【实验技术成果】机械学院实验中心五年探索开新篇：面向新工科智能测控实验平台
我国高等教育改革创新呼唤新工科，它不仅是面向未来布局新兴工科专业；而且要求高校建立更多样化和个性化的工程教育培养模式，培养的人才具备更高的创新创业能力和跨界整合能力。机械学院新工科教学目标融合立德树人+专业人才培养，教学内容融合包含基本内容+学科发展前沿+“四新”（新技术、新工艺、新材料、新设备）；教学模式融合实验课程重组+结构再造，校企融合包括实验内容+业内需求。因此必须构建多层次多模式实验实践教学体系，智能测控实验平台经历五年探索开出新芽。
(1) 新工科专业背景下，基于EtherCAT总线的智能测控实验平台建设
在2018年，机械专业测控类基础实验平台经过多年建设已能支撑核心课程实验教学，但不同类型的实验设备平台硬件和软件之间互联互通困难，没有充分发挥实验装备和内容的协同和融合效果。在吴波、何岭松、胡友民、陈冰等教师指导下，实验中心分期分批建设了基于EtherCAT总线的智能测控实验平台，采用基于工业PC的开放式架构，融合PLC、运动控制、机器人技术、安全技术、人机接口、实时信号采集和测量技术于同一个控制平台上，持续推进实验教学资源数字化、网络化、智能化，以开放式自动化“硬件+软件”为核心，打造虚实结合的实践教学平台，并通过OPC UA和FMI/FMU开放式与Mworks、美擎仿真等国产工业软件实现无缝集成，打通机电测控系统的信号链和数据链，展现了目前国内自动化技术实验教学前端水平，并配套课程实验内容、教学和考核手段，支撑智能制造、机器人、测控等新兴专业（或专业方向）课程体系的建设。
(2)主动谋划未来，实验教材建设强力支撑实验项目顺利开展
围绕机械学院组织编写的《机械控制工程基础 》、《工程测试控制技术》、《机电传动控制》等经典教材和使用上述教材的《机电控制与检测（二）》、《机电控制和检测（三）》课程群的新工科教学改革实践，实验中心基于前述开放自动化实验平台构建贯通式实验教学方案，并进一步汇总整理编写了《TwinCAT机电控制与检测实验教程》和《机械工程测控实验教程》，完善了学院的教材建设生态。基于TwinCAT实时控制平台的开放性，设计了验证型、综合型、探索型等教学实验项目，分层次设计面向智能制造的机电控制与检测实验教学内容，紧紧围绕本科实验教学，可以向学生提供机械工程测控类实验贯通式教学。更新或新开“一维工作台时间响应”、“一维工作台频率特性”、 “工作台位置控制”、“工作台力矩控制”、 “转子轴承实验台PID控制”、 “两轴电子凸轮联动”、“三相异步电机标量/矢量速度控制”、“SCARA机器人PTP控制”等60多个实验项目，并提供开源实验项目代码，拓宽实验学习资源，辅助学生独立完成自主综合实验项目。
（3）以学生兴趣为中心，形成了支持学生团队自主创新的实验条件
基于开放式、工业级实验平台，支持学生团队围绕真实工程问题开展实践创新活动，培养独当一面解决工程问题的工程师核心能力，以运动控制、自动化系统和工业物联网软件开发、机器视觉、工业人工智能四个方向提供技术进阶训练和通关考核手段支持，每个方向设立3个技术考核水平。通关项目导向的课外兴趣教学模式来培养，庖丁解牛式从实验设计方向进行解读，让学生更好理解相关实验装置的软硬件，举一反三，学会独立完成其他机电控制与检测项目的开发。工业级的软硬件实验平台，实践教学案例可直接从实验室移植，满足工业应用，培养的学生也满足企业创新人才需求，获得国际级企业的青睐。
机械学院实验中心基于“产教融合”理念构建的接近真实智能制造工业的工程实践教学环境适应了工业界人才需求的趋势，经过五年多的建设与探索，智能测控实验平台初见成效，更新150多台套实验设备，更新或新开实验项目60多个，服务于6门课程实验或独立实验课， 2000多名学生受益。实验教学改革团队核心成员多次在国内相关教学研讨会上做专题报告，分享了基于开放式技术架构的智能制造实践教学改革经验。建设成果获得国际工业控制领域有影响力企业刊物PC Control杂志2023年第3季刊的头版报道。
机械学院实验中心是PLCopen国际组织授权的培训中心，和PLCopen组织共建实践教学资源并开展IEC61131-3国际工程师培训和人社部制造工程技术人员能力提升研修活动，多层次的覆盖范围满足不同领域和层次的人才需求。今后，将进一步构建IT和OT融合的开放实验平台和实践教学体系，为培养国家制造业数字化转型所需的各类复合创新人才而持续努力。
该成果获2024年华中科技大学第十三届实验技术成果二等奖。
供稿单位：机械科学与技术学院
撰稿：黄弢 陈冰
审核：卢文龙
