数字量输出通道自诊断检测电路、检测装置及检测方法与流程

本发明涉及工业控制的技术领域，尤其涉及一种工业控制行业分布式控制系统的技术领域，更具体地，涉及一种数字量输出通道自诊断检测电路、检测装置及检测方法。

背景技术：

在工业控制领域，尤其是对系统安全性要求较高的核电dcs(英文全称distributedcontrolsystem，中文翻译为分布式控制系统)中，系统可用率一般要求达到99.99％，而提高系统各方面的自诊断覆盖率是提高可用率的重要措施，所以研究dcs中输出通道的自诊断设计对本领域技术人员显得非常重要。

例如，中国专利申请号为cn201610730083.9的专利申请中公开了一种基于fpga的数字量输出通道自检系统，该自检系统包括：驱动开关管和环回采集电路相连，fpga通过光电隔离器分别与驱动开关管和环回采集电路相连，形成自检通道；能够解决提供多通道并行处理，实时检测故障，提高反应速度；自检脉冲宽度为动态自适应，最大限度减少自检对于通道正常输出的影响等技术问题。

但是发明人在实现本发明的过程中发现，上述现有技术并未对诊断电路内部的具体结构进行说明和改进。如图1和图2所示的现有技术中分别为湿接点、干接点类型数字输出通道具体的检测电路。图1对应的数字通道中湿接点输出(对外提供电压)检测电路中存在以下技术问题：为了达到通道电源(48v+)与数字电路地(3v3gnd)之间的隔离，需要光耦或其它的隔离电路，这样就增加了电路的复杂程度。图2对应的数字通道中干接点输出(不对外提供电压，只提供触点)检测电路中存在以下技术问题：由于查询电源在板卡外部接入，所以检测电路无法形成回路，无法使用查询电源的电路进行通道自诊断。

因此，现有技术中的技术方案存在：只能用于湿接点输出类型的监测，不能用于干接点输出通道的回读检测，并且还需要专门的隔离电路。

技术实现要素：

为了解决现有技术中没有简单、可靠检测数字量输出通道自诊断的技术方案，本发明提供一种数字量输出通道自诊断检测电路、检测装置及检测方法；能够使用简单、可靠地纯硬件检测电路、方法简化了数字量输出通道的自诊断电路设计，并能够同时适用于湿接点和干接点型数字量输出通道的自诊断。

本发明提供还提供一种数字量输出通道自诊断检测电路、检测装置及检测方法，能够通过简单的硬件检测电路、方法，实现隔离的要求。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案包括：

一方面，提供一种数字量输出通道自诊断检测电路，其特征在于，所述检测电路包括：

电磁继电器，所述电磁继电器设置成接收数字控制信号，并对外部电路输出经过电磁铁转换后的电信号；

其中，所述电磁继电器设置包括两组输出触点，一组触点作为干接点形成干结点输出支路，另一组触点连接至所述输入信号控制电路形成检测回读支路。

本发明实施例优选地，所述电磁继电器为多刀继电器，所述多刀继电器设置有两组输出触点，一组触点作为干接点形成干结点输出之路，另一组触点连接至所述输入信号控制电路形成检测回读支路。

本发明实施例优选地，所述检测回读支路还包括设置在所述另一组触点中第一触点和地之间的电阻元件，和设置成与所述另一组触点中第二触点连接的电源；并且输入信号控制电路从所述另一组触点中第一触点处获取所述继电器状态信息。

本发明实施例优选地，所述多刀继电器为双刀双掷继电器。

本发明实施例优选地，所述检测回读支路的输出端子固定设置在所述数字量输出通道自诊断检测电路板上。

本发明实施例优选地，所述电磁继电器中两组输出触点在所述电磁继电器内部被布局成完全电气隔离的状态。

本发明实施例优选地，所述继电器中的衔铁上由非导电物质组成，并且所述电磁继电器中两组输出触点与所述线圈之间的连接电路外部也设置有非导电物质。

另一方面，本发明还提供一种数字量输出通道自诊断检测装置，其特征在于，所述检测装置包括：

输入信号控制电路，用于接收数字量输出的控制信号；

输出信号控制电路，用于向被控制的工作电路输出控制信号；

以及与所述数据数字信号输出通道连接的数字量输出通道自诊断检测电路，所述自诊断检测电路为上述任意一种电路。

本发明实施例优选地，所述检测装置工作过程中，通过所述检测电路实时读取所述检测回读支路是否满足预定要求，并基于所述检测回读支路输出的信号，输出所述数字量输出通道是否良好的信号。

