本文介绍了一种使用标准19英寸机架组件构建的可编程逻辑控制器(PLC)实训平台。图1所示的组装方案提供了功能完善、结构紧凑的解决方案，可根据需求进行定制。该装置是本文所述小型入门实训设备的自然升级版本。
小型实训器非常适合用于探索按钮、继电器、电机启动器、安全继电器和小型PLC的入门实验。大型实训器可用于机柜组装、故障排除以及大型PLC编程等课程教学。
图 1 ：已安装DIN导轨组件、HMI及22mm开关与面板指示灯的PLC实训装置示意图。
技术提示 ：19英寸机架组件的高度传统上以1.75英寸为单位计量。图1所示的背板规格为8U，尺寸为19×14英寸。侧轨间距采用标准化设计，确保与所有现代机架设备的安装孔位精确匹配。
19 英寸机架系统的优势
19英寸标准已有约100年历史。该标准广泛应用于电话继电器、军用无线电、计算机服务器、配线架和专业音响设备。其优势包括：
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多家制造商均有现货供应。
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成本相对较低。
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可轻松集成坚固耐用的工业组件。本项目采用22mm开关和标准DIN导轨。
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模块化扩展便捷。例如可加装3U面板用于安装HMI人机界面。
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"背板式"结构符合大多数工业控制柜的设计规范。
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可选配置丰富，从简易开放式桌面架(图1)到42U(6.125英尺)封闭机柜一应俱全。
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支持多种19英寸机架配件扩展。例如8U演示装置可集成到包含PC、显示器和键盘的完整机架系统中。
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物理尺寸在体积与重量间取得良好平衡。
从教学角度看，该机架系统极具应用价值。借助便捷的8U桌面系统，您的学生可学习组装、接线和故障排除技能。掌握这些课程后，面板可移至更大的设备机架以控制更大型的流程。
技术提示 ：在19英寸机架系统中，应最后拆卸哪些螺丝？这是个简单问题，需考虑设备的几何结构与物理特性。始终最后拆卸底部螺丝。这样能固定设备位置，因为底部螺丝能抵抗设备所受的重力下拉。当您尝试定位重型设备时，这条技术提示会立即显现其价值。
特色 PLC 培训器采用的组件
图2展示了预组装的培训器。其包含以下部件：
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Hammond HDR8UBK 8U开放式桌面机架
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Hammond PBPA19014BK 8U铝制面板
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Essentra Components GR3150A线孔保护套可让线缆穿过面板，同时将磨损风险降至最低。如图1所示，特色培训器在上部线槽左下方装有三个线孔保护套。
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欧姆龙PFP-100N DIN导轨。
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菲尼克斯3240189线槽。注：蓝色线槽已停产。该零件号为经济型灰色替代品。
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Hammond Manufacturing PBPA19007BK板被安装为桌面框架底脚的搁板。这为工作台电源（未显示）提供了便利的放置位置。增加的重量提升了稳定性，防止设备在前端负载过重时倾倒。
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Bud Industries H-9111-B手柄安装在8U板背面。这为搬运培训器提供了便捷方式。请注意，图1中22毫米孔洞处可见10-32螺丝头。
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图1展示了定制激光切割亚克力开关板及HMI安装座。市面上最接近的产品是四位Phase-Dock 10175。另一种方法是直接在板上开孔，让线缆穿过索环。该底板是这款特色实训器的关键部件，它使得无需移动设备即可检查22毫米器件。
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选用六角支撑柱时需为22毫米面板开关和指示灯预留足够间隙。替代方案是将控制元件直接安装在底板上，使线缆穿过索环。
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需用户自备8-32螺丝、垫片及尼龙防松螺母等硬件。务必选用规格合适的硬件，防止用户接触外露螺纹。
图 2 ：PLC实训器组装前的样机图示。
PLC 实训器组装流程
组装方式高度取决于个性化需求。图3展示了施耐德TM221CE24T PLC与配套TMH2GDB HMI的配置范例。这仅是众多独特面板布局方案之一。
真正的组装难点在于预想各部件如何组合成最终成品。与生产环境相同，学员需选择协调的组件组合，构建出便于组装检修的紧凑有序系统。
为节省时间，可预先组装适用于多种实验的通用底板。图3可作为通用布局的参考模板。为降低成本，可用冲孔器将22毫米控制元件直接安装在铝板上。线缆随后穿过索环即可。
确定布局后组装过程将十分简便。线槽与铝制DIN导轨均可轻松裁切至所需长度。作为电气工程师，我始终要求自己耐心做好标记、中心冲孔及钻孔等工序。这亦是未来从事自动化工作的必备技能。
图 3 ：装载施耐德安全继电器、Modicon PLC、HMI及各类配套组件的PLC实训器图示。
技术提示 ：这让我想起布鲁克斯《人月神话》的名言：“做好重做一次的打算——反正你终究会这么做”。这诚实地承认了我们在成品完成前，对复杂交互关系的认知局限。该机架系统具有灵活性，可通过钻孔调整位置以适应变化需求。您可以让学生参与面板设计与建造，从而充分利用这一教学场景。8U面板因此成为耗材，需每隔数年更换一次。
最后的思考
19英寸机架安装系统为PLC教学设备提供了多功能平台。此系统能以可控方式将高阶课程融入教学大纲，极具教学价值。请务必查阅DigiKey配套的小型PLC教学设备。从小型教具起步，再过渡到可扩展的大型系统，用于高阶结构、布局、布线及编程教学。
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