从PLC实训看自动化类人才的培养路径与展望

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作者：管理员发布时间：2025-11-10 14:06:43

　　在现代工业体系中，自动化技术已成为推动产业升级、提升生产效率的核心力量，而 PLC（可编程控制器）作为自动化控制的 “大脑”，凭借其体积小、功能强、可靠性高以及应用安装方便的显著优势，迅速在我国工业控制领域占据主导地位，并持续向更智能、更集成的方向发展。在此背景下，自动化类人才的培养质量直接关系到工业自动化产业的发展高度，而PLC实训作为人才培养的关键环节，其依托的实训设备、开展的实训项目以及构建的教学体系，都为探索自动化类人才培养路径提供了重要视角。
一、PLC 实训：自动化类人才培养的核心载体
PLC 实训之所以成为自动化类人才培养的核心，源于其紧密对接工业实际的特性，而优质的PLC可编程实验系统则是实训有效开展的基础保障。当前各大专院校、职业技术学校广泛采用的PLC可编程实验系统，在设计上充分考虑了教学需求与工业应用的衔接，从系统构成到技术性能，都为学生搭建了从理论学习到实践操作的桥梁。

MY-29E PLC可编程控制器实训装置

从系统构成来看，一套完整的PLC可编程实验系统涵盖了PLC可编程控制器实验台、实验演示装置、操作桌、编程应用软件、仿真教学软件、数字孪生仿真系统等多个核心部件。其中，铝型材框架搭建的实验台与控制箱，不仅结构稳固，更便于学生直观观察设备内部连接与控制原理；而挂箱式的实验演示装置设计，更是为实验项目扩展和用户二次开发提供了便利，学生可以根据学习进度和兴趣，自主组合不同的实验模块，实现从基础操作到创新设计的过渡。操作桌的设计同样兼顾实用性与安全性，一桌两座的布局满足小组协作需求，25mmE1 级三聚氰胺饰面板打造的桌面承重能力不少于 300kg，确保设备放置稳定，抽屉、电脑键盘位以及储存柜的配置，既方便工具与元件的收纳，也为结合电脑进行编程操作提供了良好条件，尤其是正面装配的保护挡板，通过高强度铝合金与 PVC 外套的组合，有效防止实验用品滑落，兼具防尘、耐腐蚀特性，为实训安全保驾护航。
在技术性能与指标方面，该系统严格遵循国家标准，输入电源采用单相三线～220V±10% 50Hz，适配日常教学用电环境，同时配备漏电压、漏电流保护装置，确保学生操作安全。装置容量＜0.5KVA，重量＜110Kg，外形尺寸 1600mm×700mm×1600mm，既便于实验室布局，也方便设备的移动与维护。电源输出部分更是体现了教学的全面性，不仅有交流 220V 工作电压输出，配备高精度电流表与电压表实时监测，还提供多组直流电源，包括 + 5V/3A、24V/2A、+12V/-12V、0-30V 直流稳压电源以及 0-20mA 恒流源，满足不同实验场景下对电源的多样化需求，让学生在实训中能够深入理解不同电源类型的应用原理与操作规范。
PLC 主机挂箱作为实训系统的核心功能模块，其性能直接决定了实训效果。以三菱 FX3U-48MR 型号（也可选择西门子、欧姆龙等主流品牌）的PLC主机为例，24 点输入、24 点输出的配置，能够满足大部分工业控制场景的模拟需求。主机挂箱上集成了交流电源输入区、PLC 主机、编程电缆、LED 发光管、指示灯、输入模拟开关、LED 数码管、蜂鸣器等部件，将PLC的输入输出端口全部引到面板上，学生可以直接连接模拟输入开关、行程开关或光电开关等输入设备，以及指示灯、数码管、继电器、直流电机等输出设备，直观地观察PLC的控制过程。更重要的是，实验台自带的 24V 2A 电源，可直接用于输出负载或与演示装置接口连接，实现了与实际工业控制场景的高度还原，让学生在实验室中就能接触到真实的工业控制逻辑。
实验演示挂箱则进一步丰富了实训内容，通过 LED 发光二极管、大型 LED 数码管、直流电机、步进电机等执行机构，模拟实际工业控制过程中的状态。其包含的六大功能单元，涵盖了交通信号灯控制、机械手控制、多种液体混合控制、自动送料装车、四层电梯控制、洗衣机控制等 20 多个实验项目，从基础的逻辑功能实验（如与、或、非逻辑，定时器、计数器功能）到复杂的工业流程控制实验（如电镀生产线控制、邮件分拣机控制），形成了一套完整的实训项目体系。学生通过编写程序、连接线路、调试运行，不仅能够验证自己编写程序的正确性，更能在实践中掌握PLC的编程方法、控制原理以及实际应用技巧，有效锻炼动手能力，增强对自动化技术的学习兴趣。
