一種多通道模擬量輸入回路斷線檢測(cè)電路及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多通道模擬量輸入回路斷線檢測(cè)電路及方法，包括模擬量輸入信號(hào)多通道復(fù)用電路、斷線檢測(cè)電路和微處理器；模擬量輸入信號(hào)多通道復(fù)用電路包括多個(gè)輸入通道電路，各輸入通道電路均包括與微處理器相連接的光耦繼電器，微處理器控制光耦繼電器以打開輸入通道電路，光耦繼電器將模擬量輸入接入測(cè)量回路中；斷線檢測(cè)電路包括模擬開關(guān)、恒流源、恒壓源和電壓比較器；模擬開關(guān)分別與微處理器、模擬量輸入信號(hào)多通道復(fù)用電路連接；恒壓源與電壓比較器的反相端連接；電壓比較器的同相端與模擬開關(guān)連接；電壓比較器與微處理器連接。本發(fā)明在保證原有功能的前提下通過多通道復(fù)用技術(shù)逐個(gè)對(duì)每個(gè)模擬量輸入通道逐次進(jìn)行斷線檢測(cè)極大地降低了設(shè)計(jì)成本。
【專利說明】
一種多通道模擬量輸入回路斷線檢測(cè)電路及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于電力化工領(lǐng)域，具體涉及分散控制系統(tǒng)中的一種多通道模擬量輸入回路斷線檢測(cè)電路及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著分散控制系統(tǒng)在火電以及化工行業(yè)的大量應(yīng)用，對(duì)分散控制系統(tǒng)的功能要求越來越高，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)模擬量信號(hào)的測(cè)量，需要對(duì)每個(gè)通道實(shí)時(shí)的檢測(cè)輸入回路是否斷線，以判斷當(dāng)前測(cè)量值是否正確并將該狀態(tài)反饋至上位工作站;斷線檢測(cè)功能對(duì)于模擬量測(cè)量裝置至關(guān)重要，傳統(tǒng)做法是對(duì)每個(gè)通道增加獨(dú)立的斷線檢測(cè)器件，這增加很多廠商的器件成本，所以如何更高效地設(shè)計(jì)多通道模擬量輸入回路的斷線檢測(cè)功能顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出一種多通道模擬量輸入回路斷線檢測(cè)電路及方法。
[0004]實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]—種多通道模擬量輸入回路斷線檢測(cè)電路，包括模擬量輸入信號(hào)多通道復(fù)用電路、斷線檢測(cè)電路和微處理器U3;所述模擬量輸入信號(hào)多通道復(fù)用電路包括多個(gè)輸入通道電路，各輸入通道電路均包括與微處理器U3相連接的光耦繼電器，通過微處理器U3輸出控制其中一輸入通道的開啟信號(hào)給光耦繼電器以打開此輸入通道電路，光耦繼電器將模擬量輸入接入測(cè)量回路中，測(cè)量完成后，微處理器U3關(guān)閉此光耦繼電器;所述斷線檢測(cè)電路包括模擬開關(guān)U1、恒流源、恒壓源和電壓比較器U2;模擬開關(guān)Ul的輸入端與微處理器連接，其輸出端通過多通道復(fù)用線與模擬量輸入信號(hào)多通道復(fù)用電路連接;恒流源用于為整個(gè)回路斷線檢測(cè)提供電流;恒壓源與電壓比較器U2的反相端連接；電壓比較器U2的同相端與模擬開關(guān)Ul的輸出端連接;電壓比較器的輸出端與微處理器連接。
[0006]所述各輸入通道電路均包含兩個(gè)光耦繼電器，兩個(gè)光耦繼電器的控制端信號(hào)串聯(lián)，一端接電源電壓，另一端接微處理器U 3，光親繼電器的一端接現(xiàn)場(chǎng)送來的模擬量信號(hào)，另一端接模擬開關(guān)Ul的輸出端，通過微處理器U3來控制光耦繼電器的開關(guān)。
[0007]所述模擬開關(guān)Ul為雙通道單刀單擲開關(guān)，2個(gè)輸入端分別控制2個(gè)開關(guān)，當(dāng)模擬開關(guān)Ul接收到高電平信號(hào)時(shí)，相應(yīng)的開關(guān)閉合，對(duì)應(yīng)的輸出端信號(hào)互相連接，反之則斷開。
[0008]所述模擬開關(guān)Ul的其中一個(gè)輸出用于連接恒流源和模擬量信號(hào)正極所對(duì)應(yīng)的光耦繼電器漏極輸出，模擬開關(guān)Ul的另一個(gè)輸出連接模擬量信號(hào)負(fù)極所對(duì)應(yīng)的光耦繼電器漏極輸出，并通過電阻Rl和電阻R2接地。
