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故障排除PLC交流模块中的TRIAC输出

作者: 浮思特科技2024-06-18 13:59:46

  在大多数离散PLC系统中,故障排除输出设备的过程相当简单。如果输出端子工作正常,那么在‘关闭’时应测量到0V,在‘开启’时应测量到全源电压。这对于数字和继电器输出是正确的,对于由TRIAC驱动的交流输出也应如此,但在这些情况下,可能会出现一些混乱的电表读数。

  电压表是电气故障排除技术人员最有用的工具。快速读数可以区分开路和闭路,并帮助识别故障点——通常只需一两次读数。工业控制电路的一大优点是电压读数通常为0V或全源电压(控制电路通常为24VDC或120VAC)。

  电压表很少显示部分电压下降,但有时会发生。其中一个罕见的情况是对交流输出设备(如接触器线圈或电磁阀)进行故障排除。如果其中一个120VAC输出连接到PLC模块上的继电器输出,闭合的继电器触点应发送120V,打开的触点应发送0V。因此,故障排除人员应在输出设备上读到相同的电压,以判断问题出在设备、布线还是PLC本身。

  当这些线圈设备连接到TRIAC交流输出(有时简称为‘交流输出’)时,坏线圈上的读数可能会显示在100V到120V之间的不合理范围内。

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  直觉反应可能会认为如果PLC输出提供的电压过低,那么它是故障的,必须更换。但要注意!正如我们将看到的,这种读数实际上可能表明输出设备内部的导线断开,而TRIAC本身可能是完好的。

  什么是TRIAC?

  该术语指代一种固态设备,称为交流三端双向可控硅或TRIAC。这是一种由PLC的小控制电压激活的基于硅的开关。从某种意义上说,它就像一个用于交流负载的晶体管(如mosfet)。它在激活时确实有少量电压降,因此电流水平通常比继电器电路稍有限制。然而,由于没有移动部件,只要使用得当,它们的开关寿命几乎是无限的。

  与所有固态设备一样,TRIAC永远不会完全‘开’或‘关’。电阻仅在非常低的情况下切换以向输出设备供电,或在非常高的情况下节流输出设备的电流流动。当端子通电时,这种非常低但可测量的电阻会导致微小的电压降,因此会产生功率损耗和热量。

  如何测试TRIAC输出

  要进行简单的万用表TRIAC交流输出测试,将AC电压表的引线置于输出端子和交流线路的中性线(N)之间。

  将输出端子调至开启状态。电压表应读出24或120VAC,具体取决于所使用的系统。

  现在,将输出端子调至关闭状态。电压应读出比半供应电压稍高(不是0V)。很难确定确切的预期值,因为并非所有TRIAC和电表具有相同的电阻。

  但是为什么会读出一些中间电压水平呢?因为固态设备中的漏电流问题。

  漏电流问题

  对于大多数常见的TRIAC,‘漏电流’指的是制造商保证的TRIAC关闭时可能出现的电流范围。这一数量极小;例如,额定电流为4A的BT136的规格书提供了关态电流量,即漏电流。

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  关态TRIAC电阻

  在此应用示例中,范围为0.1mA至0.5mA,施加电压为600V。较小的施加电压自然会导致较小的漏电流。计算等效的关态电阻值将得出6MΩ至1.2MΩ的范围。

  牢记这一数值,技术人员在故障排除打开线圈的设备并测量线圈上的电压为112V时,期望看到0V。PLC端子被确认关闭,但仍有112V。这是否意味着输出坏了?

  将TRIAC表示为串联电路

  由于线圈断开,万用表一连接时就完成了电路。这一点点漏电流通过电表,记录了电压,但这112V是合理的测量值吗?

  标准的数字万用表的内部电阻在10MΩ到20MΩ之间。大多数优质工具会更接近20MΩ。如果测量电压为112V,内部电阻为20MΩ,电流约为5.6微安。

  回到PLC,TRIAC必须降8V。考虑到5.6微安的漏电流,等效电阻约为1.5MΩ。根据规格书,这适合于该TRIAC。

  对于120VAC电源,电压值大约在80-110V之间,对于24VAC电源,大约在20-23V之间(电源电压越小,漏电流越小,电表电压降越小)。

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  什么会改变电压降?

  一些因素会导致测量的电压有所不同。

  首先,电表电阻较低会降低测量的电压(复习串联电路电压分压的概念)。

  如果输出端子实际上是开启的,即使线圈坏了,电压也会是120V。在决定故障之前,请确保端子是关闭的。

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  如果线圈是正常的,其电阻将远低于电表,不超过几百欧姆。在这种情况下,根据规格书,即使绝对最大漏电流应小于0.5mA,因此对于500Ω线圈,电压降应小于0.25V。在正常线圈的情况下,故障排除过程更接近于继电器输出的预期。

  如果该测量值非常重要,可以在线圈并联一个电阻。如果该值大约是线圈的10倍(可能是5,000到10,000Ω),则不会显著影响电路的电流消耗,但电阻会远低于TRIAC本身,因此在端子关闭时,打开线圈的测量电压将更接近0。

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