二、依托PLC实训的自动化类人才培养路径
PLC 实训的系统性与实践性，为自动化类人才培养提供了清晰的路径，其核心在于构建 “理论 - 实践 - 创新” 三位一体的培养体系，将PLC技术的学习与工业自动化领域的实际需求紧密结合，培养具备扎实理论基础、熟练实践技能和较强创新能力的高素质人才。
（一）夯实理论基础，构建系统化知识体系
自动化类人才的培养，首先需要扎实的理论基础作为支撑。在PLC教学中，应围绕PLC的工作原理、编程方法、硬件结构以及工业控制逻辑等核心内容，构建系统化的知识体系。在理论教学阶段，可结合PLC可编程实验系统中的编程应用软件与仿真教学软件，通过软件模拟PLC的工作过程，让学生直观理解PLC的输入输出逻辑、程序执行顺序以及定时器、计数器、移位寄存器等功能模块的应用。例如，在讲解定时器功能时，教师可通过仿真软件演示不同定时参数设置下，输出设备的动作变化，帮助学生理解定时原理；在介绍数据处理功能时，结合软件中的数据存储、传输与运算模拟，让学生掌握PLC在数据处理方面的应用逻辑。
同时，理论教学应与工业实际紧密结合，通过分析PLC在制造业、能源、交通等领域的实际应用案例，如生产线的自动化控制、智能电网的监控系统、城市交通信号灯的调度等，让学生了解PLC技术在不同行业的应用场景与需求，明确学习目标，增强学习的针对性。此外，还应将PLC技术与其他自动化技术（如传感器技术、变频器技术、人机界面技术）相结合，构建完整的自动化知识框架，为后续的实践教学与创新应用奠定基础。
（二）强化实践操作，提升工程应用能力
实践操作是自动化类人才培养的关键环节，而PLC实训系统则为学生提供了理想的实践平台。在实践教学中，应遵循 “由浅入深、循序渐进” 的原则，根据学生的学习进度，分阶段开展实训项目。
初级阶段，重点开展基础功能实验，如与、或、非逻辑功能实验，定时器、计数器功能实验，跳转、分支功能实验等。学生通过连接实验台与PLC主机挂箱，熟悉输入输出端口的连接方法，掌握基本的编程指令与程序编写技巧。例如，在进行交通信号灯PLC自动控制实验时，学生需要根据交通信号灯的工作逻辑，编写程序控制 LED 发光二极管的亮灭顺序与时间，通过调试程序，观察信号灯的变化是否符合预期，从而深入理解PLC的控制原理与编程方法。
中级阶段，开展综合性实验项目，如四层电梯的PLC自动控制实验、自动送料装车系统控制实验、模拟电视发射塔实验等。这些实验项目涉及多个输入输出设备的协同工作，需要学生综合运用多种编程指令与控制逻辑，解决实际的控制问题。在实验过程中，学生需要独立完成线路连接、程序编写、调试运行等全过程，培养分析问题、解决问题的能力。例如，在四层电梯控制实验中，学生需要考虑电梯的呼梯信号处理、轿厢运行控制、楼层显示、开关门控制等多个环节，通过不断调试程序，优化控制逻辑，确保电梯能够安全、稳定、高效地运行。
高级阶段，引入创新性实验项目，鼓励学生结合工业实际需求，利用PLC实训系统的二次开发功能，开展自主设计与创新实践。例如，学生可以基于实验演示挂箱的功能模块，设计一套小型自动化生产线的模拟控制系统，集成物料输送、检测、分拣、包装等环节；或者结合数字孪生仿真系统，构建虚拟的工业控制场景，实现PLC与虚拟设备的实时交互与控制。通过创新性实验，不仅能够提升学生的实践技能，更能培养其创新思维与工程应用能力，为今后从事自动化领域的研发与设计工作积累经验。
（三）融入工业场景，培养岗位适配能力
自动化类人才的培养最终要面向工业岗位需求，因此在PLC实训中，应充分融入工业场景，培养学生的岗位适配能力。PLC 实训系统中的实验项目大多源于实际工业控制场景，如自动售货机模拟控制、自控轧钢机模拟控制、水塔水位控制等，这些实验项目与企业中的实际岗位任务高度契合，学生在实训过程中所掌握的技能能够直接应用于未来的工作岗位。
