李劍

摘 要：文章針對(duì)實(shí)際工作中的一起故障現(xiàn)象進(jìn)行分析，通過對(duì)PLC輸出端電路以及外線路分析，闡述工程設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：PLC；雙向晶閘管；故障

1 引言

某型試驗(yàn)機(jī)因試飛科目需要，加裝了一套水配重系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用可編程控制器PLC為數(shù)據(jù)采集與控制的核心控制單元，實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)流量、壓力、開關(guān)、液位、燃油消耗等信號(hào)，自動(dòng)調(diào)節(jié)重心到要求位置，同時(shí)系統(tǒng)具有緊急調(diào)節(jié)功能、應(yīng)急調(diào)節(jié)功能和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。

水配重系統(tǒng)在進(jìn)行地面通電驗(yàn)證系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式優(yōu)先級(jí)時(shí)，發(fā)生輔泵系統(tǒng)調(diào)節(jié)故障。針對(duì)故障現(xiàn)象對(duì)電氣改裝線路圖及PLC內(nèi)部原理進(jìn)行分析，得出故障產(chǎn)生原因是由于PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外線路控制端連線問題。本文將PLC控制故障進(jìn)行分析說明，為后續(xù)使用PLC設(shè)計(jì)電路時(shí)提供參考。

2 原因分析

2.1 故障現(xiàn)象說明

水配重系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)試驗(yàn)內(nèi)容為驗(yàn)證3種調(diào)節(jié)方式優(yōu)先級(jí)是否正確，即應(yīng)急調(diào)節(jié)>緊急調(diào)節(jié)>正常調(diào)節(jié)。應(yīng)急調(diào)節(jié)由直控開關(guān)控制，當(dāng)打開直控開關(guān)后，不論系統(tǒng)在任何調(diào)節(jié)方式都應(yīng)轉(zhuǎn)為應(yīng)急調(diào)節(jié)，隨后系統(tǒng)自動(dòng)完成對(duì)兩個(gè)輔泵的控制調(diào)節(jié)過程。應(yīng)急調(diào)節(jié)的外部控制電路圖如圖1所示。圖1中，J1為J210-J1N型繼電器，J2為J320-D1A型繼電器，J3、J4為T020-120s型繼電器。

電路圖分析：按圖1連接線路，當(dāng)水配重系統(tǒng)進(jìn)行正常調(diào)節(jié)時(shí)，打開直控開關(guān)，飛機(jī)直流28V電通過直控開關(guān)，將繼電器J2吸合，其觸點(diǎn)A1與A2閉合，此時(shí)28V電通過二極管將繼電器J1吸合，則PLC電源的24V+掉電，系統(tǒng)不通過PLC的內(nèi)部程序進(jìn)行控制，此時(shí)其他泵停止工作。但輔泵1（Y1）、輔泵2（Y3）通過J3、J4延時(shí)繼電器的外線路，來控制這兩個(gè)輔泵的工作狀態(tài)。以上控制原理是系統(tǒng)完成正常調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)為應(yīng)急調(diào)節(jié)的工作過程。

地面試驗(yàn)實(shí)際操作直控開關(guān)后，出現(xiàn)的故障現(xiàn)象是： PLC控制模塊的工作指示燈未熄滅，兩臺(tái)輔泵未按繼電器控制方式工作，系統(tǒng)正常模式轉(zhuǎn)應(yīng)急模式未啟動(dòng)成功。

圖1 應(yīng)急調(diào)節(jié)外線路與PLC線路圖

2.2 故障分析：

根據(jù)接線圖分析，出現(xiàn)故障的原因可能有：

（1）繼電器J1或J2未能正常工作；

（2）PLC控制模塊的24V+端與輸出COM端在轉(zhuǎn)換時(shí)有電壓串入。

依據(jù)上述分析的故障原因，進(jìn)行線路排查，最終確定原因2的可能性很大。針對(duì)PLC控制模塊的輸出單元內(nèi)部線路進(jìn)行分析，本系統(tǒng)采用三菱系列的PLC控制模塊，其輸出單元為雙向晶閘管方式，內(nèi)部原理圖如圖2。

