本發(fā)明專利技術(shù)公開一種具有故障診斷能力的數(shù)字量采集電路，包括待采集信息的觸點(diǎn)型開關(guān)，所述觸點(diǎn)型開關(guān)連接有信號采集電路A和信號采集電路B，以及根據(jù)兩條信號采集電路輸出結(jié)果判斷采集過程是否異常的故障判斷系統(tǒng)。本發(fā)明專利技術(shù)利用兩路采集電路同時對同一個對象進(jìn)行信號采集，根據(jù)兩路獲得的采集信號是否相同或相異來判斷當(dāng)前采集電路是否有存在故障，從而提前做出預(yù)防措施，達(dá)到提高自診覆蓋率的目的。本發(fā)明專利技術(shù)的數(shù)字量采集電路，不但能夠完成正常信號采集，而且一旦出現(xiàn)硬件隨機(jī)失效，該采集電路能夠智能的給出相應(yīng)的故障狀態(tài)輸出，以達(dá)到故障診斷，導(dǎo)向安全處理以確保系統(tǒng)安全功能的完整性。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種信號采集電路，具體涉及一種能夠識別被采集設(shè)備信號故障的數(shù)字量采集電路。
技術(shù)介紹
在工業(yè)控制系統(tǒng)(如DCS或PLC)中，各級設(shè)備的啟動、停止，過程控制、物理量門限狀態(tài)，故障報(bào)警等開關(guān)信號的狀態(tài)對整個系統(tǒng)的運(yùn)行與安全具有重要影響，對這些裝置開關(guān)量信號的采集與記錄也顯得尤為重要。因此，通常需要設(shè)計(jì)一種開關(guān)量信號采集卡，來對這些信號進(jìn)行采集并上報(bào)，使得主控系統(tǒng)可以根據(jù)采集到的信號狀態(tài)做出相應(yīng)的控制保護(hù)輸出，使得整個DCS系統(tǒng)處于安全狀態(tài)。基于現(xiàn)場開關(guān)量信號與DCS控制系統(tǒng)的安全隔離，已及信號采集電平轉(zhuǎn)換的必要性等，目前業(yè)界最常見的數(shù)字量采集電路通常是使用光耦或 者繼電器類器件實(shí)現(xiàn)對開關(guān)量信號的采集。如圖I所示，使用光耦進(jìn)行開關(guān)信號采集的基本原理如下，其對開關(guān)狀態(tài)信號的采集是通過施加查詢電源(Veiwil)來實(shí)現(xiàn)的，開關(guān)閉合時光耦前級二極管導(dǎo)通，根據(jù)光耦的工作原理，光耦后級三極管輸出電路將也會導(dǎo)通，從而采集到低電平信號，反之，開關(guān)的斷開則會使得光耦后級三極管輸出電路不導(dǎo)通，則采集到聞電平 目號。但是上述數(shù)字量采集電路由于不可避免的硬件隨機(jī)失效所導(dǎo)致的安全功能喪失，如查詢電源限流電路失效開路，或者光耦前端二極管失效開路等情況。這些問題的存在對于普通的過程工業(yè)應(yīng)用來說，基本能夠滿足設(shè)計(jì)功能，但是對于具有高可靠性和高安全性要求的核電控制保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用來說，由于有極高的可靠性與安全性要求，整個系統(tǒng)必須使用完善的自診斷措施以保證系統(tǒng)安全指標(biāo)的達(dá)成，一旦通用的數(shù)字量采集電路子功能塊出現(xiàn)硬件失效，DCS系統(tǒng)將無法獲取現(xiàn)場的開關(guān)量采集狀態(tài)，即喪失控制保護(hù)系統(tǒng)功能，這對于核電站控制保護(hù)系統(tǒng)來說將是不可接受的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)字量采集電路不能實(shí)現(xiàn)故障診斷的問題，本專利技術(shù)提供一種即能夠?qū)Σ杉娐愤M(jìn)行故障診斷又能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字量采集的電路。