[0009]所述電壓比較器U2的同相端連接在電阻Rl和電阻R2之間，輸出端接至微處理器U3o
[0010]—種多通道模擬量輸入回路斷線檢測(cè)方法，包括以下步驟:
[0011]通過微處理器U3輸出控制其中一輸入通道的低電平信號(hào)給光耦繼電器以打開此輸入通道電路；
[0012]當(dāng)微處理器U3輸出高電平信號(hào)給模擬開關(guān)Ul輸入端時(shí)，模擬開關(guān)Ul相應(yīng)的輸出端閉合，恒流源通過現(xiàn)場(chǎng)模擬量輸入通道形成返回電流;通過電壓比較器U2檢測(cè)輸入回路電壓以判斷否存在斷線。
[0013]所述通過電壓比較器U2檢測(cè)輸入回路電壓以判斷否存在斷線具體為:返回電流流過Rl、R2，當(dāng)Rl和R2間的電壓大于反相端的電壓時(shí)，則電壓比較器U2的輸出為高電平，表示輸入回路沒有斷線；當(dāng)輸入回路斷線，電流無法流過Rl和R2，必然會(huì)造成同相端輸入為0，低于反向端電壓，電壓比較器U2的輸出為低電平。
[0014]本發(fā)明的有益效果:
[0015]本發(fā)明提供一種多通道模擬量輸入回路斷線檢測(cè)電路及方法，能夠高效地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)多路模擬量信號(hào)的回路斷線檢測(cè)，該發(fā)明能夠應(yīng)用于電力、化工領(lǐng)域的分散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，為電力、化工行業(yè)的可靠運(yùn)行提供了技術(shù)支撐，在保證原有功能的前提下通過多通道復(fù)用技術(shù)逐個(gè)對(duì)每個(gè)模擬量輸入通道逐次進(jìn)行斷線檢測(cè)極大地降低了設(shè)計(jì)成本。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細(xì)的描述。
[0019]一種多通道模擬量輸入回路斷線檢測(cè)電路，包括模擬量輸入信號(hào)多通道復(fù)用電路、斷線檢測(cè)電路和微處理器U3;
[0020]所述模擬量輸入信號(hào)多通道復(fù)用電路包括多個(gè)輸入通道電路，各輸入通道電路均包括與微處理器U3相連接的光耦繼電器，通過微處理器U3輸出其中一輸入通道的開啟信號(hào)以打開此輸入通道電路，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中開啟信號(hào)為低電平信號(hào)；參見圖1中，U4A、U4B、U5A、U5B、……、1]6厶、1]6六均為光耦繼電器，1附+、1附-、1吧+、1吧-、……、INN+、INN-分別為模擬量輸入通道電路I的正負(fù)端、輸入通道電路2的正負(fù)端、……、輸入通道電路N的正負(fù)端；
[0021]所述斷線檢測(cè)電路包括模擬開關(guān)U1、恒流源、恒壓源和電壓比較器U2;
[0022]所述模擬開關(guān)Ul的其中一個(gè)輸出用于連接恒流源和模擬量信號(hào)正極所對(duì)應(yīng)的光親繼電器漏極輸出，模擬開關(guān)UI的另一個(gè)輸出將連接模擬量信號(hào)負(fù)極所對(duì)應(yīng)的光親繼電器漏極輸出，并通過電阻Rl和電阻R2分壓接至電壓比較器U2的同相端。
[0023]恒流源用于為模擬量輸入回路提供電流，恒壓源與電壓比較器U2的反相端連接，模擬開關(guān)Ul的輸入端和電壓比較器的輸出端均與微處理器U3連接，通過電壓比較器U2檢測(cè)輸入通道電路的電壓以判斷是否存在斷線。
[0024]在本發(fā)明中，所述各輸入通道電路包括兩個(gè)光耦繼電器，兩個(gè)光耦繼電器的控制端信號(hào)串聯(lián)，一端接電源電壓Vcc，另一端接微處理器U3，光耦繼電器的一端接現(xiàn)場(chǎng)送來的模擬量信號(hào)，另一端接模擬開關(guān)Ul的輸出端，構(gòu)成多通道復(fù)用線；INl Select、IN2Select、……、INNSelect為微處理器U3輸出信號(hào)，每次只允許其中一個(gè)輸出信號(hào)為低電平，當(dāng)為低電平時(shí)，表示該路模擬量信號(hào)被輸入至多路復(fù)用線上。