为进一步提升岗位适配能力，可加强与企业的合作，引入企业真实的工业控制项目作为实训案例。例如，邀请企业工程师参与实训教学，讲解企业中PLC控制系统的设计、安装、调试与维护流程；组织学生到企业参观实习，实地观察PLC在生产线上的应用情况；甚至将企业的部分小型控制项目引入实验室，让学生分组完成项目的设计与实施，模拟企业的工作模式与流程。通过这种 “校企合作” 的实训模式，学生能够提前了解企业的岗位需求与工作标准，熟悉工业现场的环境与要求，提升自身的职业素养与岗位适配能力，为毕业后快速融入企业工作奠定基础。
三、自动化类人才培养的未来展望
随着工业 4.0 的深入推进以及人工智能、物联网、大数据等新兴技术与自动化技术的深度融合，自动化类人才的培养面临着新的机遇与挑战。从PLC实训的发展趋势来看，未来自动化类人才培养将朝着更智能、更集成、更跨界的方向发展。
（一）实训设备智能化，推动人才培养升级
未来的PLC实训设备将更加智能化，集成更多先进技术，如数字孪生、人工智能、物联网等。数字孪生技术将实现PLC实训系统的虚拟仿真与物理实体的实时映射，学生可以通过虚拟环境进行PLC控制系统的设计、调试与优化，再将虚拟设计成果应用于物理设备，大大提高实训效率与安全性。同时，数字孪生技术还可以模拟复杂的工业场景与故障工况，让学生在虚拟环境中进行故障诊断与排除训练，提升应对突发问题的能力。
人工智能技术的融入将使PLC实训系统具备自主学习与自适应能力。例如，系统可以根据学生的学习进度与操作情况，自动调整实训项目的难度与内容，为学生提供个性化的学习方案；通过分析学生的编程数据与操作记录，识别学生的学习薄弱环节，给予针对性的指导与建议。物联网技术则可以实现多台PLC实训设备的互联互通，构建分布式的实训网络，学生可以通过网络远程控制实训设备，开展协同实训项目，培养团队协作能力与远程运维能力。
（二）培养目标集成化，适应产业发展需求
未来工业自动化领域将更加注重系统集成与整体优化，因此自动化类人才的培养目标也将向集成化方向发展。不再是单一的PLC编程与操作技能，而是需要具备综合运用 PLC、传感器、变频器、机器人、人机界面、工业网络等多种技术的能力，能够完成自动化系统的整体设计、集成、调试与维护。
在PLC实训中，应加强与其他自动化技术的融合教学，例如将PLC与工业机器人结合，开展机器人与PLC的协同控制实训；将PLC与物联网技术结合，开展基于PLC的工业数据采集与监控实训；将PLC与人工智能技术结合，开展基于PLC的智能故障诊断与预测性维护实训。通过这种集成化的实训教学，培养学生的系统思维与集成应用能力，使其能够适应未来工业自动化系统集成与优化的岗位需求。
（三）人才培养跨界化，促进多学科融合
随着自动化技术在各个领域的广泛应用，未来自动化类人才需要具备跨界思维，能够与其他学科领域的人才进行有效协作。例如，在智能制造业中，自动化人才需要与机械设计、计算机软件、数据分析等领域的人才合作，共同构建智能工厂；在智慧能源领域，自动化人才需要与电力系统、新能源技术、大数据分析等领域的人才协作，实现能源的智能调度与管理。
因此，在自动化类人才培养中，应注重多学科知识的融合，在PLC实训中引入其他学科的相关内容。例如，结合机械设计知识，开展PLC控制的机械传动系统实训；结合计算机软件知识，开展PLC与上位机软件的通信与数据交互实训；结合数据分析知识，开展基于PLC采集数据的工业大数据分析与应用实训。通过多学科融合的实训教学，培养学生的跨界思维与协作能力，使其成为具备综合素养的复合型自动化人才。
结语
PLC实训作为自动化类人才培养的核心载体，其依托的实训设备、开展的实训项目以及构建的教学体系，为自动化类人才培养路径的探索提供了重要支撑。通过夯实理论基础、强化实践操作、融入工业场景，能够培养出具备扎实理论功底、熟练实践技能和较强岗位适配能力的自动化类人才。面向未来，随着实训设备的智能化、培养目标的集成化以及人才培养的跨界化，自动化类人才培养将不断升级，为我国工业自动化产业的高质量发展提供有力的人才保障。在这一过程中，需要教育机构、企业与行业协会共同努力，持续优化PLC实训教学体系，创新人才培养模式，推动自动化类人才培养与产业发展需求深度对接，为自动化领域输送更多优秀人才。