技术的兴起，它为热工自动控制实验带来了新的解决方案和发展机遇。数字孪生这一前沿技术，能够将虚拟模型与物理实体进行实时映射和交互，为热工实验提供更加精准、高效的支持，推动热工研究不断取得新的进展。热工自动控制数字孪生实验系统便是数字孪生技术在热工控制领域应用的典型代表。

一、应用客户

长沙理工大学、青岛科技大学成为了该系统的应用客户。这两所高校率先引入热工自动控制数字孪生实验系统，为教学和科研带来了新的活力。

二、产品介绍

热工自动控制数字孪生实验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。这正是数字孪生技术在热工控制中的应用体现。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。实验数据及图表在上位机软件系统中很容易存储及调用，以便实验者进行实验后的比较和分析。

三、产品特色

1. 广泛扩展性与后续开发功能：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。这体现了热工实验数字孪生系统优势分析中的扩展性优势，为热工控制领域数字孪生的前景奠定了良好的基础。

2. 最小化 DCS 系统：对项目中采用的控制系统软硬件，采用最小化 DCS 的方案。真实的 DCS 软硬件采用国电智深主流工业产品，易于升级，使用方便。系统可以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。这一特色有助于热工自动控制系统的性能评估指标的提升，推动热工自动控制系统与智能制造结合。

3. 虚实结合：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。学生在编程环境中编制控制逻辑，然后下装到硬件中，运行，与三维软件系统之间进行通讯，控制虚拟环境下的热工设备的运行，组成半实物仿真系统。这是数字孪生在热工实验中的应用实例，实现了热工实验与数字孪生系统的完美结合。

4. 一机双屏：一个屏幕查看 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。这一设计提升了热工自动控制实验系统的用户体验。

四、实验内容

该系统涵盖了丰富的实验内容，包括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控制实验系统的培训课程提供了丰富的素材。

五、支撑课程

热工自动控制数字孪生实验系统能够为热工自动化技术、自动控制原理、热工自动控制系统等课程提供有力的支撑，辅助教学工作的开展。