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可编程控制器(PLC)因可靠性高、应用面广、功能强大、使用方便，在工业控制各个领域得到了广泛的应用，已经成为当代工业自动化三大支柱之一,在工业生产发挥着极其重要的作用。
现阶段，我国各大高等院校均纷纷开设PLC课程，是电气类、自动化类、机械类等专业学生的专业必修课，教学内容以PLC基础知识以及PLC的操作使用为主，其中实验教学所占比例较大，具有很强的实践。该专业学生只有通过大量的实践教学，熟练掌握地相关的编程技巧，才能胜任就业后的工作或有效地进行下一步的研究性学习。
但目前电气类传统实验教学方法存在有待提高的地方。首先是教学课时少，实验课时一般只占总学时的20%-30%，部分高校的实验课程没有得到应有重视，缺乏实验教学考核标准的问题。于此同时，在实验器材供需上存在着许多矛盾：一方面是可供选择的实验被控制对象单一，实验内容简单枯燥，这也使得学生做实验时缺乏进一步学习研究的兴趣;另一方面对学校而言，学校在实验室建设方面投资成本大，首先购置实验设备的成本高，其次因学生操作不当或因实验次数增加而对实物设备造成损耗的维修成本也是与日俱增。以上原因导致目前的高校实验教学没有达到理想效果，非常不利于培养理工科大学生理论结合实践的科学探索精神。
近年来，国家出台了一系列关于建设虚拟仿真实验教学中心的政策，如《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知教高司函[2013]94号》、《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》、《教育信息化2.0行动计划》，虚拟仿真实验教学已经被推上了建设日程。
而目前市场上的仿真软件(虚拟实验室)大致分为两类：一是以满足科研需要的研究类仿真软件，此类软件一般为硕士、博士和专业从事相关领域的科研人员所使用，通常需要专业培训或较长时间的学习来掌握软件的应用;二是为满足生产实践需要的岗前培训类虚拟仿真软件，供现场从事具体操作人员了解现场情况和操作流程，例如变电站的3D漫游、各类操作票流程学习等。从中可以看出，对于本科大学生而言，专业化的虚拟实验室具有操作难度系数大、知识储备要求高、专业化技能强、实践性要求高等使用壁垒，并不适合其使用。
虽然市面上有一些专门针对本科实验教学开发的软件，但主要以FLASH等动画形式以2D或3D形式演示。例如，西安交大的电机课程只是将整个实验的过程做成了FLASH，供学生学习，但是其并没有提供设计选型或参数修改等功能，实验过程不具有透明化和自主性，学生并不能全方位、多角度地理解相关理论知识。
基于此，长沙理工大学徐丽研发团队意识到市面上正缺乏着一款适合本科实践教学的高质量虚拟仿真实验室。他们设想是否可以利用网络技术实现确实可行的PLC虚拟仿真教学线上化、多样化、智能化，满足广大高等院校学生和社会自主学习者对自动化应用控制系统的学习与掌握的需求。
于是，团队利用所学的专业知识，提出控制虚拟场景的解决方案——基于S7协议的参数化实验云平台。他们将教学模型、实验模型与“互联网+教育”、大数据等新兴技术相结合，在云端服务器上构建了虚拟控制对象场景，同时针对西门子的常用PLC，开发了软PLC中间件完成虚拟场景与PLC开发软件之间的数据交换，实现了不受时间、场地、设备等限制，更好地开展关于PLC的线上实验教学。此外，云端服务器除了设有虚拟控制对象场景，还开设有面向高校教育的与课程相关的参数化题库，以及实验人员管理等功能，课内与课外相融合，理论与实践环节不隔离的目标。
该系统中设计了课程原理、在线实验、实验监控、课后习题、智能统计、课程公告六大功能。在云端服务器上构建了丰富的PLC虚拟控制场景对虚拟对象的控制算法与控制难度，基础操作、数学运算、PID控制、复杂操作以及智能算法五大部分。该产品具有以下优势：
一、以物联网技术为基础，实验不受时间和空间的限制
被控对象直观且丰富，以2D/3D的形式展示被控对象及其工业场景，开发维护成本低。打破时间和空间限制。PLC实验平台线上化，学生在非实验室地点也能开展实验学习
二、以人工智能技术为依托，实现实验过程的智能监督
便于学习者及时巩固理论知识，不仅提供实验实践环节，而且提供丰富全面的知识理论题库。协助题库参数化，使题目的参数在合理范围内正确变化，提高题目随机化程度。
三、以大数据技术为手段，提供全方位的教学效果评估数据
方便十分便捷，学生操作的过程和实验的结果在云端服务器进行收集和自动分析。系统能多角度分析，为教学管理和质量监督环节提供数据支撑，有效促进教学质量。
目前该产品已经在长沙理工大学电气工程及其自动化学院开展试点使用，首次成功开创PLC网络实验课程。该高校实验教学老师与团队成员将网络实验课程落实，共同维护网络实验系统，同时根据同学们的日常反馈，针对实验过程出现的问题，及时响应、快速进行修正，全力保证实验教学的正常，获得老师、同学们的一致好评，教学效果活动明显提升。
依托于现代科技的“PLC虚拟仿真实验室”就此应运而生，一个崭新充满光明前景的PLC实验教学时代也就此诞生。我们有理由相信，在他们的努力下，在长期的坚持研究与产品迭代下，在不久的将来，将会切实实现让每个学生都有一个专属实验室的目标。
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