在现代工业自动化中，PLC（可编程逻辑控制器）已广泛用于控制各种输出设备，如继电器、接触器线圈、继电器驱动的 TRIAC（交流晶闸管）输出等。故障排除是确保系统运行稳定性和高效性的关键操作，但当涉及到由 TRIAC 驱动的交流输出设备时，传统的测量方法可能会带来一些困惑。本文将探讨在这种情况下如何进行有效的故障排除，分析漏电流的影响，并详细解释如何准确测量和诊断问题。

1. 传统输出设备故障排除方法

在大多数离散 PLC 系统中，输出设备的故障排除过程非常简单。以继电器输出为例，当继电器触点关闭时，应该测得 0 V 电压，而当触点打开时，测得的电压则应接近全源电压。例如，对于 120 VAC 或 24 VDC 系统，在继电器输出的“开”状态下，电压表读数应为源电压；在“关”状态下，应显示 0 V。对于 TRIAC 驱动的交流输出，理论上也应遵循类似的规则，但由于 TRIAC 的工作原理和固态特性，可能导致一些令人困惑的仪表读数。

2. TRIAC 输出和传统继电器输出的区别

TRIAC（双向晶闸管）是一种固态开关，它能在交流电源下起到类似继电器触点的作用。与传统的机械继电器不同，TRIAC 没有活动部件，因此具有极高的开关寿命，但也伴随着一些特性，如电压降和漏电流。具体而言，TRIAC 在关闭状态下从未完全“断开”，而是保持一定的漏电流，这就导致了测试时可能会测得一些“中间”电压，而不是理想的 0 V 或源电压。

3. TRIAC 的工作原理与电压读数

TRIAC 在电路中并非完全“开”或“关”。它在“开”状态下提供非常低的电阻，而在“关”状态下提供极高的电阻，这使得其在两个状态之间快速切换时，能有效控制电流的流动。当 TRIAC 工作时，会产生一个小的电压降，这个电压降会使电流通过电路时产生功耗和热量。

如何测试 TRIAC 输出

使用万用表对 TRIAC 输出进行测试时，测试步骤如下：

1. 将万用表的交流电压表引线放置在输出端子和交流线路的中性点（N）之间。

2. 将输出端子置于 ON 状态。此时，仪表应该显示接近 24 VAC 或 120 VAC 的电压（具体取决于系统电压）。

3. 将输出端子置于 OFF 状态时，仪表应该测得一个略高于电源电压一半的电压值，而不是 0 V。这个值通常会在 24 V 或 120 V 系统中有所不同，可能会在 60 V 到 112 V 之间，具体取决于漏电流和仪表的内阻。

4. 漏电流的影响

漏电流是导致这种“中间电压”的主要原因。对于常见的 TRIAC 设备，当 TRIAC 关闭时，它会保持一个非常小的电流，通常在几微安到几毫安之间。例如，BT136（4A 额定 TRIAC）的数据表规定，当 TRIAC 处于断态时，漏电流可能在 0.1 mA 到 0.5 mA 之间。由于漏电流较小，但仍然存在，因此测量时电压并不会完全降至 0 V，而是呈现一个中间值。

计算漏电流的影响

考虑到测量的电压为 112 V，我们可以根据万用表的内阻（假设为 20 MΩ）来计算漏电流。根据欧姆定律，漏电流的大小为：

$$I = \frac{V}{R} = \frac{112 \, V}{20 \times 10^6 \, \Omega} = 5.6 \, \mu A$$

通过这种计算，可以知道即使在 TRIAC 输出断开时，电流依然会流动，并且通过仪表的电阻，这种微弱的漏电流产生的电压降会导致仪表测得不为 0 V 的电压读数。

5. 电压降与电阻的关系

电压降的大小与电流通过的电阻值密切相关。在 TRIAC 关闭时，漏电流通过万用表内阻形成电压降。对于大多数数字万用表，内阻通常在 10 MΩ 到 20 MΩ 之间。根据这一内阻，计算出的电流范围为微安级别，因此即使设备已经关闭，万用表仍可能显示一定的电压。

如何避免误判故障

当测量到 TRAC 输出端子处于“OFF”状态时，若测量值显示为 112 V，而理应为 0 V时，技术人员可能会误认为 TRIAC 输出有故障。事实上，这种电压值并不一定表明设备出现了问题。相反，这可能是由于线圈开路，漏电流通过万用表内阻所致。

为了确保故障诊断准确，可以采取以下措施：

1. 确保测试时 PLC 输出端子确实处于 OFF 状态。

2. 考虑万用表的内阻对测量结果的影响。

3. 若电压测量值接近预期值但略高，可以进一步使用负载电阻来排除漏电流对测量结果的干扰。

6. 优化与扩展

为了准确判断 TRIAC 输出的状态，技术人员可以采取以下优化措施：

1. 使用更高阻值的负载电阻：在负载线圈上并联一个电阻器（比如 5000 至 10000 Ω），可以有效减少漏电流的影响，帮助电压值更接近于 0 V。

2. 使用更精准的测试工具：高精度的电压表可以减少内阻对测试结果的影响，尤其是在小电流情况下。

3. 分析数据表：确保了解 TRIAC 的漏电流规格，尤其是在低电压或低负载情况下的表现。

结语

通过了解 TRIAC 的工作原理和漏电流特性，技术人员可以更加准确地判断 PLC 系统中由 TRIAC 驱动的交流输出设备的故障，而不至于因漏电流导致的“中间电压”而误判故障。正确的故障排除技巧和测试方法不仅能提高诊断效率，也能确保设备长期稳定运行。