我們如何為 PLC 和繼電器訓練器選擇工業級元件？

中文論壇 產品技術提示
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本文旨在對《繼電器和小型 PLC 培訓器》所探討的主題進行進一步的補充與延伸說明。

本文章列出了適用於電氣和機械技術人員及工程師的繼電器控制和可編程式邏輯控制器 (PLC) 入門課程所需的組件。這是工業控制繼電器和小型 PLC 培訓器的延續。我們力求維持供應商中立。然而，作為教育者，您需要一份具體的清單來建立您的「購物車」。如果不從特定供應商選擇特定元件，則無法解決這個問題。為了解決這個難題，請考慮以下總體目標：

  • 安全性：所有組件設計用於 24VDC 系統，確保學生的安全。外部桌上型電源提供限流功能。

  • 成本：這些組件並非一定是成本最低的，而是經過精心設計，能夠協同工作，從而最大程度地提升教學體驗。

  • 教學體驗：我們選擇的組件都以學生友善為原則。例如，圖 1 所示的 Altech 瞬時按鈕開關。這些開關採用高度模組化設計，易於組裝。清晰的標記和顏色對於學生區分常開（綠色）和常閉（紅色）開關模組尤其重要。另一個基於教學的決策體現在繼電器的選擇。學生將接觸到各種繼電器，包括不同的接線方式、續流二極體以及各種強制機構。

  • 增強型實驗：我們增加了 PLC 選擇和其他組件（例如馬達啟動器）的章節，以增強學習體驗。PLC 的選擇是一項複雜的多方面工作。本章節將對此進行擴展，以探討一些選擇決策。

我們鼓勵您瀏覽此列表，並根據您的教育需求進行組合搭配。作為參考，我們已標明元件並提供了一個具體範例。

有關此清單中許多設備的更多教育聯絡方式，請參閱此頁面。

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圖 1：這些 22mm 按鈕等組件可透過其綠色和紅色分別識別為常開或常閉。

技術提示：本頁列出的組件可用於電氣和機械技術人員/工程師的畢業設計專案。請務必清點您的課堂工具包，以確保這些組件在學期末能夠歸還。

核心組件

本部分包含工業控制和自動化專業學生所需的核心組件。首先介紹訓練設備的核心組件，然後介紹 DIN 導軌安裝組件以及 22mm 開關和麵板指示器。

購買：點擊此處查看核心組件的購物車清單。請仔細閱讀列表，然後點擊紅色的「加入購物車」按鈕。注意：這是一個 DigiKey/市場訂單，將從兩個不同的地點發貨。

訓練台底座和硬件

  • 1 個 Labsland 10177 工作台底板，附有開關面板
  • 1 根 American Electrical TS3575SL 鋼製 DIN 導軌，切割至 9 英吋長
  • 6 個 Keystone 2221 六角形支架
  • 25 個 Keystone 9907 1/2 英吋 8-32 十字槽機螺絲
  • 10 個 Keystone 9603 六角螺母
  • 25 個 Keystone 3363 尼龍平墊圈
  • 12 個 Essentra 090832050TB 尼龍蝶形螺絲

電源分配

  • 1 個 Weidmüller 2506340000 電源分配模組
  • 1 個 Phoenix Contact 1019972 1A 斷路器

接線端子材料

開關

  • 3 個 Altech S1 常開開關本體
  • 2 個 Altech S2 常閉開關本體
  • 2 個 Altech 2AF4 紅色瞬時按鈕
  • 2 個 Altech 2AF3 綠色瞬時按鈕
  • 1 個 Altech 2AS2-1 保持式開/關選擇開關

繼電器

  • 1 個 Phoenix Contact 2903334 雙刀雙擲繼電器（螺絲端子）
  • 1 個 Phoenix Contact 2905291 雙刀雙擲繼電器（彈簧端子），帶集成續流二極管和測試桿
  • 1 個 Finder Relays 58.P4.9.024.0050SPA 四刀雙擲繼電器（彈簧端子）
  • 1 個 Selec Controls 600XU-A-1-CU-ROHS 多功能繼電器

面板燈

電線

1 根 Alpha Wire 3053 BL005 藍色 100 英尺線軸
1 條 Alpha Wire 3053 WU005 白色帶藍色條紋 100 英尺線軸

可編程式邏輯控制器 (PLC)

此訓練設備非常適合介紹繼電器以及小型 PLC。由於 PLC 種類繁多，每種 PLC 的功能和程式設計環境各不相同，因此很難選擇特定的 PLC。在選擇 PLC 時，請考慮以下特性：