第三方面，本发明还提供一种数字量输出通道自诊断检测方法，其特征在于，所述数字量输出通道连接有如上述的数字量输出通道自诊断检测装置，所述检测方法包括：

对所述数字量输出通道自诊断检测装置进行上电，使得所述数字量输出通道自诊断检测装置输出信号；

从所述检测回读支路获取所述信号，并基于所述检测回读支路输出信号判断所述数据通道是否良好。

采用本发明实施例提供的上述技术方案，可以获得至少以下有益效果中的一种：

1、通过与继电器相连的两组触点上分别连接两组之路，一组触点用于干节点输出电压的查询，另一组触点形成检测回读支路，并基于所述检测回读支路输出信号判断所述数据通道是否良好；所以能够同时适用于湿接点和干接点型数字量输出自诊断。

2、通过与继电器相连的两组触点上分别连接两组之路，不需要增设其他额外的电路，可简化数字量输出通道自诊断电路的设计。

3、直接将继电器的两路输出触点布局成相互隔离，就可以实现数字量通道输出与输出控制电路的隔离。

发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书变得显而易见，或者通过实施本发明的技术方案而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。

附图说明

图1为现有技术中一种数字量输出湿节点类型电路的示意图；

图2为现有技术中一种数字量输出干结点类型电路的示意图；

图3为现有技术中一种继电器所在的控制装置的结构示意图；

图4为现有技术中一种利用继电器的触点动作延迟时间诊断及继电器线圈是否良好电路的示意图；

图5为本发明实施例提供的一种数字量输出通道自诊断检测装置的框图；

图6为本发明实施例提供的一种数字量输出通道自诊断检测电路的示意图；

图7为本发明实施例提供的一种数字量输出通道自诊断检测电路双刀双掷继电器的电路原理图；

图8为本发明实施例提供的一种数字量输出通道自诊断检测电路双刀双掷继电器的简化示意图；

图9本发明实施例提供的一种数字量输出通道自诊断检测电路双刀双掷继电器所在的控制装置的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种数字量输出通道自诊断检测方法的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，这些具体的说明只是让本领域普通技术人员更加容易、清晰理解本发明，而非对本发明的限定性解释；并且只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组控制器可执行指令的控制系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

下面通过附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细描述：

如背景技术中对图1和图2的说明，现有技术中存在只能用于湿接点输出类型的监测，不能用于干接点输出通道的回读检测，并且还需要专门的隔离电路。

另一种可能想到的检测方法是利用继电器的触点动作延迟时间，在线圈输入一个快速脉冲，然后利用检测电路检测后端是否有信号输出，一次判定线圈是否故障；具体地，如图图3、4所示，继电器所在的控制装置的原理为：继电器线圈的一次侧与低压电源对应的输入侧控制电路110连接，输入侧控制电路能够接收来自数字量输出通道的数字信号，使电器继电器120的电磁体128上电，电磁继电器120中的衔铁124与电磁铁相吸，然后电磁继电器120中的弹簧122被压缩，使电磁继电器120中触点相吸，这样输出侧的高压工作电路就可以导通，使得被输出侧控制电路被控对象(例如电机130)能够工作。然后在图4所示的电路中，向数字量输出通道和电磁继电器之间输入快速脉冲，利用检测电路检测后端是否有信号输出，判定判定线圈是否故障。但是这种方法只能够检测继电器线圈的故障，而继电器由众多单元组成，线圈只是一部分，所以此方法提供的手段对继电器的检测不完全。

如图5所示，本实施例提供一种数字量输出通道自诊断检测电路，该电路包括：

电磁继电器，设置成接收数字控制信号，并对外部电路输出经过电磁铁转换后的电信号；具体地，电磁继电器线圈010的输入端012、014设置成从dcs的处理器处接收数字量控制信号，经过电磁继电器之后，对外输出电磁铁转换后的电信号，例如给高压输出电路接通的电信号；

其中，电磁继电器设置包括两组输出触点020、030，一组触点020作为干接点形成干结点输出支路，另一组触点030连接至输入信号控制电路形成检测回读支路。

需要说明的是图5中触点的数量只是本发明实施例的一种情况，本领域普通技术人员还可以设置更多组触点，并且每组触点中出点的数量、每组出点的位置排布关系也可以根据需求选择相应的继电器。

本发明实施例优选地，电磁继电器为多刀继电器，多刀继电器即继电器的输出刀数大于1，如双刀双掷继电器、双刀单掷继电器、多刀多掷继电器。如图5所示，作为本实施例的一种实现方式，设置有大于两组的输出触点，如输出触点为020、030，一组触点020作为干接点形成干结点输出之路(042、044之间形成的输出电压采集电路)，另一组触点030连接至输入信号控制电路形成检测回读支路。具体地，检测回读支路包括设置在另一组触点中第一触点(图5中第二组输出触点030下方的触点)和地之间的电阻元件050，和设置成与另一组触点中第二触点(图5中第二组输出触点030上方的触点)连接的电源；并且输入信号控制电路从另一组触点中第一触点处(图5中第二组输出触点030下方的触点)和获取继电器状态信息。

