[发明专利]一种具有故障诊断能力的数字量采集电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号采集电路，具体涉及一种能够识别被采集设备信号故障的数字量采集电路。

背景技术

在工业控制系统（如DCS或PLC）中，各级设备的启动、停止，过程控制、物理量门限状态，故障报警等开关信号的状态对整个系统的运行与安全具有重要影响，对这些装置开关量信号的采集与记录也显得尤为重要。因此，通常需要设计一种开关量信号采集卡，来对这些信号进行采集并上报，使得主控系统可以根据采集到的信号状态做出相应的控制保护输出，使得整个DCS系统处于安全状态。基于现场开关量信号与DCS控制系统的安全隔离，已及信号采集电平转换的必要性等，目前业界最常见的数字量采集电路通常是使用光耦或者继电器类器件实现对开关量信号的采集。如图1所示，使用光耦进行开关信号采集的基本原理如下，其对开关状态信号的采集是通过施加查询电源（V_查询电源）来实现的，开关闭合时光耦前级二极管导通，根据光耦的工作原理，光耦后级三极管输出电路将也会导通，从而采集到低电平信号，反之，开关的断开则会使得光耦后级三极管输出电路不导通，则采集到高电平信号。

但是上述数字量采集电路由于不可避免的硬件随机失效所导致的安全功能丧失，如查询电源限流电路失效开路，或者光耦前端二极管失效开路等情况。这些问题的存在对于普通的过程工业应用来说，基本能够满足设计功能，但是对于具有高可靠性和高安全性要求的核电控制保护系统应用来说，由于有极高的可靠性与安全性要求，整个系统必须使用完善的自诊断措施以保证系统安全指标的达成，一旦通用的数字量采集电路子功能块出现硬件失效，DCS系统将无法获取现场的开关量采集状态，即丧失控制保护系统功能，这对于核电站控制保护系统来说将是不可接受的。

发明内容

为解决现有技术中数字量采集电路不能实现故障诊断的问题，本发明提供一种即能够对采集电路进行故障诊断又能够实现数字量采集的电路。具体方案如下：一种具有故障诊断能力的数字量采集电路，包括待采集信息的触点型开关，其特征在于，所述触点型开关连接有信号采集电路A和信号采集电路B，以及根据两条信号采集电路输出结果判断采集过程是否异常的故障判断系统。

优选方案为：所述信号采集电路A和信号采集电路B分别为光耦信号采集电路，其中信号采集电路A中的光耦A内的二极管D3反向端通过保护二极管D1、电阻R2与触点型开关连接，二极管D3的正向端通过电阻R1与24V查询电源电压连接，光耦A内三极管Q1的集电极输出采集信号DI1_A并与故障判断系统连接，三极管Q1的发射极接地；信号采集电路B中的光耦B内的二极管D4的正向端通过稳压二极管D2、电阻R1与电源电压连接，二极管D4的反向端通过电容C1、电阻R2与触点开关连接，光耦B中三极管Q2的集电极输出采集信号DI1_B并与故障判断系统连接，三极管Q2的发射极接地。

优选方案为：所述光耦A内三极管Q1和光耦B内的三极管Q2的集电极分别通过电阻R3和电阻R4与识别电压连接。

为实现自我检测：所述故障判断系统在DI1_A和DI1_B输出的信号相同时判定为故障状态，而DI1_A和DI1_B输出信号互为相反时判定为正常状态。

本发明利用两路采集电路同时对同一个对象进行信号采集，根据两路获得的采集信号是否相同或相异来判断当前采集电路是否有存在故障，从而提前做出预防措施，达到提高自诊覆盖率的目的。本发明的数字量采集电路，不但能够完成正常信号采集，而且一旦出现硬件随机失效，该采集电路能够智能的给出相应的故障状态输出，以达到故障诊断，导向安全处理以确保系统安全功能的完整性。

附图说明

图1现有技术中光耦数字量采集电路示意图；

图2本发明的带有诊断功能的数字量采集电路示意图。

具体实施方式