[0025]所述模擬開關(guān)Ul為雙通道單刀單擲開關(guān)，2個(gè)輸入端分別控制2個(gè)開關(guān)，當(dāng)模擬開關(guān)Ul接收到高電平信號(hào)時(shí)，相應(yīng)的開關(guān)閉合，對(duì)應(yīng)的輸出端信號(hào)互相連接，反之則斷開。
[0026]所述模擬開關(guān)Ul的其中一個(gè)輸出用于連接恒流源和模擬量信號(hào)正極所對(duì)應(yīng)的光親繼電器漏極輸出，模擬開關(guān)UI的另一個(gè)輸出將連接模擬量信號(hào)負(fù)極所對(duì)應(yīng)的光親繼電器漏極輸出通過電阻Rl和電阻R2接地。
[0027]所述電壓比較器U2的同相端連接在電阻Rl和電阻R2之間，輸出端接至微處理器U3o
[0028]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，光耦繼電器為MOSFET開關(guān)，模擬開關(guān)為CMOS開關(guān)。
[0029]綜上，本發(fā)明的一種實(shí)施例的工作原理如下:
[0030]當(dāng)微處理器U3輸出的INlSelect為低電平，模擬開關(guān)Ul接收到的輸入信號(hào)為高電平時(shí)，恒流源通過INl+流出設(shè)定值的電流，通過INl-返回，返回的電流流過Rl、R2，若此時(shí)Rl和R2間的電壓大于電壓比較器U2反相端此時(shí)的電壓，則電壓比較器U2輸出為高電平，表示輸入回路沒有斷線;若輸入回路斷線，電流無法流過Rl和R2，必然會(huì)造成電壓比較器U2同相端輸入為0，低于反向端電壓，電壓比較器U2此時(shí)輸出為低電平。
[0031]—種多通道模擬量輸入回路斷線檢測(cè)方法，包括以下步驟:
[0032]通過微處理器U3輸出使能其中一通道光耦繼電器的控制端為低電平以打開此輸入通道電路；
[0033]當(dāng)微處理器U3輸出高電平信號(hào)給模擬開關(guān)Ul時(shí)，模擬開關(guān)Ul輸出閉合，相應(yīng)的信號(hào)互相連接，恒流源提供的電流通過輸入通道回路形成返回電流；
[0034]通過電壓比較器U2檢測(cè)輸入回路電壓以判斷否存在斷線。
[0035]通過電壓比較器U2檢測(cè)輸入回路電壓以判斷否存在斷線具體為:返回電流流過R1、R2，當(dāng)Rl和R2間的電壓大于電壓比較器U2反相端的電壓時(shí)，則電壓比較器U2的輸出為高電平，表示輸入回路沒有斷線；當(dāng)輸入回路斷線，電流無法流過Rl和R2，必然會(huì)造成電壓比較器U2同相端輸入為0，低于電壓比較器U2反向端電壓，電壓比較器U2的輸出為低電平。
[0036]實(shí)施例一
[0037]利用信號(hào)發(fā)生器輸出401^信號(hào)至輸入各信號(hào)輸入通道電路1附+、1附-、爪2+、爪2-以及其他輸入通道電路上，共設(shè)計(jì)8個(gè)輸入回路，首先對(duì)信號(hào)輸入通道電路I進(jìn)行斷線檢測(cè)，設(shè)置INlSelect為低電平，設(shè)置模擬開關(guān)Ul的輸入信號(hào)為高電平，電阻Rl、R2分別為100K、200K，恒流源設(shè)置輸出為1uA電流信號(hào)，恒壓源輸出其值為1.18V，當(dāng)輸入通道電路I連接正常時(shí)，此時(shí)恒流源的電流從INl+流出，從INl-返回并流過電阻Rl、R2，計(jì)算得電壓比較器U2同相端的電壓為2V，大于反相端電壓，故輸出高電平；當(dāng)輸入通道電路I斷線時(shí)，電壓比較器U2同相端的電壓為0V，故輸出低電平，微處理器U3通過電平的高低來判斷當(dāng)前輸入通道電路I是否存在斷線，檢測(cè)完成后，設(shè)置INlSelect為高電平關(guān)閉輸入通道電路I的檢測(cè)，設(shè)置IN2Select為低電平繼續(xù)進(jìn)行輸入通道電路2的斷線檢測(cè)，過程同輸入通道電路I類似，上述實(shí)例驗(yàn)證了本發(fā)明的能夠?qū)Χ嗤ǖ垒斎胄盘?hào)進(jìn)行斷線檢測(cè)。