在雙向晶閘管輸出電路中，輸出電路采用的開關(guān)器件是光控雙向晶閘管，虛線框內(nèi)是PLC 內(nèi)部的輸出電路，線框外右側(cè)為外部用戶連接線，各個(gè)輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸出電路均相同。

圖2中，T 為光控雙向晶閘管（兩個(gè)晶閘管反向并聯(lián)）；LED 指示輸出點(diǎn)的狀態(tài)；R2， C 構(gòu)成阻容吸收保護(hù)電路；FU 為熔斷器。

圖2 PLC輸出端內(nèi)部原理圖

輸出端工作原理為：當(dāng)對(duì)應(yīng)于T 的內(nèi)部繼電器的狀態(tài)為1 時(shí)，發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光，同時(shí)輸出指示燈LED 點(diǎn)亮，表示該輸出點(diǎn)接通；當(dāng)對(duì)應(yīng)T 的內(nèi)部繼電器的狀態(tài)為0 時(shí)，T 不導(dǎo)通，此時(shí)LED 不亮。雙向晶閘管為無觸點(diǎn)開關(guān)，無論外接電源極性如何，都能使雙向晶閘管T 導(dǎo)通，使負(fù)載得電，輸出的負(fù)載電源可以根據(jù)負(fù)載的需要選用直流或交流電源。雙向晶閘管響應(yīng)時(shí)間介于晶體管型與繼電器型之間。

由圖1電路圖可以看出，當(dāng)直控開關(guān)閉合時(shí)，28V電分為兩條通路通過，支路1為：J1、J2吸合后，將PLC控制模塊的輸入電源端（24V電）斷開，此通路完成PLC對(duì)所有泵控制的切斷；支路2為：J3繼電器的B2、B3觸點(diǎn)，J4繼電器的B2、B3觸點(diǎn)，由于J3、J4繼電器為延時(shí)吸合120S的時(shí)間繼電器，故Y1、Y3的輸出接線端在4min內(nèi)，一直存在28V。

根據(jù)圖2所示，Y端出現(xiàn)28V時(shí)，雙向晶閘管T 導(dǎo)通，由于雙向晶閘管響應(yīng)時(shí)間介于晶體管型與繼電器型之間，可通過比較支路1與支路2的響應(yīng)時(shí)間：支路1完成通路必須在J1、J2吸合后，即響應(yīng)時(shí)間為2個(gè)繼電器動(dòng)作時(shí)間之和，不大于21ms；支路2完成通路在雙向晶閘管T導(dǎo)通后，即響應(yīng)時(shí)間不大于6ms。因此，在PLC電源輸入端未完成斷電情況下，Y1、Y3端電壓已經(jīng)串至PLC控制器的COM1端，而COM1端與PLC控制器的24V+端，外線路有并線連接，導(dǎo)致PLC的24V電壓端一直存在28V電壓，使得PLC控制器工作程序出現(xiàn)混亂，以致系統(tǒng)出現(xiàn)上述故障現(xiàn)象。

2.3 故障排除

將PLC的輸出端COM1與PLC電源輸入的24V+端并線取消，并將COM1端另外接至電源點(diǎn)24V+。重新進(jìn)行試驗(yàn)內(nèi)容，系統(tǒng)完成正常模式轉(zhuǎn)應(yīng)急模式，上述故障現(xiàn)象排除。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，這一起故障是由于對(duì)PLC內(nèi)部線路的不了解，以及設(shè)計(jì)外線路時(shí)沒有考慮到元器件響應(yīng)時(shí)間而導(dǎo)致，通過對(duì)PLC內(nèi)部電路的分析，加深對(duì)可編程控制器的理解，在今后的工程設(shè)計(jì)中，可避免出現(xiàn)電源串電的設(shè)計(jì)缺陷。

參考文獻(xiàn)

[1]周萬(wàn)珍，高鴻斌.PLC分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.