  • 建議學生首次接觸 PLC 時使用梯形圖編程。這對於鞏固基於硬體（繼電器）的思維方式與軟體層面的理解至關重要。此外，梯形圖程式設計的持久重要性也值得肯定。

  • 選擇您所在地區製造商常用的 PLC，以便為學生提供就業所需的技能。建議您與產業顧問委員會討論這個問題。

  • 由於 PLC 的選擇眾多，很難確定哪一款是學術環境中「最佳」的。但是，作為參考，請考慮以下幾點：

    • Arduino：Arduino Opta 是一個相對較新的選項，作為 Arduino PORTENTA Pro 產品線的一部分提供。從程式設計角度來看，Opta 具有獨特的優勢，因為它既可以使用傳統的 Arduino C++ 進行編程，也可以使用所有 IEC 61131-3 語言進行編程。因此，學習者可以利用他們先前的 Arduino 經驗，輕鬆入門工業控制應用。

    • Schneider Electric: Modicon nano TM221CE16T 等 PLC 是 DigiKey 系列的新產品。TM221CE16T PLC 具有半導體（來源）輸出，可迫使學生使用中間繼電器來驅動更大的負載，從而增強學習效果。此外，此 PLC 可採用以下 IEC 61131-3 標準進行程式設計：梯形圖、指令清單、Grafcet（清單）和 Grafcet（SFC）。

    • Siemens：LOGO! PLC 系列提供多種選擇。6ED10521MD080BA2 等裝置具有內建字元顯示器和按鈕。也提供多種擴充模組。LOGO! PLC 使用 LOGO! Soft Confort 進行程式設計功能塊。

    • Crouzet：Millenium Slim 是 DigiKey 系列中實體尺寸最小的裝置之一。此特定設備具有固態（源）輸出。它使用功能塊和順序功能圖的組合進行編程。Millenium Slim 可以配置為手機作為人機介面 (HMI)。

    • Phoenix Contact: 智慧可編程繼電器 將 PLC 模組與獨立繼電器結合，為可編程邏輯提供了獨特的入門方案。由此打造的靈活緊湊型系統，可能無需使用接線端子。本系統採用圖形化程式設計。

    • 其他：DigiKey 提供其他可能感興趣的介紹性 PLC 和可編程繼電器，包括 Altech、Delta IDEC、Panasonic、Selec、Sfera 等公司的產品。隨著 DigiKey 添加其他產品，請參閱此連結以了解最新更新。

如果您在選擇滿足您特定需求的PLC時有任何疑問，請在下方留言。

線套圈

電線及相關套圈等物品屬於消耗品。使用預切/帶套圈的電線與將電線切割成特定長度之間需要平衡。本工程設計方案的設計理念強調連接的便利性而非整齊性；因此，訓練器上沒有線槽。然而，所有學員都必須掌握測量電線至適當長度以及安裝單套圈和雙套圈的技能。

套圈

  • 100 個 Weidmüller 9019400000 單套圈連接器
  • 100 個 Weidmüller 9037200000 雙套圈連接器
  • 1 個 Weidmüller 1445070000 手動套圈壓接鉗

技術提示：壓接鉗是本頁上最昂貴的組件。務必按照這文章所述，將壓接鉗與所選的套圈相匹配。雖然從教學角度來看並非絕對必要，但對於獲得 UL 508A 認證的配電盤車間而言，符合製造商規格是基本要求。為了節省成本，您可以考慮為實驗室購買壓接鉗。您可以使用該工具製作預先切割好的導線。然後，學生可以根據需要使用該壓接鉗來製作不同長度的導線和雙套圈連接。

電源

需要一個外部 24V 直流電源。典型的電子實驗室通常都配備了桌上型電源。但是，如果您需要一個獨立式電源，TT Electronics PEAD100D-14-B2 等設備可以提供可靠的解決方案。您可以移除 24V 直流圓筒形連接器，並將引線連接到接線端子。務必使用斷路器以防止短路。

提升學習效果的組件

前面提到的組件將有助於學生紮實掌握繼電器控制系統以及 PLC 程式設計入門知識。從這裡開始，學生將有很多學習機會。然而，所有學生都將受益於對磁動馬達啟動器和常用控制面板組件的更深入理解。

馬達啟動器

  • 2 個 Schneider LC1D09BL 三相接觸器
  • 1 個 Schneider LRD07 熱過載保護器（可調，1.6 至 2.5A）
  • 1 個 Schneider LADN20 輔助觸點

指示燈和開關

  • 1 個 VCC PCL2224V150B 綠/紅 LED 指示燈
  • 1 個 Mallory Sonalert FL1P-22NA-1-Y24V 黃色 LED 指示燈
  • 1 個 Altech 2AS2-4 選擇開關（瞬時-斷開-瞬時）
  • 1 個 Altech 2AML4 急停開關
  • 1 個 Mallory ZT028LDCTR 紅色警報指示燈

負載

感應器

  • 1 個 Panasonic GX-F12A-P 電感式接近感測器
  • 1 個 Carlo Gavazzi CD50CNF10PO 電容式接近感測器

完結前感想

本文章提供了適用於另一文章中描述的繼電器和小型 PLC 培訓器的部件的互相補充。

非常歡迎您的回饋。例如，您有一套首選的課堂組件嗎？我們對與通用電子或工業控制和自動化相關的任何課堂挑戰特別感興趣。

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