在大多數離散PLC系統中,故障排除輸出設備的過程相當簡單。如果輸出端子工作正常,那么在‘關閉’時應測量到0V,在‘開啟’時應測量到全源電壓。這對于數字和繼電器輸出是正確的,對于由TRIAC驅動的交流輸出也應如此,但在這些情況下,可能會出現一些混亂的電表讀數。
電壓表是電氣故障排除技術人員最有用的工具。快速讀數可以區分開路和閉路,并幫助識別故障點——通常只需一兩次讀數。工業控制電路的一大優點是電壓讀數通常為0V或全源電壓(控制電路通常為24VDC或120VAC)。
電壓表很少顯示部分電壓下降,但有時會發生。其中一個罕見的情況是對交流輸出設備(如接觸器線圈或電磁閥)進行故障排除。如果其中一個120VAC輸出連接到PLC模塊上的繼電器輸出,閉合的繼電器觸點應發送120V,打開的觸點應發送0V。因此,故障排除人員應在輸出設備上讀到相同的電壓,以判斷問題出在設備、布線還是PLC本身。
當這些線圈設備連接到TRIAC交流輸出(有時簡稱為‘交流輸出’)時,壞線圈上的讀數可能會顯示在100V到120V之間的不合理范圍內。
直覺反應可能會認為如果PLC輸出提供的電壓過低,那么它是故障的,必須更換。但要注意!正如我們將看到的,這種讀數實際上可能表明輸出設備內部的導線斷開,而TRIAC本身可能是完好的。
什么是TRIAC?
該術語指代一種固態設備,稱為交流三端雙向可控硅或TRIAC。這是一種由PLC的小控制電壓激活的基于硅的開關。從某種意義上說,它就像一個用于交流負載的晶體管(如mosfet)。它在激活時確實有少量電壓降,因此電流水平通常比繼電器電路稍有限制。然而,由于沒有移動部件,只要使用得當,它們的開關壽命幾乎是無限的。
與所有固態設備一樣,TRIAC永遠不會完全‘開’或‘關’。電阻僅在非常低的情況下切換以向輸出設備供電,或在非常高的情況下節流輸出設備的電流流動。當端子通電時,這種非常低但可測量的電阻會導致微小的電壓降,因此會產生功率損耗和熱量。
如何測試TRIAC輸出
要進行簡單的萬用表TRIAC交流輸出測試,將AC電壓表的引線置于輸出端子和交流線路的中性線(N)之間。
將輸出端子調至開啟狀態。電壓表應讀出24或120VAC,具體取決于所使用的系統。
現在,將輸出端子調至關閉狀態。電壓應讀出比半供應電壓稍高(不是0V)。很難確定確切的預期值,因為并非所有TRIAC和電表具有相同的電阻。
但是為什么會讀出一些中間電壓水平呢?因為固態設備中的漏電流問題。
漏電流問題
對于大多數常見的TRIAC,‘漏電流’指的是制造商保證的TRIAC關閉時可能出現的電流范圍。這一數量極小;例如,額定電流為4A的BT136的規格書提供了關態電流量,即漏電流。
關態TRIAC電阻
在此應用示例中,范圍為0.1mA至0.5mA,施加電壓為600V。較小的施加電壓自然會導致較小的漏電流。計算等效的關態電阻值將得出6MΩ至1.2MΩ的范圍。
牢記這一數值,技術人員在故障排除打開線圈的設備并測量線圈上的電壓為112V時,期望看到0V。PLC端子被確認關閉,但仍有112V。這是否意味著輸出壞了?
將TRIAC表示為串聯電路
由于線圈斷開,萬用表一連接時就完成了電路。這一點點漏電流通過電表,記錄了電壓,但這112V是合理的測量值嗎?
標準的數字萬用表的內部電阻在10MΩ到20MΩ之間。大多數優質工具會更接近20MΩ。如果測量電壓為112V,內部電阻為20MΩ,電流約為5.6微安。
回到PLC,TRIAC必須降8V。考慮到5.6微安的漏電流,等效電阻約為1.5MΩ。根據規格書,這適合于該TRIAC。
對于120VAC電源,電壓值大約在80-110V之間,對于24VAC電源,大約在20-23V之間(電源電壓越小,漏電流越小,電表電壓降越小)。
什么會改變電壓降?
一些因素會導致測量的電壓有所不同。
首先,電表電阻較低會降低測量的電壓(復習串聯電路電壓分壓的概念)。
如果輸出端子實際上是開啟的,即使線圈壞了,電壓也會是120V。在決定故障之前,請確保端子是關閉的。
如果線圈是正常的,其電阻將遠低于電表,不超過幾百歐姆。在這種情況下,根據規格書,即使絕對最大漏電流應小于0.5mA,因此對于500Ω線圈,電壓降應小于0.25V。在正常線圈的情況下,故障排除過程更接近于繼電器輸出的預期。
如果該測量值非常重要,可以在線圈并聯一個電阻。如果該值大約是線圈的10倍(可能是5,000到10,000Ω),則不會顯著影響電路的電流消耗,但電阻會遠低于TRIAC本身,因此在端子關閉時,打開線圈的測量電壓將更接近0。
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