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Abstract

本发明涉及报警电路技术领域，特别涉及一种冗余供电失电报警方法及电路，借用电源指示LED发光管两端电压为固定值的特性，以此作为电压比较器的参考端+，采用分压电路将供电电压分压后接入比较器负端‑与参考端+进行比较，大于参考电压时输出有效，继电器吸合，指示供电正常，当分压后的电压值小于参考端电压时，电压比较器输出无效，继电器释放，指示电压不正常。本发明对供电电压识别精准，有固定门槛值，不仅能判断是否有电，还能识别电压是否在正常范围；供电回路采用任何品牌带熔断指示的保险端子供电时，保险熔断，均可正常报警。

Description

一种冗余供电失电报警方法及电路
技术领域
本发明涉及报警电路技术领域，特别涉及一种冗余供电失电报警方法及电路。
背景技术
目前DCS\PLC控制***信号转换***有分立元件导线连接和一体化配线两类。由于工业装置规模越来越大，***规模动辄成千上万，调试、维护工作量非常大，维修风险较高，因此一体化方案逐步变为工程主流，模块化的接线端子板在国内外DCS***中使用越来越普遍。
随着工业装置规模的扩大，DCS\PLC控制***规模也越来越大，由成千上万台仪表组成，单一设备器件失效风险越来越高，严重时可造成大规模产品质量问题，甚至发生重大生产事故、设备事故，严重威胁工业装置的正常运行和生产的稳定性。同时全社会从上到下越来越重视安全生产，重视员工生命安全。而装置的安全运行依赖各种连锁保护***，保护***正常工作的基础是有稳定的电源。因此对控制***的供电安全和品质要求越来越高。无论哪种模式，由于直流用电仪表太多，电源分断控制及保护成本较高，一般采用单台设备仅提供一路供电的模式。比如***中大量使用的安全栅、隔离器等仪表，一套装置会多达上万块，一组（8块或16块）共用一路电源也是常见，一般采用保险端子进行简单的过流保护和分断控制。一旦某台仪表偶发短路故障，会导致本组供电保险熔断，本组仪表全部失电。等操作人员发现生产发生大幅度波动，并联系到维修人员到场处理，已经造成不小的损失。保障仪表供电稳定和安全，对发生的故障进行及时预警，是过程控制***提出的新要求。
为了解决这个问题，对直流***的供电品质和稳定性的配置和监控，应满足3项基础要求：
1、冗余供电，每台设备提供两路直流电源输入，任何一路正常即可维持设备正常用电；
2、供电保护，包括过压保护、过流保护；
3、异常报警，包括欠压报警、失电报警。
传统模式下的失电报警电路，是采用直流继电器来完成。如附图1所示，将继电器线圈直接接到电源输入端，当直流供电接入时，继电器吸合，触点外引进行报警。
实践证明，受继电器电气特性限制，该方案存在较大缺陷。继电器动作与否无法与供电电压是否正常存在必然关系。以DC24V为例，因为继电器线圈的吸合电压大概在额定电压的50%~150%，约12V~35V。但低于20V时多数仪表已经不能正常工作，继电器的吸合代表不了电源正常；其次，继电器的维持电流较小，线圈电压在额定电压大于5%时，线圈仍能维持在吸合状态无法释放，也就是说，当供电电压由正常电压降低到5%时，该继电器可能仍然处在吸合状态，而用电设备已经失电。
后一种情况在近年多有发现，主要是因为机柜供电设计广泛使用带有熔断指示的保险端子。该端子内部增加了熔断指示电路，将LED发光管与限流电阻串联后并接到保险管上（如附图4），在熔丝熔断后，LED指示灯提示熔丝烧毁，为检修人员及时发现故障点带来极大方便。但是，该端子熔断后会有漏电流通过，导致熔丝熔断后出口电压不为0，继电器维持吸合状态。市面上24VDC带LED指示额的保险端子漏电流在1~8mA之间。同时，随着电子技术的进步，继电器的功耗越来越低，释放电压下限达到了额定电压的5%，这超过人们的认知范围，会造成失电报警功能失效，从而为***运行带来极大的安全隐患。
为此，本申请设计了一种冗余供电失电报警方法及电路，设计出简单的失压报警电路来准确判断电压是否满足用电设备要求，屏蔽供电回路的各种异常情况。
发明内容
本发明为了弥补现有技术中的不足，提供了一种冗余供电失电报警方法及电路。
一种冗余供电失电报警电路，包括单路供电失电报警电路和双路供电失电报警电路：
所述单路供电失电报警电路包括电压比较器，电压比较器为高精度电压比较器，失电检测点通过第一导向二极管接入电路中，限流电阻及基准&指示LED为电压比较器正端提供基准电压，检测电压通过第一分压电阻和第二分压电阻达到规定门槛值接入电压比较器负端；所述单路供电失电报警电路的第一冗余二极管连接有第一上拉电阻，第一上拉电阻用于本通道失电时提高参考端电位消除干扰；