具體方案如下一種具有故障診斷能力的數(shù)字量采集電路，包括待采集信息的觸點(diǎn)型開關(guān)，其特征在于，所述觸點(diǎn)型開關(guān)連接有信號采集電路A和信號采集電路B，以及根據(jù)兩條信號采集電路輸出結(jié)果判斷采集過程是否異常的故障判斷系統(tǒng)。優(yōu)選方案為所述信號采集電路A和信號采集電路B分別為光耦信號采集電路，其中信號采集電路A中的光耦A(yù)內(nèi)的二極管D3反向端通過保護(hù)二極管Dl、電阻R2與觸點(diǎn)型開關(guān)連接，二極管D3的正向端通過電阻Rl與24V查詢電源電壓連接，光耦A(yù)內(nèi)三極管Ql的集電極輸出采集信號DI1_A并與故障判斷系統(tǒng)連接，三極管Ql的發(fā)射極接地；信號采集電路B中的光耦B內(nèi)的二極管D4的正向端通過穩(wěn)壓二極管D2、電阻Rl與電源電壓連接，二極管D4的反向端通過電容Cl、電阻R2與觸點(diǎn)開關(guān)連接，光耦B中三極管Q2的集電極輸出采集信號DI1_B并與故障判斷系統(tǒng)連接，三極管Q2的發(fā)射極接地。優(yōu)選方案為所述光耦A(yù)內(nèi)三極管Ql和光耦B內(nèi)的三極管Q2的集電極分別通過電阻R3和電阻R4與識別電壓連接。為實(shí)現(xiàn)自我檢測所述故障判斷系統(tǒng)在DI1_A和DI1_B輸出的信號相同時判定為故障狀態(tài)，而DI1_A和DI1_B輸出信號互為相反時判定為正常狀態(tài)。本專利技術(shù)利用兩路采集電路同時對同一個對象進(jìn)行信號采集，根據(jù)兩路獲得的采集信號是否相同或相異來判斷當(dāng)前采集電路是否有存在故障，從而提前做出預(yù)防措施，達(dá)到提高自診覆蓋率的目的。本專利技術(shù)的數(shù)字量采集電路，不但能夠完成正常信號采集，而且一旦出現(xiàn)硬件隨機(jī)失效，該采集電路能夠智能的給出相應(yīng)的故障狀態(tài)輸出，以達(dá)到故障診斷，導(dǎo)向安全處理以確保系統(tǒng)安全功能的完整性。附圖說明 圖I現(xiàn)有技術(shù)中光稱數(shù)子量米集電路不意圖；圖2本專利技術(shù)的帶有診斷功能的數(shù)字量采集電路示意圖。具體實(shí)施例方式如圖2所示，本專利技術(shù)中數(shù)字量采集裝置對外采集觸點(diǎn)型開關(guān)，并通過兩路信號采集電路信號采集電路A和信號采集電路B進(jìn)行同一個觸點(diǎn)型開關(guān)信號的采集，兩路信號采集電路將采集到的信號分別輸送到故障判斷系統(tǒng)中，故障判斷系統(tǒng)根據(jù)兩路信號采集電路輸出的結(jié)果判斷采集過程是否存在異常，因此一旦出現(xiàn)故障就能夠及早發(fā)現(xiàn)并處理。兩路信號采集電路的具體連接關(guān)系為信號采集電路A和信號采集電路B分別為光耦信號采集電路，其中信號采集電路A中的光耦A(yù)內(nèi)的二極管D3反向端通過保護(hù)二極管D1、電阻R2與觸點(diǎn)型開關(guān)連接，二極管D3的正向端通過電阻Rl與電源電壓連接，光耦A(yù)內(nèi)三極管Ql的集電極輸出采集信號DI1_A并與故障判斷系統(tǒng)連接，三極管Ql的發(fā)射極接地；信號采集電路B中的光耦B內(nèi)的二極管D4的正向端通過穩(wěn)壓二極管D2、電阻Rl與24V查詢電源電壓連接，電源電壓采用24V可作為采集現(xiàn)場觸點(diǎn)開關(guān)信號的查詢電源，以驅(qū)動光耦內(nèi)二極管D3和二極管D4的前端，二極管D4的反向端通過電容Cl、電阻R2與觸點(diǎn)開關(guān)連接，光耦B中三極管Q2的集電極輸出采集信號DI1_B并與故障判斷系統(tǒng)連接，三極管Q2的發(fā)射極接地。光耦A(yù)內(nèi)三極管Ql和光耦B內(nèi)的三極管Q2的集電極分別通過電阻R3和電阻R4與識別電壓連接，識別電壓為3. 3V，給故障判斷系統(tǒng)中的數(shù)字部分提供電源，這里作為DI1_A和DI1_B電平電源。