CN201255832Y - 冗余控制***多路信号选择装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种冗余控制***多路信号选择装置，其印制电路板上设有CPU模块，所述CPU模块由FPGA原件、配置FLASH、两片DCDC芯片、晶振电路、跳线开关和LED指示构成，CPU模块中的FPGA原件分别连接有六路光信号输入通道电路、十二路电信号输入通道电路、两个96芯标准插头和四路继电器输出通道电路。该装置能够根据***中互为热备份的各自动化控制设备的工作状态或其他预先设定的选择判断依据，从互为热备份的控制设备输出的控制命令中选择有效的控制命令作为冗余自动化控制***的控制命令输出。该装置结构简单，可靠性高，使用方式灵活多样可用于各类冗余结构的自动化控制***，具有极强的现场可编程能力。
Description
技术领域
本实用新型属于电力***自动化装置领域，涉及一种信号选择装置装置，尤其是一种用于冗余控制***中实现多路信号有效性选择的自动化装置。
背景技术
随着电力***对自动化控制的要求不断提高，各种自动化控制***不断被应用到电力***的各个自动化控制领域。
为了使自动化控制***更加稳定、更加可靠，电力***所采用的各类控制保护***越来越多的采用冗余结构的设计。冗余结构的自动化控制***，就是指在一个自动化控制***中增加功能相同的控制设备，重复配置***中的一些关键组成部件，由此增加***的可靠性。
在采用冗余结构的自动化控制***中，控制***的各个组成部件同时工作，各自动化控制设备间互为热备份，互为热备份的各自动化控制设备之间可以按照***设计的逻辑切换工作状态。
在采用冗余结构的自动化控制***中，互为热备份的各自动化控制设备同时工作，各设备均输出对电力***一次设备的控制命令。由于在一套冗余控制***中互为热备份的控制设备的数量在两台以上，因此一套冗余控制***会对一个控制对象产生两个以上控制命令，而实际中冗余控制***的控制对象—电力***中的一次设备仅能接受并执行来自一台控制设备的控制命令，因此采用冗余结构的自动化控制***必须从互为热备份的各自动化控制设备输出的控制命令中选出有效的控制命令作为控制***的控制命令输出。
综上，设计一种可以根据***中互为热备份的各自动化控制设备的工作状态或其他预先设定的选择判断依据，从互为热备份的控制设备输出的控制命令中选择有效的控制命令作为冗余自动化控制***的控制命令输出的装置是冗余控制***必须解决的课题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种冗余控制***多路信号选择装置，该装置能够根据***中互为热备份的各自动化控制设备的工作状态或其他预先设定的选择判断依据，从互为热备份的控制设备输出的控制命令中选择有效的控制命令作为冗余自动化控制***的控制命令输出。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来解决的：
这种冗余控制***多路信号选择装置，包括一块印制电路板，所述印制电路板上设有CPU模块，所述CPU模块由FPGA原件、配置FLASH、两片DCDC芯片、晶振电路、跳线开关和LED指示构成，所述CPU模块中的FPGA原件分别连接有六路光信号输入通道电路、十二路电信号输入通道电路、两个96芯标准插头和四路继电器输出通道电路。
上述FPGA原件采用ALTRA公司Cyclone系列的EP1C240C8。
上述两片DCDC芯片分别是用于实现5V到3.3V电平转换的DCDC1(8)和用于实现5V到1.5V电平转换的DCDC2(9)，所述DCDC1(8)和DCDC2(9)均与96芯标准插头连接。
上述四路继电器输出通道电路包括光耦以及与光耦输入端连接的ULN2003反向驱动芯片，所述ULN2003反向驱动芯片的输出端与继电器连接。
上述十二路电信号输入通道电路包括一进行光电隔离的光耦原件H11L3，所述光耦原件H11L3的输入端并联有一个瞬变抑制二极管TVS。
上述六路光信号输入通道电路采用安捷伦HFBR2412-T光纤输入端子作为光信号接受和光电转换原件。
本实用新型的冗余控制***多路信号选择装置，可用于各种冗余控制***中作为从多路输入信号中选择有效控制信号的装置。该装置结构简单，可靠性高，使用方式灵活多样可用于各类冗余结构的自动化控制***，具有极强的现场可编程能力，可实现冗余输入信号有效性判断逻辑的现场可编程功能，装置上的各光、电输入和输出通道的定义、作用和输入信号类型可根据实际需要灵活设定，FPGA中的选择判断依据也可根据实际需要进行设计和更改。
附图说明
图1为本实用新型的结构原理框图；
图2为六路光信号输入通道电路图；
图3为十二路电信号输入通道电路图；
图4为四路继电器输出通道电路图；
图5为DCDC1电路图；
图6为DCDC2电路图。
其中：1为CPU模块；2为六路光信号输入通道电路；3为十二路电信号输入通道电路；4为四路继电器输出通道电路；5、6均为96芯标准插头；7为FPGA原件；8为DCDC1芯片；9为DCDC2芯片。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
如图1为本实用新型的装置结构原理框图，本实用新型为一块印制电路板，可安装于6U标准尺寸机箱中；本实用新型有六路光信号输入通道、十二路电信号输入通道、四路继电器输出通道和两个96芯连接插头，本装置是以CPU模块为控制核心。其中CPU模块的主要组成部分由FPGA原件、配置FLASH、DCDC原件、晶振电路、跳线开关和LED指示构成，FPGA原件采用ALTRA公司Cyclone系列的EP1C240C8；CPU模块中的FPGA原件用于实现输入通道信号检测、冗余输入信号有效性的逻辑判断、有效信号输出和告警输出功能，并用于实现冗余输入信号有效性判断逻辑的现场可编程功能；CPU模块中的配置FLASH用于在装置掉电时存储FPGA中的数字逻辑，并在每次装置上电后将逻辑置入FPGA原件中。两片DCDC芯片中，DCDC1电路如图5所示用于实现5V到3.3V的电平转换，DCDC2电路如图6所示用于实现5V到1.5V的电平转换，其中3.3V电平作为装置中所有输入和输出电路的驱动电平，5V电平作为装置中FPGA原件的工作供电电平。所述两个96芯连接插头为标准插头，其作为装置与6U标准尺寸机箱的固定装置和连接器，其中一个96芯连接插头作为5V电源输入通道、有效信号输出通道、I2C总线和电平信号输入通道，该通道上的电平转换元件用于将5V电平信号转换为3V电平信号；另一个96芯连接插头作为片选信息通道、地址信息通道、复位信息通道和24位通讯总线(16位数据总线和8位地址总线)。