所述双路供电失电报警电路包括双通道电压比较器，双通道电压比较器为高精度电压比较器，电源通过供电端子负端、第一供电端子正端和第二供电端子正端接入电路中，经过方形保险丝电源保险及压敏电阻、第二导向二极管、第三导向二极管、第五分压电阻、第三导向二极管、第三分压电阻、第四分压电阻、第二上拉电阻、第三上拉电阻、第一电源指示灯、第二电源指示灯接入双通道电压比较器的输入端，双通道电压比较器的输出端连接报警继电器，报警继电器包括第二继电器和第三继电器。
一种冗余供电失电报警方法，其特征在于：借用电源指示LED发光管两端电压为固定值的特性，以此作为电压比较器的参考端+，采用分压电路将供电电压分压后接入比较器负端-与参考端+进行比较，大于参考电压时输出有效，继电器吸合，指示供电正常，当分压后的电压值小于参考端电压时，电压比较器输出无效，继电器释放，指示电压不正常；调节分压电阻阻值即可控制失电报警的动作门槛；在继电器线圈配置续流二极管，防止线圈释放时产生的反向电动势损坏电压比较器。
进一步地，为了更好的实现本发明，当电路为单路供电失电报警电路时，具体方法为：
当本路供电电压高于门槛值时，电压比较器输出为低，第一继电器可正常吸合，触点闭合，指示供电电压正常；当电源电压低于门槛值时，电压比较器输出反转，第一继电器断开，触点断开，识别为失电会或电压低于规定限值。
进一步地，为了更好的实现本发明，当电路为双路供电失电报警电路时，具体方法为：
本电路可识别固定的电压门槛,电源电压高于门槛值时，双通道电压比较器输出为低，第二继电器和第三继电器可正常吸合，继电器触点闭合，识别供电电压正常；电源电压低于21V时，双通道电压比较器输出反转，第二继电器和第三继电器断开，继电器触点断开，识别为失电或电压低于规定限值。
本发明的有益效果是：
本发明采用电压比较器配合经过精确计算选用的电路参数，进行精准的电压判断，保证供电低于用电设备正常范围时能及时报警；利用LED发光二极管两端电压相对固定这一特性，电源指示LED同时作为比较器的基准电压参考端，大大简化了电路；利用共用输出电源为参考端配置上拉电阻，在本回路失电时仍可将参考端电位上拉到1.5V以上，大大提高了比较器的抗干扰能力；避开供电回路漏电流的影响。
本发明对供电电压识别精准，有固定门槛值，不仅能判断是否有电，还能识别电压是否在正常范围；供电回路采用任何品牌带熔断指示的保险端子供电时，保险熔断，均可正常报警。
附图说明
图1为传统模式下的失电报警电路图；
图2为本发明的单路供电失电报警电路原理图；
图3为本发明的双路供电失电报警电路原理图；
图4为带熔断指示的保险端子原理图；
图5为带熔断指示保险端子与本设计失电报警电路接驳原理图。
图中，
1、第一冗余二极管，2、第一导向二极管，3、第一上拉电阻，4、限流电阻，5、基准&指示LED，6、第一分压电阻，7、第二分压电阻， 8、电压比较器，9、第一续流二极管，10、第一继电器，11、供电端子负端，12、第一供电端子正端，13、第二供电端子正端，14、失电报警接线端子，15、电源保险，16、压敏电阻，17、第三分压电阻，18、第二继电器，19、第二续流二极管，20、第一电源指示灯、21、第四分压电阻，22、第三继电器，23、第三续流二极管，24、第二电源指示灯，25、双通道电压比较器，26、第二导向二极管，27、第五分压电阻，28、第二上拉电阻，29、第三导向二极管，30、第三分压电阻，31、第三上拉电阻，32、第二冗余二极管，33、继电器触点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
图1-图3为本发明的一种具体实施例，该实施例为一种冗余供电失电报警方法及电路，主要解决了采用简单器件组成的报警电路的电压判断问题。
借用电源指示LED发光管两端电压为固定值的特性，以此作为电压比较器的参考端（+），采用分压电路将供电电压分压后接入比较器负端（-）与参考端进行比较，大于参考电压时输出有效，继电器吸合，指示供电正常。当分压后的电压值小于参考端电压时，电压比较器输出无效，继电器释放，指示电压不正常。调节分压电阻阻值即可控制失电报警的动作门槛。
由于电压比较器的放大倍数较大，本方案又利用共用输出电源为参考端配置上拉电阻，在本回路失电时仍可将参考端电位上拉到1.5V以上，使得电压比较器输入端有较大偏差，大大提高了比较器的抗干扰能力。继电器线圈配置了续流二极管，防止线圈释放时产生的反向电动势损坏电压比较器。
