CN106291167A - 一种一取一加诊断的功能安全数字量输入模块 - Google Patents

一种一取一加诊断的功能安全数字量输入模块 Download PDF

Info

Publication number
CN106291167A
CN106291167A CN201610596582.3A CN201610596582A CN106291167A CN 106291167 A CN106291167 A CN 106291167A CN 201610596582 A CN201610596582 A CN 201610596582A CN 106291167 A CN106291167 A CN 106291167A
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
diagnosis
takes
input module
digital quantity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610596582.3A
Other languages
English (en)
Inventor
俞凌
卢铭
鲁甜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BEIJING ANKONG TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
BEIJING ANKONG TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BEIJING ANKONG TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical BEIJING ANKONG TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201610596582.3A priority Critical patent/CN106291167A/zh
Publication of CN106291167A publication Critical patent/CN106291167A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/66—Testing of connections, e.g. of plugs or non-disconnectable joints
    • G01R31/67—Testing the correctness of wire connections in electric apparatus or circuits

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

一种一取一加诊断的功能安全数字量输入模块，其电磁兼容满足IEC61131‑2和IEC61326的要求，诊断电路需要诊断I/O通路的DC fault，漂移和振动故障，DC fault包含stuck‑at 0故障，stuck‑at 1故障以及任意信号线之间的短路故障，诊断电路可以实现通路间的串扰诊断，诊断电路与采集通路具有独立性，满足低需求模式和高需求模式对诊断测试间隔的要求，能够诊断外部开关连线短路或者连线断路的故障。其包括信号采样电路、通路保护电路、模拟开关、信号调理电路、A/D转换电路、诊断电路，信号采样电路、通路保护电路、模拟开关、信号调理电路、A/D转换电路依次电连接后接入微处理器MCU，诊断电路连接到模拟开关。

