前　　言　
本書基于我2016年在AuthorHouse自行出版的PLC Hardware and Programming Multi-Platform。這是一本培訓(xùn)手冊(cè)，供我在定制PLC培訓(xùn)課程時(shí)使用。由于各PLC平臺(tái)有很多共同之處，所以我在講特定品牌的課程時(shí)決定采用通用方式介紹所講授的內(nèi)容。
自2013年以來(lái)，我為一家加拿大公司工作，在美國(guó)和北美其他地區(qū)講授艾倫–布拉德利（Allen-Bradley，AB）和西門子（Siemens）自動(dòng)化培訓(xùn)課程，該公司名為Automation Training，提供PLC、HMI（人機(jī)交互）和SCADA（監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）產(chǎn)品相關(guān)課程。大多數(shù)學(xué)生希望在特定的平臺(tái)上接受培訓(xùn)—在北美，主要是Allen-Bradley和Siemens平臺(tái)。其他平臺(tái)在美國(guó)也很常見(jiàn)，但由于沒(méi)有足夠的培訓(xùn)需求，所以除了制造商的課程以外沒(méi)有其他培訓(xùn)材料。雖然Automation Training公司也提供歐姆龍（Omron）、三菱（Mitsubishi）和莫迪康（Modicon）產(chǎn)品相關(guān)的培訓(xùn)課程，但需求寥寥。為了可以在培訓(xùn)地點(diǎn)使用PLC訓(xùn)練機(jī)和筆記本計(jì)算機(jī)，并支付教員的差旅費(fèi)和培訓(xùn)費(fèi)，至少需要3名學(xué)生報(bào)名才能開(kāi)課。
因?yàn)槲业霓k公地方還有很大空間，所以我在桌面上搭建了一個(gè)“迷你工廠”，專門用于高級(jí)PLC技術(shù)的定制培訓(xùn)。由于缺少硬件，我很難編寫出復(fù)雜的順序邏輯和接口例程，所以我花了大量時(shí)間尋找培訓(xùn)所需的模擬硬件和軟件。然而，我所找到的大多數(shù)軟硬件都很貴，而且沒(méi)有反映出我需要強(qiáng)調(diào)的技術(shù)。
在迷你工廠（見(jiàn)圖1）里，我用帶有轉(zhuǎn)位索引的花紋傳送帶、擒縱器、刻度盤以及具有拿放功能的氣動(dòng)裝置搭建了一款訓(xùn)練機(jī)，通過(guò)它講授一些高級(jí)概念，例如自動(dòng)順序控制、零件跟蹤和配方管理。
除了圖1中顯示的由Allen-Bradley CompactLogix PLC控制的區(qū)域外，在左側(cè)還有一臺(tái)Siemens S7-300，以及一個(gè)帶有容器、泵和閥門的過(guò)程控制區(qū)。PLC可以通過(guò)電纜和插頭連接到任何一臺(tái)訓(xùn)練機(jī)上。

圖1　迷你工廠
建立這個(gè)高級(jí)培訓(xùn)演示意味著我的書面材料里必須涵蓋這些高級(jí)技術(shù)。除了在Automation Training公司的課程里講授不同PLC平臺(tái)的指令集外，我還為Automation NTH（一家位于田納西州納什維爾附近的工程和系統(tǒng)集成公司）的實(shí)習(xí)生、工程師及客戶授課。Automation NTH有一個(gè)名為“NTH大學(xué)”的培訓(xùn)項(xiàng)目，為其內(nèi)部員工提供培訓(xùn)。其中一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的培訓(xùn)課程是利用一個(gè)傳送帶和氣動(dòng)推料器以及幾個(gè)傳感器和一個(gè)可移動(dòng)料倉(cāng)來(lái)講授如何搭建PLC應(yīng)用程序。講授這門課需要撰寫和完善文件實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，這也增加了在培訓(xùn)中動(dòng)手操作設(shè)備的價(jià)值，學(xué)生很喜歡這門課。
Automation NTH為我制作了PLC訓(xùn)練機(jī)，如圖2所示。講授這些課程需要我編寫介紹高新技術(shù)的資料，這樣學(xué)生就可以學(xué)習(xí)到實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中使用的技術(shù)。一般來(lái)說(shuō)，學(xué)生對(duì)他們?cè)谠O(shè)施中使用的特定平臺(tái)感興趣。因此，培訓(xùn)課程通常針對(duì)特定平臺(tái)的指令系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)，相應(yīng)的練習(xí)也需同步。典型的訓(xùn)練機(jī)都配有按鈕、指示燈、電位器和儀表，學(xué)生編寫的程序可以與它們相連接。

