PLC控制器开关量I／O接口模块工作原理及常见故障的处理.doc

PLC控制器开关量IO接口模块工作原理及常见故障的处理?42?铝镁通讯2006年1PLC控制器开关量I/O接口模块工作原理及常见故障的处理马万胜(中国铝业青海分公司,青海大通810108)摘要:奉文针对PLC可蝙程序控制嚣开关量I/0接口模块常见故障进行分析.并在此基础上提出对故障的处理方法.关键调-PLC控制嚣;开关量;1/O接口1前言现代企业自动化控制系统中,PLC可编程序控制器的使用非常广泛,作为PLC控制系统对工业设备或生产过程的监测与控制的各类PLC开关量I/O接口模块的使用量,在整个PLC接口模块中占据了约80%左右,同时,针对PLC控制系统故障而言,90%以上是由于其开关量I/O接口模块故障所致,为此要保障PLC控制系统的良好运行,节约PLC备件费用,掌握对其开关量I/O接口模块故障的处理显得尤为重要.2PLC各种开关量输入接口模块工作原理工业现场输入PLC控制器的开关量信号类型很多,如操作按钮,转换开关,限位开关,继电器等有触点开关器件的触点及各种无触点开关器件.它们所连接的电源可以是交流,也可以是直流.PLC控制器开关量输入接口模块的基本功能就是接收各种外部装置或过程的开关信号,并将其转换成PLC的CPU所需要的信号电平,在转换过程中,为保证现场输入信号的正确及PLC不受外部的干扰,还需要进行输入信号滤波,保护和信号隔离等处理.PLC控制器开关量输入接口模块可分为直流输入接口模块,交流输入接口模块和交值流输入接口模块三种(见图1,图2,图3).2.1PLC开关量直流输入接口模块工作原理图1为直流输入模块接口电路,当外部开关闭合时,直流电源接至输入端子IN和COM两端,经R,c组成的限流和滤波电路,进入光电耦合器输入端,经过光电耦合器将外部开关的状态转换为相应的电流信号送入其内部电路,由内部电路将这一电流信号转换为PLC的CPU能够识别的电信号.光电耦合器不但起着信号转换作用,同时还起到了将此接口模块的外部电路于其内部电路在电气上进行隔离,从而确保了内部电路的电气安全.IN;圈l互流输入撰块接口电路2.2PLC开关量交流输入接口模块工作原理图2为交流输入模块接口电路,当外部开关闭合时,交流电源接至输入端子IN和COM两端,经R1,C组成的限流和滤波电路,被送入整流桥,整流桥将交流变为直流,在交流输入端的元件Z是浪涌电流吸收器件,可承受严重的瞬间高压冲击,对模块的内部电路进行保护.其余部分工作情况同直流输入接口模块相同.图2交流输入横块接口电路2.3PLC开关量交/直流输入接口模块工作原理图3为交/直流输入模块接口电路,开关量交/2006年Nol铝镁通讯?43?直流输入接口模块外接电源可为直流,也可为交流,其电路形式类似于开关量直流输入接口模块,两者的不同之处在于,在开关量交/直流输入接口模块电路中的光电耦合器采用了双向导通型光电耦合管,因此其外接电源既可采用交流,也可采用直流.田3交/直流输入模块接口电路3PLC各种开关量输出接12模块工作原理与PLC控制器开关量输出接口模块相连接的工业现场的执行元件是很多的.如接触器,指示灯,电磁阀,电机起动器,报警器或数码管等.这些元件所采用的电源可以是直流,也可以是交流.PLC开关量输出接口模块的基本功能就是接收PLC中CPU送来的输出数字信号,并把它转换成外部操作机构所能接受的驱动信号,实现对外部设备的开关控制.具体说来它的主要功能是隔离,电平转换和功率驱动.所谓隔离是指将PLC内部输出的数字信号与外部控制信号隔离,以提高PLC抗干扰能力和保护其内部电路元件;电平转换是指将CPU送出的标准电平信号转换为驱动电路所需要的控制电平;功率驱动是对控制信号的放大输出.PIC控制器开关量输出接口模块可分为继电器输出接口模块,晶体管输出接口模块,固态继电器输出接口模块三种(见图4,图5,图6).3.1PLC继电器输出接口模块工作原理图4为继电器输出模块接口电路,该模块用其内部继电器的常开触点输出控制外部电路的得电和失电.