如图7所示，本实施例中一种优选的双刀双掷继电器k7，图8为该双刀双掷继电器k7的简化示意图；该双刀双掷继电器k7中数字编号2、3、4为一组触点，组成了自诊断的检测电路，该双刀双掷继电器k7中数字编号5、6、7为一组触点，组成了作为输出支路；数字编号1、8为该电路的输入端子。

进一步优选地，检测回读支路的输出端子(分别与数字编号2、3、4连接的端子，即图7中左上角的位置)固定设置在所述数字量输出通道自诊断检测电路板上；这样除继电器本身外，只需简单的电路元器件即可构成回读检测电路；并且便于检测信号实时、稳定地传输。

需要说明的是，附图5和附图7只是本实施例检测电路的部分示意图，对于电路中刀数、掷数可以根据实际需求自行选择，并且检测电路中需要配置的其他电器元件，如电阻、电容或者和电感也可以根据实际需求进行选择；并且对于图5和图7中不同的电路部分，仍然可以根据实际需求进行选择；这些进一步设置的方案都属于本发明的保护范围。

优选地，本实施例提供的电磁继电器中两组输出触点在所述电磁继电器内部被布局成完全电气隔离的状态。具体地：继电器中的衔铁上由非导电物质(例如绝缘塑料)组成，并且所述电磁继电器中两组输出触点与所述线圈之间的连接电路外部也设置有非导电物质。

更具体地，如图9所示，电磁铁的输入侧310输入电信号之后，线圈响应该电信号，与衔铁相吸，并触发输出侧动触头326相吸，使得输出侧331、332组成的第一路输出形成回路，输出侧333、334组成的第二路输出形成回路。其中，继电器中的衔铁上由非导电物质组成，而输出侧331、332、333、334和动触头326之间的输出支路全部采用非导电物质(例如外部刷有绝缘油漆或者包裹绝缘塑料)包裹，形成单独隔离输出。

需要说明的是，图9只是一种简化的示意图，当本领域普通技术人员选择的继电器中刀数、掷数不同时，图9中的动触头326、输出侧的电路也相应不同，但是这些数量选择的变化，仍然是本发明的保护范围。

因此，本实施例借鉴了多刀继电器内部的隔离电路实现检测电路，不需要单独设置隔离电路。

如图6所述，另一方面，本实施例还提供一种数字量输出通道自诊断检测装置，该装置包括：

输入信号控制电路210，用于接收数字量输出的控制信号；

输出信号控制电路230，用于向被控制的工作电路输出控制信号；

以及与数据数字信号输出通道连接的数字量输出通道自诊断检测电路220，自诊断检测电路为图5中解释说明的数字量输出通道自诊断检测电路。

需要说明的是对应于数字量输出通道的数量，本实施例提供的数字量输出通道自诊断检测装置可以设置多个数字量输出通道自诊断检测电路。

如图10所示，本实施例还提供一种数字量输出通道自诊断检测方法，数字量输出通道连接上述数字量输出通道自诊断检测装置，该方法包括：

s100、数字量输出通道自诊断检测装置上电；

s200、数字量输出通道输出数字量控制信号，即给上述输入信号控制电路输入控制信号，使得自诊断检测电路进入工作状态；

s300、自诊断检测电路的继电器工作，即自诊断电路中的电磁继电器线圈接收低压电源，并将继电器中的触点保持在接通状态；

s400、从检测回读支路获取信号，并基于检测回读支路输出信号判断数据通道是否良好；即利用上述图5所示的数字量输出通道自诊断检测电路中回读之路是否能够读取到预定的电压和/或电流值，亦或检测回读支路是否有电信号，来判断数据通道是否良好。

采用本发明实施例提供的上述技术方案，可以获得至少以下有益效果中的一种：

1、通过与继电器相连的两组触点上分别连接两组之路，一组触点用于干节点输出电压的查询，另一组触点形成检测回读支路，并基于所述检测回读支路输出信号判断所述数据通道是否良好；所以能够同时适用于湿接点和干接点型数字量输出自诊断。

2、通过与继电器相连的两组触点上分别连接两组之路，不需要增设其他额外的电路，可简化数字量输出通道自诊断电路的设计。

直接将继电器的两路输出触点布局成相互隔离，就可以实现数字量通道输出与输出控制电路的隔离。

最后需要说明的是，上述说明仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，都可利用上述揭示的做法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和简单的替换等，这些都属于本发明技术方案保护的范围。