[0038]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多通道模擬量輸入回路斷線檢測(cè)電路，其特征在于:包括模擬量輸入信號(hào)多通道復(fù)用電路、斷線檢測(cè)電路和微處理器U3;所述模擬量輸入信號(hào)多通道復(fù)用電路包括多個(gè)輸入通道電路，各輸入通道電路均包括與微處理器U3相連接的光耦繼電器，通過微處理器U3輸出控制其中一輸入通道的開啟信號(hào)給光耦繼電器以打開此輸入通道電路，光耦繼電器將模擬量輸入接入測(cè)量回路中，測(cè)量完成后，微處理器U3輸出關(guān)閉信號(hào)關(guān)閉此光耦繼電器；所述斷線檢測(cè)電路包括模擬開關(guān)U1、恒流源、恒壓源和電壓比較器U2;模擬開關(guān)Ul的輸入端與微處理器U3連接，其輸出端通過多通道復(fù)用線與模擬量輸入信號(hào)多通道復(fù)用電路連接；恒流源用于為整個(gè)回路斷線檢測(cè)提供電流;恒壓源與電壓比較器U2的反相端連接；電壓比較器U2的同相端與模擬開關(guān)Ul的輸出端連接;電壓比較器的輸出端與微處理器U3連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多通道模擬量輸入回路斷線檢測(cè)電路，其特征在于:所述各輸入通道電路均包含兩個(gè)光耦繼電器，兩個(gè)光耦繼電器的控制端信號(hào)串聯(lián)，一端接電源電壓，另一端接微處理器U3;光耦繼電器的一端接現(xiàn)場(chǎng)送來的模擬量信號(hào)，另一端接模擬開關(guān)Ul的輸出端，通過微處理器U3來控制光耦繼電器的開關(guān)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種多通道模擬量輸入回路斷線檢測(cè)電路，其特征在于:所述模擬開關(guān)Ul為多通道單刀單擲開關(guān)，2個(gè)輸入端分別控制2個(gè)開關(guān)，當(dāng)模擬開關(guān)Ul接收到高電平信號(hào)時(shí)，相應(yīng)的開關(guān)閉合，對(duì)應(yīng)的輸出端信號(hào)互相連接，反之則斷開。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多通道模擬量輸入回路斷線檢測(cè)電路，其特征在于:所述模擬開關(guān)Ul的其中一個(gè)輸出用于連接恒流源和模擬量信號(hào)正極所對(duì)應(yīng)的光耦繼電器漏極輸出，模擬開關(guān)Ul的另一個(gè)輸出連接模擬量信號(hào)負(fù)極所對(duì)應(yīng)的光耦繼電器漏極輸出，并通過電阻Rl和電阻R2接地。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多通道模擬量輸入回路斷線檢測(cè)電路，其特征在于:所述電壓比較器U2的同相端連接在電阻Rl和電阻R2之間，輸出端接至微處理器U3。6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任意項(xiàng)所述的一種多通道模擬量輸入回路斷線檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟: 通過微處理器U3輸出控制其中一輸入通道的開啟信號(hào)給光耦繼電器以打開此輸入通道電路； 當(dāng)微處理器U3輸出高電平信號(hào)給模擬開關(guān)UI輸入端時(shí)，模擬開關(guān)UI相應(yīng)的輸出端閉合，恒流源通過現(xiàn)場(chǎng)模擬量輸入通道形成返回電流;通過電壓比較器U2檢測(cè)輸入回路電壓以判斷否存在斷線。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種多通道模擬量輸入回路斷線檢測(cè)方法，所述通過電壓比較器U2檢測(cè)輸入回路電壓以判斷否存在斷線具體為:返回電流流過R1、R2，當(dāng)Rl和R2間的電壓大于反相端的電壓時(shí)，則電壓比較器U2的輸出為高電平，表示輸入回路沒有斷線；當(dāng)輸入回路斷線，電流無法流過Rl和R2，必然會(huì)造成同相端輸入為O，低于反向端電壓，電壓比較器U2的輸出為低電平。
【文檔編號(hào)】G01R31/02GK106066446SQ201610498657
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年6月29日 公開號(hào)201610498657.4, CN 106066446 A, CN 106066446A, CN 201610498657, CN-A-106066446, CN106066446 A, CN106066446A, CN201610498657, CN201610498657.4
【發(fā)明人】王鵬, 吳勝華, 王丹麟, 田海波, 楊春瑜, 劉斌, 廖環(huán)宇
【申請(qǐng)人】南京國(guó)電南自美卓控制系統(tǒng)有限公司