由CPU送来的输出控制信号经输出模块内田4继电器输出模块接口电路部电路接受并放大,驱动内部继电器,使其常开触点闭合,接通外部设备及电源,达到控制目的.这种模块由于采用继电器触点输出控制方式,外部电源即可采用直流也可采用交流电源.3.2PLC晶体管输出接口模块工作原理图5为晶体管输出模块接口电路,该模块用其内部晶体管T的饱和导通和截至状态来控制外部电路的得电和失电.由CPU送来的输出控制信号经光电耦合管送至晶体管T的基极,使T饱和导通,从而与其外部外部控制负载RL形成回路.这种模块采用集电极开路输出形式,外部电源只能采用直流.围5晶体臂输出模块接口电路3.3PLC晶体管输出接口模块工作原理图6为固态继电器输出模块接口电路,该模块采用本身带有光电隔离和输出保护的固态继电器(SSR)组成输出电路,其外部电源常采用交流电源.由CPU送来的控制信号经其内部电路放大,驱动固态继电器导通,从而与外部负载形成回路.圈6固态继电器输出模块接口电路4PLC控制器开关量I/0接口模块常见故障的处理通过上述分析和日常对开关量I/O可口模块的修理经验,可得出对PLC控制器开关量I/O接口模块常见故障的处理方法,见表1.?44?铝镁通讯2006年No1裹1PLc控制器开关量I/O接口横块常见故障的处理方法接口模块类型常见故障处理方法输入信号指示灯亮.PLC接收不到输入信号光电隔离管击穿,更换直流输入接口模块(图1)电容C击穿,更换输入信号指示灯不亮,PLC接收不列输入信号光电隔离管断路.更换输入信号指示灯亮,但PLC接收不到输入信号光电隔离管击穿,更换交流输入接口模块(图2)限流电阻R1断路,更换输入信号指示灯不亮.PLC接收不到输入信号整流桥损坏,更换光电隔离管断路,更换输入信号指示灯亮,PLC接收不到输入信号电容C击穿.更换交/直流输入接口模块(图3)双向光电隔离管击穿,更换限流电阻R1断路.更换输入信号指示灯不亮.PLC接收不到输入信号双向光电隔离管断路.更换LED指示灯亮.PLC无输出RD熔断器损坏,更换继电器K损坏.更换继电器输出接口模块(图4)LED指示灯不亮,PLC无输出晶体管T损坏,更换输出端0Lrr失控常得电继电器K常开触点粘连.更换LED指示灯亮,PLC无输出RD熔断器损坏,更换晶体管输出接口模块(图5)稳压管WZ击穿,更换LED指示灯不亮,PLC无输出光电隔离管断路.更换晶体管T损坏,更换LED指示灯亮.PLC无输出RD熔断器损坏,更换固态继电器输出接口模块(圈6)LED指示灯不亮,PLC无输出固态继电器SSR损坏,更换5结束语PLC控制器的开关量I/O接口模块在PLC控制系统中易发生故障,但只要掌握其工作原理,修复还是比较容易的,而且修复成本很低,可节约大量维修费用,降低I/O备件库存,对企业PLC控制系统的正常平稳运行有很大的帮助.参考文献:1宋德玉主编可编程序控制器原理及应用系统设计技术北京:冶金工业出版社,1999(上接第54页)该设备的使用状况,工作状态等心中有数,并根据运行记录提出适当的确认间隔,企业计量主管部门也可以通过抽查或审阅确认记录来制定相应的检定/校准周期,如果出现失准,损坏等影响其正常工作时,其计量确认责任人应马上提请重新确认.总的来讲,对于用于质检,审验,量传等场合的测量设备,它的使用者(或监督使用者)应该是其计量确认责任人;对用于工艺控制中监测参数的计量检测设备,它的维护者(或责任人)是其计量确认责任人.具体实施计量确认的人可能没有能力对其确认的设备进行检定或校准,但他必须能拿出授权机构签发的证书报告和国颁规程或工艺图纸等计量要求,并有测量验证记录显示二者是相符的.或者说从设备标识上的计量确认责任人的姓名和确认时间期限,能够追溯对该设备进行计量确认的全过程,而不仅仅是其检定/校准过程.当然,从国内现出版的针对ISO10012:2003测量管理体系标准的贯标学习资料中看,常把计量确认归纳为校准,检定(Verification实际是验证的意思),比对,调整,