计算机和互联网技术的飞速发展深刻地改变了人们的生活，在现实之外，形成了一个虚拟环境，并且与现实世界相互作用。作为虚拟环境的一部分，虚拟实验室（VL）对科学研究、教育培训等领域产生了日益重要的影响。对于虚拟实验室的研究已经出现快速发展的趋势。　　 本文针对虚拟实验室理论研究的不足，对现有的虚拟实验室理论进行了扩展和补充，以教育理论，计算机技术和自动化技术为理论指导，完成了对“过程控制与自动化仪表虚拟实验室的架构设计”，该虚拟实验室架构设计对实际开发建立虚拟实验具有有效地指导意义。本文根据架构设计理论，提出建立虚拟实验室要先完成对虚拟实验室的架构设计。以过程控制与自动化仪表这门课程为研究对象，进行需求分析，研究平台软件的可扩展性，可重用性，易理解性和易测试性等非功能需求及运行期间的质量属性等问题，建立任务领域概念之间的关系，用UML图表示领域模型等。并结合教育理论和教学方法，从而为过程控制与自动化仪表虚拟实验室的建立添加了强有力的理论基础。并对虚拟实验室的架构的发展做了预测和探索，为研发者提供设计策略，解决方案，开发平台，开发语言，提供技术蓝图。