Description

一种一取一加诊断的功能安全数字量输入模块
技术领域
本发明属于工业过程控制和安全仪表***的技术领域，尤其涉及一种一取一加诊断的功能安全数字量输入模块。
背景技术
目前针对功能安全数字量输入通路的设计结合IEC61508要求，需要如下：
1、电磁兼容满足IEC61131-2和IEC61326的要求；
2、诊断电路需要诊断I/O通路的DC fault，漂移和振动故障，DC fault包含stuck-at 0故障，stuck-at 1故障以及任意信号线之间的短路故障；
3、诊断电路可以实现通路间的串扰诊断；
4、诊断电路与采集通路的独立性；
5、满足低需求模式和高需求模式对诊断测试间隔的要求；
6、需要诊断外部开关连线短路或者连线断路的故障。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种一取一加诊断的功能安全数字量输入模块，其电磁兼容满足IEC61131-2和IEC61326的要求，诊断电路需要诊断I/O通路的DC fault，漂移和振动故障，DC fault包含stuck-at 0故障，stuck-at 1故障以及任意信号线之间的短路故障，诊断电路可以实现通路间的串扰诊断，诊断电路与采集通路具有独立性，满足低需求模式和高需求模式对诊断测试间隔的要求，能够诊断外部开关连线短路或者连线断路的故障。
解决上述问题的技术方案是：这种一取一加诊断的功能安全数字量输入模块，其包括信号采样电路、通路保护电路、模拟开关、信号调理电路、A/D转换电路、诊断电路，信号采样电路、通路保护电路、模拟开关、信号调理电路、A/D转换电路依次电连接后接入微处理器MCU，诊断电路连接到模拟开关。
本发明不仅采集了外部信号，同时可以判断外部开关连线故障，简单易行，电磁兼容满足IEC61131-2和IEC61326的要求，诊断电路需要诊断I/O通路的DC fault，漂移和振动故障，DC fault包含stuck-at 0故障，stuck-at 1故障以及任意信号线之间的短路故障，诊断电路可以实现通路间的串扰诊断，诊断电路与采集通路具有独立性，满足低需求模式和高需求模式对诊断测试间隔的要求，能够诊断外部开关连线短路或者连线断路的故障。
附图说明
图1是根据本发明的一取一加诊断的功能安全数字量输入模块的电路方框图。
图2是外部开关串并电阻示意图。
图3是信号采样电路的电路图。
图4是诊断电路的电路图。
具体实施方式
如图1所示，这种一取一加诊断的功能安全数字量输入模块，其包括信号采样电路、通路保护电路、模拟开关、信号调理电路、A/D转换电路、诊断电路，信号采样电路、通路保护电路、模拟开关、信号调理电路、A/D转换电路依次电连接后接入微处理器MCU，诊断电路连接到模拟开关。
本发明不仅采集了外部信号，同时可以判断外部开关连线故障，简单易行，电磁兼容满足IEC61131-2和IEC61326的要求，诊断电路需要诊断I/O通路的DC fault，漂移和振动故障，DC fault包含stuck-at 0故障，stuck-at 1故障以及任意信号线之间的短路故障，诊断电路可以实现通路间的串扰诊断，诊断电路与采集通路具有独立性，满足低需求模式和高需求模式对诊断测试间隔的要求，能够诊断外部开关连线短路或者连线断路的故障。
另外，信号采样电路、通路保护电路还连接一个开关，开关属于双端输入的触点，该一取一加诊断的功能安全数字量输入模块采集外部干接点开关量信号。
另外，外部干接点开关量信号的组态为四种状态，分别为正常采集常开触点、正常采集常闭触点、带外部连线诊断的常开触点、带外部连线的常闭触点，这几种不同组态方式下，信号采样电路根据采集电压判断外部开关状态以及外部连线是否存在连线的危险失效。
另外，信号调理电路由运放和分压电阻组成，提高信号稳定性并且满足A/D电路采集范围的要求。
另外，A/D转换电路通过一片12bit分辨率的A/D转换芯片实现，通过MCU来处理各种信号。
另外，如图2所示，组态为并联一个电阻或者串联一个电阻的方式。
另外，如图3所示，信号采样电路包括第一电阻(R1)、第二电阻
(R2)，通路保护电路包括第一保险管(F1)、第一二极管(D1)，第一保险管(F1)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)串联后接地，第一二极管
(D1)的负极连接在第一保险管和第一电阻之间且正极接地。
另外，第一电阻(R1)的两端的电压分别为VA、VB，如果VA/VB的范围是则信号采样电路是没有故障的。
另外，如图4所示，诊断电路由六个测试模式组成，模拟开关、信号调理电路、A/D转换电路的诊断，通过这六个诊断电压的诊断，满足采集电路全量程诊断的要求，包括DC-fault、漂移和振动。
在本发明中还包含了采集电压的过压、欠压监控电路，这些故障避免模式为产品的功能安全提供了基础，同时满足功能安全提出的多项EMC技术指标。
通过合理的PCB布线，分别让各个通路之间不交叉，尽量避免PCB走线带来的信号串扰故障。
本发明的功能安全用数字量输入模块的采集，根据不同组态方式，判断外部开关的状态和外部连线是否存在故障，考虑采集通路中可能存在的精度误差和线缆的误差，总结采集电压范围如表1所示。
表1
本发明的功能安全用数字量输入量信号的采集电路，通路间串扰的诊断方法是，其中一个通路从“0”到“1”变化，判断其他7个通道是否受到影响。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。本领域的普通技术人员应该理解，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种一取一加诊断的功能安全数字量输入模块，其特征在于：其包括信号采样电路、通路保护电路、模拟开关、信号调理电路、A/D转换电路、诊断电路，信号采样电路、通路保护电路、模拟开关、信号调理电路、A/D转换电路依次电连接后接入微处理器MCU，诊断电路连接到模拟开关。
2.根据权利要求1所述的一取一加诊断的功能安全数字量输入模块，其特征在于：信号采样电路、通路保护电路还连接一个开关，开关属于双端输入的触点，该一取一加诊断的功能安全数字量输入模块采集外部干接点开关量信号。
3.根据权利要求2所述的一取一加诊断的功能安全数字量输入模块，其特征在于：外部干接点开关量信号的组态为四种状态，分别为正常采集常开触点、正常采集常闭触点、带外部连线诊断的常开触点、带外部连线的常闭触点，这几种不同组态方式下，信号采样电路根据采集电压判断外部开关状态以及外部连线是否存在连线的危险失效。
4.根据权利要求3所述的一取一加诊断的功能安全数字量输入模块，其特征在于：信号调理电路由运放和分压电阻组成，提高信号稳定性并且满足A/D电路采集范围的要求。
5.根据权利要求4所述的一取一加诊断的功能安全数字量输入模块，其特征在于：A/D转换电路通过一片12bit分辨率的A/D转换芯片实现，通过MCU来处理各种信号。
6.根据权利要求5所述的一取一加诊断的功能安全数字量输入模块，其特征在于：组态为并联一个电阻或者串联一个电阻的方式。
7.根据权利要求6所述的一取一加诊断的功能安全数字量输入模块，其特征在于：信号采样电路包括第一电阻(R1)、第二电阻(R2)，通路保护电路包括第一保险管(F1)、第一二极管(D1)，第一保险管(F1)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)串联后接地，第一二极管(D1)的负极连接在第一保险管和第一电阻之间且正极接地。
8.根据权利要求7所述的一取一加诊断的功能安全数字量输入模块，其特征在于：第一电阻(R1)的两端的电压分别为VA、VB，如果VA/VB的范围是则信号采样电路是没有故障的。
9.根据权利要求8所述的一取一加诊断的功能安全数字量输入模块，其特征在于：诊断电路由六个测试模式组成，模拟开关、信号调理电路、A/D转换电路的诊断，通过这六个诊断电压的诊断，满足采集电路全量程诊断的要求，包括DC-fault、漂移和振动。
CN201610596582.3A 2016-07-26 2016-07-26 一种一取一加诊断的功能安全数字量输入模块 Pending CN106291167A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610596582.3A CN106291167A (zh) 2016-07-26 2016-07-26 一种一取一加诊断的功能安全数字量输入模块