如图2所示，本实施例中的单路供电失电报警电路包括电压比较器8，电压比较器8为高精度电压比较器，失电检测点通过第一导向二极管2接入电路中，限流电阻4及基准&指示LED5为电压比较器8正端提供基准电压，检测电压通过第一分压电阻6和第二分压电阻7达到规定门槛值接入电压比较器8负端；所述单路供电失电报警电路的第一冗余二极管1连接有第一上拉电阻3，第一上拉电阻3用于本通道失电时提高参考端电位消除干扰；当本路供电电压高于门槛值时，电压比较器8输出为低，第一继电器10可正常吸合，触点闭合，指示供电电压正常；当电源电压低于门槛值时，电压比较器8输出反转，第一继电器10断开，触点断开，识别为失电。
如图3所示，双路供电失电报警电路包括双通道电压比较器25，双通道电压比较器25为高精度电压比较器，电源通过供电端子负端11、第一供电端子正端12和第二供电端子正端13接入电路中，经过方形保险丝电源保险15及压敏电阻16、第二导向二极管26、第三导向二极管29、第五分压电阻27、第三导向二极管29、第三分压电阻17、第四分压电阻21、第二上拉电阻28、第三上拉电阻31、第一电源指示灯20、第二电源指示灯24接入双通道电压比较器25的输入端，双通道电压比较器25的输出端连接报警继电器，报警继电器包括第二继电器18和第三继电器22。本电路可识别固定的电压门槛,电源电压高于门槛值时，双通道电压比较器25输出为低，第二继电器18和第三继电器22可正常吸合，继电器触点闭合，识别供电电压正常；电源电压低于21V时，双通道电压比较器25输出反转，第二继电器18和第三继电器22断开，继电器触点断开，识别为失电。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种冗余供电失电报警电路，包括单路供电失电报警电路和双路供电失电报警电路，其特征在于：
所述单路供电失电报警电路包括电压比较器（8），电压比较器（8）为高精度电压比较器，失电检测点通过第一导向二极管（2）接入电路中，限流电阻（4）及基准&指示LED（5）为电压比较器（8）正端提供基准电压，检测电压通过第一分压电阻（6）和第二分压电阻（7）达到规定门槛值接入电压比较器（8）负端；所述单路供电失电报警电路的基准&指示LED（5）连接有第一上拉电阻（3），第一上拉电阻（3）用于本通道失电时提高参考端电位消除干扰；
所述双路供电失电报警电路包括双通道电压比较器（25），双通道电压比较器（25）为高精度电压比较器，电源通过供电端子负端（11）、第一供电端子正端（12）和第二供电端子正端（13）接入电路中，经过方形保险丝电源保险（15）及压敏电阻（16）、第二导向二极管（26）、第三导向二极管（29）、第五分压电阻（27）、第三导向二极管（29）、第三分压电阻（17）、第四分压电阻（21）、第二上拉电阻（28）、第三上拉电阻（31）、第一电源指示灯（20）、第二电源指示灯（24）接入双通道电压比较器（25）的输入端，双通道电压比较器（25）的输出端连接报警继电器，报警继电器包括第二继电器（18）和第三继电器（22）。
2.一种冗余供电失电报警方法，其特征在于：借用电源指示LED发光管两端电压为固定值的特性，以此作为电压比较器的参考端+，采用分压电路将供电电压分压后接入比较器负端-与参考端+进行比较，大于参考电压时输出有效，继电器吸合，指示供电正常，当分压后的电压值小于参考端电压时，电压比较器输出无效，继电器释放，指示电压不正常；调节分压电阻阻值即可控制失电报警的动作门槛；在继电器线圈配置续流二极管，防止线圈释放时产生的反向电动势损坏电压比较器。
3.根据权利要求2所述的冗余供电失电报警方法，其特征在于，当电路为单路供电失电报警电路时，具体方法为：
当本路供电电压高于门槛值时，电压比较器（8）输出为低，第一继电器（10）可正常吸合，触点闭合，指示供电电压正常；当电源电压低于门槛值时，电压比较器（8）输出反转，第一继电器（10）断开，触点断开，识别为失电。
4.根据权利要求2所述的冗余供电失电报警方法，其特征在于，当电路为双路供电失电报警电路时，具体方法为：
本电路可识别固定的电压门槛,电源电压高于门槛值时，双通道电压比较器（25）输出为低，第二继电器（18）和第三继电器（22）可正常吸合，继电器触点闭合，识别供电电压正常；电源电压低于21V时，双通道电压比较器（25）输出反转，第二继电器（18）和第三继电器（22）断开，继电器触点断开，识别为失电或电压低于规定限值。
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