关键要点：
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本实验室提供了将 Arduino Opta 连接到 PLC 训练器的逐步指南。
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当学生在经验丰富的导师的指导下对训练器进行故障排除时，学习过程得到了显著增强。
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已接线的训练器提供了一个稳定的已知平台，用于探索所有 IEC 61131-3 PLC 语言，包括 LL、FB、SFC、ST 和 IL，以及 Arduino C++ 语言。
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包括可衡量的能力以及用于强化学习的问题。
介绍
这个动手实验室作为 Arduino Opta 可编程逻辑控制器 (PLC) 的接线指南，使用了图 1 中所示的各种 DigiKey 现场设备。这包括一个工业 22 mm 开关、按钮、电容式接近传感器、红绿面板指示灯、控制继电器和一个 24 VDC 风扇。实验室以一个故障排除环节结束，其中一位更有知识的他人 (MKO) 在电路中插入各种接线缺陷。学生将通过故障排除并恢复训练器的完全运行，获得独立性和对电路的更深入理解。
完成的训练器随后可用于探索使用 IEC 61131 语言（如梯形逻辑、功能块、结构化文本、顺序功能块和指令列表）以及 Arduino IDE 支持的经典 C++ 语言进行 PLC 编程。由于训练器和相关接线在整个编程课程中保持不变，编程得到了简化。
图 1 ：完整的 PLC 训练器图像，展示了 Arduino Opta PLC 和支持的现场设备。
立即购买 ：图 1 中所示的训练器以套件形式提供。请注意，该套件不包括推荐的线缆端子套和符合 UL 508A 标准的蓝白条纹接地信号线。
您可能对描述训练器组件选择过程的页面感兴趣。
先决条件
学生必须对工业开关和继电器有一定的了解。这些 DigiKey 实验室被视为先决条件：
技术提示 ：在本实验中，使用“更有知识的他人”（MKO）这一名称来表示学习者与作为导师、教练、主管、教练甚至熟悉材料的先进学生之间的协作关系。一个好的MKO知道何时提供帮助，何时让学生独立学习，并将主题锚定在更大的学习框架中。
学习目标
实验目标包括：
- 使用手工工具构建物理组件
- 为作为各种编程练习基础的 PLC 训练器接线
- 使用节省空间的端子块为基于 PLC 的系统接线
- 对基于 PLC 的系统进行故障排除，从而更深入地了解工业控制面板的接线
技术提示 ：物理接线PLC系统是学习过程中的重要部分。它有助于培养肌肉记忆，使您直观地理解事物为何以及如何以这种方式连接。这对于故障排除以及您指定和设计基于PLC系统的能力至关重要。
同时，我们认识到稳定的硬件平台有助于学习PLC编程。因此，本实验是一个折衷方案，它提供了一个稳定的学习平台，让您可以专注于IEC61131编程语言。
不要跳过故障排除部分！MKO将挑战您，从而更好地理解PLC接线。
可衡量的能力
学生将通过以下可衡量的评估展示对实验的掌握：
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能力 1 ：训练器按照图3的接线图和相关图片进行接线。
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能力 2 ：训练器被拆解。每个学生必须在15分钟内按照接线图重新接线，且零错误。
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能力 3 ：学生能够排除MKO插入电路中的至少三个逐渐复杂的接线问题。这项关键任务可以独立完成，无需协助。
技术提示 ：我们无法过分强调接线的重要性。大多数现实世界的问题都涉及断线或松动的电线。技术人员必须迅速修复这些问题。工程师需要设计易于故障排除的稳健系统。
所需材料
所需材料如图3所示。每个组件的完整描述可在《工业教育组件选择指南》中找到。本项目此部分的零件清单包括：
- DigiKey 训练器，配置了本实验前面描述的直流电源分配。
- 常见的手动工具，如螺丝刀、螺母起子、剪线钳
- 各种预切割和压接的导线
- 能够提供 24 VDC 和最高 2 A 电流的直流电源，并能够在恒压和恒流模式之间自动切换
- 1个22毫米开关选择器
- 1 个 22 毫米工业开关体，带红色按钮组件
- 1 个 22 毫米工业开关体，带绿色按钮组件
- 1 个常闭开关块
- 2 个常开开关块
- 1个NPN电容式接近传感器
- 1套用于传感器连接的3层端子块
- 1 个 22 毫米双色红/绿指示灯
- 1个DPDT控制继电器
- 1个60毫米24 VDC风扇
图 2 ：实验中使用的组件图像，包括外部直流电源。
工具箱 / 工具箱安全简报
在开始本实验之前，学生和 MKO 应进行工具箱简报，以回顾实验室安全、目标和程序。建议遵循此清单：
- 确保实验使用隔离的 24 VDC 限流台式电源进行。虽然这通常被认为是安全的，但在调整电路时始终关闭电源。
- 检查PLC连接，包括电源、输入块和输出块。
- 回顾应用于PLC负载的灌电流和拉电流概念。
- 回顾Arduino Opta PLC IDE，重点关注PC与PLC之间的连接建立。
- 介绍演示程序，包括查看I/O状态的高级程序，如本文所述。
- 回顾工业控制系统的故障排除程序。
技术提示 ：分步骤构建PLC训练器。花时间测试每个部分。这可以节省大量时间，并有助于更好地理解过程。
步骤
- 连接PLC电源、两个绿色按钮、双指示灯及相关连接。使用蓝色线进行24 VDC分配，以及任何可能携带24 VDC的线路，例如开关到Arduino的互连。使用带蓝色条纹的白线进行与24 VDC返回线直接相关的连接。通常，带蓝色条纹的白线直接连接到电源分配块的返回部分。
技术提示 ：线色是设计师与未来所有将在面板上工作的人员之间的一种沟通方式。线色传递有关电压水平和信号预期用途的信息。在此示例中，蓝色与DC控制信号相关联。相比之下，黑线表示可能存在危险的AC信号——不适用于此训练器。
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与MKO合作，将此梯形逻辑程序下载并安装到Arduino PLC中。请注意，这是一个相对高级的Arduino Opta程序，允许LED显示I/O状态，如本文所述。虽然此程序在此布线实验室中有效，但我们不建议将其作为起点，因为它可能对新手程序员来说难以理解。InitialWire.plcprj (246.8 KB)。
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与MKO合作，验证当选择开关打开时，红色和绿色指示灯是否在按下红色按钮和绿色按钮时分别亮起。
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连接其余电路。
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与MKO合作，验证：
- 开关打开时，红色按钮激活红色指示灯和控制继电器。
- 开关打开时，绿色按钮激活绿色指示灯。
- 开关打开时，感应接近传感器激活风扇。
- 与MKO合作完成可测量的评估。
作为替代方案，您可能更习惯使用传统的Arduino IDE来调试训练器。利用串行监视器调试消息的代码位于此处：TestDigiKeyTrainer.ino (2.4 KB)
图 3 ： PLC 训练器的简化接线图。
技术提示 ：如图4所示，翻转开关板以便轻松访问开关和指示灯。
图 4 ：训练器的图像，开关板翻转，便于连接到22毫米开关和指示灯。
相关信息
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