圖2　PLC訓(xùn)練機(jī)
圖2顯示，Automation NTH的訓(xùn)練機(jī)有一個(gè)內(nèi)置的艾倫–布拉德利觸摸屏操作員界面（Allen-Bradley PanelView Plus HMI）。訓(xùn)練機(jī)上有緊急停止按鈕、循環(huán)啟動(dòng)按鈕和循環(huán)停止按鈕，以及一根連接訓(xùn)練機(jī)與傳送帶的電纜。此外，訓(xùn)練機(jī)上還有多色指示器，可用于模擬堆棧指示燈。
在編寫了PLC編程通用方法手冊(cè)之后，我意識(shí)到大多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)需要了解特定平臺(tái)的信息。我為Allen-Bradley ControlLogix平臺(tái)的Automation NTH培訓(xùn)課程創(chuàng)建了一個(gè)硬件，當(dāng)我構(gòu)建自己的一些訓(xùn)練機(jī)時(shí)，我把它也擴(kuò)展到了SLC和MicroLogix。
自搬家以來(lái)，已經(jīng)有幾個(gè)學(xué)生來(lái)到我的學(xué)校參加定制培訓(xùn)課。其中一個(gè)學(xué)生用的是之前展示的迷你工廠，還有幾個(gè)學(xué)生用的是我自己做的訓(xùn)練機(jī)。雖然我不具有Automation NTH那樣的制造能力，但我已經(jīng)能夠在Allen-Bradley MicroLogix 1400平臺(tái)上搭建自己的多個(gè)訓(xùn)練機(jī)。
我在設(shè)計(jì)訓(xùn)練機(jī)時(shí)考慮到了幾個(gè)重要的條件。我需要它們比市面上能買到的訓(xùn)練機(jī)便宜。除了購(gòu)買PLC的費(fèi)用，訓(xùn)練機(jī)的成本大部分是按鈕和指示器的接線成本與勞動(dòng)力成本。
我找到了幾款便宜的觸摸屏，并將其安裝在我的訓(xùn)練機(jī)上進(jìn)行了評(píng)估。我決定不把按鈕連接到主面板上，而是把它們做成一個(gè)配件。我編寫了一個(gè)帶有64個(gè)按鈕和指示器的7in（1in=25.4mm）彩色觸摸屏程序，還制作了用于顯示和修改64個(gè)整數(shù)和32個(gè)實(shí)數(shù)或浮點(diǎn)數(shù)的屏幕，如圖3所示。

圖3　帶有堆棧指示燈模擬器、HMI、蜂鳴器、緊急停止（E-Stop）按鈕和電源按鈕的訓(xùn)練機(jī)
我的新訓(xùn)練機(jī)有緊急停止按鈕、帶有MCR（Master Control Relay，主控繼電器）的電源按鈕和堆棧指示燈模擬器。工業(yè)機(jī)械使用這些裝置，它們?cè)谂cPLC程序連接時(shí)非常重要，并為我提供了講授實(shí)際應(yīng)用的機(jī)會(huì)。
我還將一根電纜連接到訓(xùn)練機(jī)上，以便它與外部設(shè)備連接，如按鈕或指示燈配件。正如我前面提到的，在建造我的迷你工廠之前，我研究了訓(xùn)練機(jī)和模擬器，發(fā)現(xiàn)學(xué)校和工廠使用的大多數(shù)產(chǎn)品都很貴。
最終我找到了一些在歐洲使用的工廠模擬器，這些模擬器具有可編程控制器功能。一家名為Fischertechnik的公司在一個(gè)9V直流系統(tǒng)上建造了一個(gè)帶有控制器的建筑“玩具”，它還建造了一個(gè)24V的系