过程量的测量和控制在过程工业中起着非常重要的作用。现场总线作为传统工业数据总线类型之一,是过程量测控系统数字化必不可少的一部分。HART(Highway Addressable Remote Transducer)总线作为一种开放式的高速可寻址远程通讯协议,有着在模拟信号的基础上实现数字双向通信的特点,可方便地使不同时期的设备从模拟量通信过渡到全数字化通信。本文以过程量控制实验系统为研究对象,基于HART总线对其进行数字化改造和控制算法的理论研究。首先,论文研究了原有的过程量控制实验系统,发现由于A/D采样方案存在较大检测误差,导致系统测量和控制效果不理想,为此提出了基于HART的变送器信号获取改进方案。其次,论文研究了HART总线的规范、协议和设备部署方式,构建了基于HART的过程量控制实验系统,并用LabVIEW设计了基于HART的过程量变送器数据获取软件,通过温度变送器数据采集和液位实验的结果对比分析,验证了HART数字总线采样相对于A/D采样的优势。最后,论文以温度实验为例,为实验系统设计了过程量模型,研究其PID、模糊PID控制算法。通过实际温度控制实验,验证了采用HART获取过程量的方案不仅能有效改善控制系统的性能,还能在实验系统中验证PID、模糊PID等控制算法的控制规律。本文研究及应用的基于HART的模糊PID控制算法及其实验验证系统不仅可以作为学习实验平台,用于了解各种过程量变送器的工作原理、实际体会真实过程量控制系统的控制过程、学习掌握PID控制规律,而且还可作为研究验证平台,用于进行控制系统的建模分析和控制算法的理论研究。