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610596582.3A CN106291167A (zh) 2016-07-26 2016-07-26 一种一取一加诊断的功能安全数字量输入模块

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106291167A true CN106291167A (zh) 2017-01-04

Family

ID=57652588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610596582.3A Pending CN106291167A (zh) 2016-07-26 2016-07-26 一种一取一加诊断的功能安全数字量输入模块

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106291167A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107145103A (zh) * 2017-05-22 2017-09-08 上海自动化仪表有限公司 基于数字量输入的诊断装置
CN111398794A (zh) * 2020-03-31 2020-07-10 苏州汇川技术有限公司 数字量输入信号检测电路及电梯控制器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120146663A1 (en) * 2008-02-01 2012-06-14 Thomas Bruce Meagher Input Channel Diagnostics
CN102916689A (zh) * 2012-11-12 2013-02-06 北京广利核***工程有限公司 一种具有故障诊断能力的数字量采集电路
CN102970029A (zh) * 2012-11-06 2013-03-13 北京广利核***工程有限公司 一种高安全性数字量信号采集电路
CN202837372U (zh) * 2012-09-25 2013-03-27 上海微频莱机电科技有限公司 一种电压检测电路
CN203012501U (zh) * 2012-11-12 2013-06-19 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 一种多用途可诊断的信号采集模块
CN103728907A (zh) * 2014-01-20 2014-04-16 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 一种可诊断的多类型信号采集模块

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120146663A1 (en) * 2008-02-01 2012-06-14 Thomas Bruce Meagher Input Channel Diagnostics
CN202837372U (zh) * 2012-09-25 2013-03-27 上海微频莱机电科技有限公司 一种电压检测电路
CN102970029A (zh) * 2012-11-06 2013-03-13 北京广利核***工程有限公司 一种高安全性数字量信号采集电路
CN102916689A (zh) * 2012-11-12 2013-02-06 北京广利核***工程有限公司 一种具有故障诊断能力的数字量采集电路
CN203012501U (zh) * 2012-11-12 2013-06-19 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 一种多用途可诊断的信号采集模块
CN103728907A (zh) * 2014-01-20 2014-04-16 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 一种可诊断的多类型信号采集模块

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107145103A (zh) * 2017-05-22 2017-09-08 上海自动化仪表有限公司 基于数字量输入的诊断装置
CN111398794A (zh) * 2020-03-31 2020-07-10 苏州汇川技术有限公司 数字量输入信号检测电路及电梯控制器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107526041A (zh) 电池检测电路和电池管理***
CN102890185B (zh) 用于列车供电***的接地漏电流检测装置
CN203241494U (zh) 直流***交流串电及绝缘故障监测选线装置
CN104133149B (zh) 一种电压采集线线束检测装置
CN103135038A (zh) 直流***交流串电及绝缘故障监测选线方法
CN109314488A (zh) 太阳能电池串的故障诊断方法以及故障诊断装置
CN203012501U (zh) 一种多用途可诊断的信号采集模块
CN102346478A (zh) 一种汽车整车控制器数据采集的故障检测电路及检测方法
CN106443146A (zh) 一种主从***故障检测处理***
CN207780132U (zh) 一种智能网联汽车的信号处理模块
CN205665317U (zh) 电缆对地参数测试仪
CN106291167A (zh) 一种一取一加诊断的功能安全数字量输入模块
CN206331127U (zh) 实时监测检波器状态的节点式地震勘探仪器
CN102710248A (zh) 一种电压隔离采集电路
CN102830369B (zh) 多路隔离本质安全型电源输出故障识别方法
CN106199458A (zh) 一种电源检测电路
CN106772560A (zh) 实时监测检波器状态的节点式地震勘探仪器及控制方法
CN103529353B (zh) 排线检测方法及排线检测***
CN103575467B (zh) 发动机电子机油压力传感器检测线束
CN109839561A (zh) 一种具有状态检测功能的开关信号采集电路
CN108037446A (zh) 一种锂电池参数检测管理***
CN207897182U (zh) 一种led故障监测电路及仪表
CN208607349U (zh) 一种用于cvt二次电压测试装置的电流分析诊断装置
CN210005663U (zh) 一种断电式漏电指示装置
CN107167678A (zh) 一种多功能模拟信号采集电路

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170104