某型試驗機水配重系統排故分析

李劍

摘 要：文章針對實際工作中的一起故障現象進行分析，通過對PLC輸出端電路以及外線路分析，闡述工程設計中的注意事項。

關鍵詞：PLC；雙向晶閘管；故障

1 引言

某型試驗機因試飛科目需要，加裝了一套水配重系統。該系統設計采用可編程控制器PLC為數據采集與控制的核心控制單元，實時采集系統流量、壓力、開關、液位、燃油消耗等信號，自動調節重心到要求位置，同時系統具有緊急調節功能、應急調節功能和遠程監控功能。

水配重系統在進行地面通電驗證系統調節方式優先級時，發生輔泵系統調節故障。針對故障現象對電氣改裝線路圖及PLC內部原理進行分析，得出故障產生原因是由于PLC內部結構和外線路控制端連線問題。本文將PLC控制故障進行分析說明，為后續使用PLC設計電路時提供參考。

2 原因分析

2.1 故障現象說明

水配重系統優先級試驗內容為驗證3種調節方式優先級是否正確，即應急調節>緊急調節>正常調節。應急調節由直控開關控制，當打開直控開關后，不論系統在任何調節方式都應轉為應急調節，隨后系統自動完成對兩個輔泵的控制調節過程。應急調節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，當水配重系統進行正常調節時，打開直控開關，飛機直流28V電通過直控開關，將繼電器J2吸合，其觸點A1與A2閉合，此時28V電通過二極管將繼電器J1吸合，則PLC電源的24V+掉電，系統不通過PLC的內部程序進行控制，此時其他泵停止工作。但輔泵1（Y1）、輔泵2（Y3）通過J3、J4延時繼電器的外線路，來控制這兩個輔泵的工作狀態。以上控制原理是系統完成正常調節轉為應急調節的工作過程。

地面試驗實際操作直控開關后，出現的故障現象是： PLC控制模塊的工作指示燈未熄滅，兩臺輔泵未按繼電器控制方式工作，系統正常模式轉應急模式未啟動成功。

圖1 應急調節外線路與PLC線路圖

2.2 故障分析：

根據接線圖分析，出現故障的原因可能有：

（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端在轉換時有電壓串入。

依據上述分析的故障原因，進行線路排查，最終確定原因2的可能性很大。針對PLC控制模塊的輸出單元內部線路進行分析，本系統采用三菱系列的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器件是光控雙向晶閘管，虛線框內是PLC 內部的輸出電路，線框外右側為外部用戶連接線，各個輸出點對應的輸出電路均相同。

圖2中，T 為光控雙向晶閘管（兩個晶閘管反向并聯）；LED 指示輸出點的狀態；R2， C 構成阻容吸收保護電路；FU 為熔斷器。

圖2 PLC輸出端內部原理圖

輸出端工作原理為：當對應于T 的內部繼電器的狀態為1 時，發光二極管導通發光，同時輸出指示燈LED 點亮，表示該輸出點接通；當對應T 的內部繼電器的狀態為0 時，T 不導通，此時LED 不亮。雙向晶閘管為無觸點開關，無論外接電源極性如何，都能使雙向晶閘管T 導通，使負載得電，輸出的負載電源可以根據負載的需要選用直流或交流電源。雙向晶閘管響應時間介于晶體管型與繼電器型之間。

由圖1電路圖可以看出，當直控開關閉合時，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對所有泵控制的切斷；支路2為：J3繼電器的B2、B3觸點，J4繼電器的B2、B3觸點，由于J3、J4繼電器為延時吸合120S的時間繼電器，故Y1、Y3的輸出接線端在4min內，一直存在28V。

根據圖2所示，Y端出現28V時，雙向晶閘管T 導通，由于雙向晶閘管響應時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的響應時間：支路1完成通路必須在J1、J2吸合后，即響應時間為2個繼電器動作時間之和，不大于21ms；支路2完成通路在雙向晶閘管T導通后，即響應時間不大于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混亂，以致系統出現上述故障現象。

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24V+。重新進行試驗內容，系統完成正常模式轉應急模式，上述故障現象排除。

3 結束語

綜上所述，這一起故障是由于對PLC內部線路的不了解，以及設計外線路時沒有考慮到元器件響應時間而導致，通過對PLC內部電路的分析，加深對可編程控制器的理解，在今后的工程設計中，可避免出現電源串電的設計缺陷。

參考文獻

[1]周萬珍，高鴻斌.PLC分析與設計應用[M].北京：電子工業出版社，2004.