本專利技術(shù)中米集信號DI1_A和米集信號DI1_B輸出的信號相同時為故障狀態(tài)，而DI1.A和DI1_B輸出信號互為相反時為采集正常狀態(tài)。本專利技術(shù)利用光耦A(yù)和光耦B構(gòu)成采集電路，分別對同一路通道的信號進(jìn)行采集。電路中的Dl為保護(hù)二極管，用以保護(hù)當(dāng)采集端被誤接入電源引腳時流入的大電壓信號，本專利技術(shù)中通道部分能夠承受最大±40V的信號。如圖2所示，光耦A(yù)和光耦B分別采用MO⑶213芯片，當(dāng)觸點(diǎn)型開關(guān)閉合時，電源電流通過Rl分別流入光耦A(yù)內(nèi)部二極管D3的正向端和D2 二極管的反向端，由于觸點(diǎn)型開關(guān)閉合，因此電流很容易通過光耦A(yù)內(nèi)部的正向二極管D3，再經(jīng)過Dl 二極管和觸點(diǎn)型開關(guān)最后流回到電源負(fù)端，形成一個完整的電源回路。當(dāng)D2 二極管的反向耐壓達(dá)到一定程度時，大于光耦A(yù)內(nèi)部二極管D3正向端此時的電壓時，理論上電源電流不會擊穿D2 二極管，形成第二條回路。因此可以判斷出此時，DI1_A信號由于光耦A(yù)流過足夠的電流和電壓而導(dǎo)致后級發(fā)生翻轉(zhuǎn)，因而為由于電流在D2處被阻隔掉，因此沒有足夠的電流和電壓穿過光耦B，光耦后級不會發(fā)生翻轉(zhuǎn)，繼續(xù)維持為上拉“I”。相反，當(dāng)觸點(diǎn)型開關(guān)斷開時，電源信號通過Rl同樣分別流入光耦A(yù)內(nèi)部二極管D3的正向端和D2 二極管的反向端，此時由于觸點(diǎn)型開關(guān)斷開，因此即便電源信號通過光耦內(nèi)部二極管D3，D1 二極管和R2后仍然無法形成回路流回電源負(fù)端，只能更加趨向于通過D2反向端形成回路；當(dāng)D2 二極管的反向耐壓小于電源電壓時，電源信號將可以擊穿D2，流過光耦B最后形成完整的回路，流回到電源負(fù)端。本專利技術(shù)中故障判斷系統(tǒng)是根據(jù)信號采集電路A和信號采集電路B輸出的DI1_A和 DI1_B的閉合和斷開兩種狀態(tài)來判斷是否存在故障，即DI1_A和DI1_B的信號在正常工作時均處在互為相反的狀態(tài)，只有當(dāng)通道采集異常時，導(dǎo)致光耦后端發(fā)送信號異常的翻轉(zhuǎn)，才出現(xiàn)DI1_A和DI1_B處在相同狀態(tài)的情況。故障判斷系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)見表一。表一 DI 1_A和DI 1_B的信號狀態(tài)表 采集電路狀態(tài)觸點(diǎn)狀態(tài)~ DI I—ADI I—B 處理措施 正常閉合OI閉合狀態(tài)數(shù)據(jù)有效 IO斷開狀態(tài)數(shù)據(jù)有效 III通道故障，數(shù)據(jù)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種具有故障診斷能力的數(shù)字量采集電路，包括待采集信息的觸點(diǎn)型開關(guān)，其特征在于，所述觸點(diǎn)型開關(guān)連接有信號采集電路A和信號采集電路B，以及根據(jù)兩條信號采集電路輸出結(jié)果判斷采集過程是否異常的故障判斷系統(tǒng)。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：程康，伍希，李熊，唐慶，周飛，高超，張春雷，
申請(專利權(quán))人：北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司，中國廣東核電集團(tuán)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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