如图2所示为本实用新型的六路光信号输入通道电路图，其采用安捷伦HFBR2412-T光纤输入端子作为光信号接受和光电转换原件，光信号从光纤输入端子进入装置经过光电转换和电容限位电路之后输出至FPGA原件；光信号输入通道中可输入的信号包括光脉冲编码信号和光开入量信号；光信号输入通道中输入的信号可以是冗余控制***输出的控制命令信号也可以是用于有效性判断的判据信号。
如图3所示为本实用新型的十二路电信号输入通道的电路图，在本实用新型的十二路电信号输入通道中瞬变抑制二极管(TVS)在该电路中起吸收点输入信号中尖峰脉冲的作用；H11L3为光耦原件其主要作用为对输入的电信号进行光电隔离，经过光电隔离后输出的信号输入至FPGA原件；电信号输入通道中作为220V电开入量信号的输入通道；电信号输入通道中输入的信号可以是冗余控制***输出的控制命令信号也可以是用于有效性判断的判据信号。
如图4所示为本实用新型的继电器输出通道的电路图，在本实用新型的继电器输出通道中，由FPGA原件输出的信号经光耦输入至ULN2003反向驱动芯片，该元件用于驱动继电器输出和防止继电器的误动作；ULN2003的输出信号输入至继电器Dk2a-24V，该继电器输出为常开接点；电信号输出通道用于输出电开关量信号。
本实用新型的冗余控制***多路信号选择装置是通过以下步骤工作的：
首先，将冗余控制***中互为热备份的自动化控制设备的控制命令输入本实用新型。
其次，根据预先设定的用于输出控制命令有效性的选择判断依据，将参与有效性的选择判断的裁决信号输入本实用新型的FPGA元件中。
最后，使用FPGA元件作为CPU模块的核心处理元件，根据FPGA元件中预先设定的选择判断依据，从互为热备份的控制设备输出的控制命令中选择有效的控制命令作为冗余自动化控制***的控制命令输出。
上述内容中互为热备份的自动化控制设备的控制命令可以是编码脉冲信号也可以是开关量信号；裁决信号也可以是编码脉冲信号，也可以是开关量信号。
Claims (6)
1.一种冗余控制***多路信号选择装置，包括一块印制电路板，其特征在于：所述印制电路板上设有CPU模块(1)，所述CPU模块(1)由FPGA原件(7)、配置FLASH、两片DCDC芯片、晶振电路、跳线开关和LED指示构成，所述CPU模块中的FPGA原件(7)分别连接有六路光信号输入通道电路(2)、十二路电信号输入通道电路(3)、两个96芯标准插头(5)、(6)和四路继电器输出通道电路(4)。
2.根据权利要求1所述的冗余控制***多路信号选择装置，其特征在于：所述FPGA原件(7)采用ALTRA公司Cyclone系列的EP1C240C8。
3.根据权利要求1所述的冗余控制***多路信号选择装置，其特征在于：所述两片DCDC芯片分别是用于实现5V到3.3V电平转换的DCDC1芯片(8)和用于实现5V到1.5V电平转换的DCDC2芯片(9)，所述DCDC1芯片(8)和DCDC2(9)均含有一个与96芯标准插头(5)连接。
4.根据权利要求1所述的冗余控制***多路信号选择装置，其特征在于：所述四路继电器输出通道电路(4)包括光耦以及与光耦输入端连接的ULN2003反向驱动芯片，所述ULN2003反向驱动芯片的输出端与继电器连接。
5.根据权利要求1所述的冗余控制***多路信号选择装置，其特征在于：所述十二路电信号输入通道电路(3)包括一进行光电隔离的光耦原件H11L3，所述光耦原件H11L3的输入端并联有一个瞬变抑制二极管。
6.根据权利要求1所述的冗余控制***多路信号选择装置，其特征在于：所述六路光信号输入通道电路(2)采用安捷伦HFBR2412-T光纤输入端子作为光信号接受和光电转换原件。
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| CNU2008200299282U CN201255832Y (zh) | 2008-08-12 | 2008-08-12 | 冗余控制***多路信号选择装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101782754B (zh) * | 2009-12-30 | 2012-07-18 | 北京宇航***工程研究所 | 一种用于运载火箭地面测试发控***的冗余切换电路 |
| CN112147880A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-12-29 | 山东航天电子技术研究所 | 一种遥控指令选择控制方法 |
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2008
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| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Xi'an XD Automated Control System Co., Ltd. Assignor: China XD Electronic Corporation Contract record no.: 2011610000095 Denomination of utility model: Multipath signal selection apparatus for redundant control system Granted publication date: 20090610 License type: Exclusive License Record date: 20110712 |
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| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20090610 |