CN101900790A

CN101900790A - 继电器异常检测装置

Info

Publication number: CN101900790A
Application number: CN2010101901613A
Authority: CN
Inventors: 山田晃; 熊泽雄一; 森川胜美
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2009-05-28
Filing date: 2010-05-21
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2030-05-21
Also published as: JP5319400B2; EP2256777A3; EP2256777B1; US20100302696A1; EP2256777A2; US8339761B2; JP2010277835A; CN101900790B

Abstract

本发明提供一种能可靠地检测继电器电路故障的继电器异常检测装置，该继电器电路通过呈双接点的继电器对负载供给交流电力。第一以及第二继电器的各共用端子分别与交流电源的一对输出端子连接，且所述第一以及第二继电器的各常开端子与负载的一对电源输入端子连接，在所述第一以及第二继电器的各常闭端子之间设置有与二极管连接的模拟负载，该模拟负载被所述交流电源驱动。所述继电器异常检测装置根据所述第一以及第二继电器非驱动时的所述模拟负载的动作状态判定所述第一以及第二继电器有无故障。

Description

继电器异常检测装置

技术领域

本发明涉及一种检测继电器电路故障的继电器异常检测装置，该继电器电路通过呈双接点的继电器对负载供给交流电力。

背景技术

对由交流电力驱动的负载的接通、断开进行控制的情况下，专门采用对于负载呈双接点的继电器(开关)以实施接地对策。但是，继电器接点的熔敷等异常发生时，就不能安全地控制相对于负载的电力供给。因此，监视继电器接点等异常等，保证继电器输出的安全性是很重要的。

因此，作为检测继电器异常的手法，倡导的是例如专利文献1所公开的那样，利用根据输入信号接通、断开的主继电器接点(第一继电器接点)以及接通、断开的辅助继电器接点(第二继电器接点)，对表示该辅助继电器接点的动作状态的信号和所述输入信号进行逻辑处理，来检测该继电器的异常。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平3-273811号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，专利文献1所示的方法中，存在着这样的问题：例如包含辅助继电器接点的故障检测电路产生异常时，故障检测自身无法进行，因此无法可靠地保证继电器输出的安全性。

本发明正是为了解决上述现有技术的问题点而做成的，其目的在于提供一种能可靠地检测通过呈双接点的继电器对负载供给交流电力的继电器电路的故障，并能确保该继电器的输出的安全性的继电器异常检测装置。

解决问题的手段

要达到上述目的的本发明着眼于以下情形：对电力供给进行接通、断开控制的继电器通常具有与共用端子选择性连接的常开端子和常闭端子的情形，以及此种继电器用于接通、断开交流电力以相对负载呈双接点的情形，还有呈双接点的两个继电器同时发生故障极其稀少的情形。

因此，本发明的继电器异常检测装置，继电器输出电路如下构成：具有多个继电器，所述继电器在非驱动时连接共用端子和常闭端子之间，在驱动时连接所述共用端子和常开端子之间，这些继电器的各共用端子分别与交流电源的多个输出端子连接，且所述继电器的各常开端子分别与负载的多个电源输入端子连接，在所述继电器输出电路中，所述继电器异常检测装置在所述多个继电器的各常闭端子之间设置有与二极管连接的、由所述交流电源驱动的模拟负载，并且具有根据所述多个继电器非驱动时的所述模拟负载的动作状态判定所述多个继电器有无故障的判定单元。

在所述负载由单相电流驱动的情况下，所述多个继电器具有第一以及第二继电器，在所述负载由三相电流驱动的情况下，所述多个继电器具有第一、第二以及第三继电器。而且，在三相交流的情况下，所述模拟负载例如设置为分别与U-V对、V-W对、以及W-U对三角连接或者星形连接。

又，本发明的另一种继电器异常检测装置，除了上述结构之外，还设置有第二模拟负载，所述第二模拟负载的一端与所述负载的一个电源输入端子连接，另一端分别通过二极管与多个继电器的各共用端子连接，所述继电器异常检测装置具有根据所述多个继电器非驱动时的所述第二模拟负载的动作状态判定所述多个继电器有无故障的第二判定单元。

所述模拟负载和第二模拟负载，例如构成为具有被所述交流电源驱动的发光元件和与该发光元件光耦合的受光元件的光电耦合器，所述判定单元具有控制所述多个继电器驱动电路动作的控制器，实现检测所述光电耦合器的受光元件的输出的功能。

发明的效果

采用上述继电器异常检测装置，可以利用多个继电器的常开接点确认非驱动时的继电器的接点复原，因此可以可靠地检测共用端子与常开端子的熔敷异常。而且还可以根据继电器非驱动时的模拟负载的动作状态对其异常检测系统自身的异常进行自我诊断。

而且，通过判定第二模拟负载的动作状态，可以可靠地检测继电器的共用端子、常开接点以及常闭接点间的全熔敷故障。其结果，在异常检测时，可以通过停止所述继电器的驱动自身来保证该继电器输出的安全性。

附图说明

图1是本发明的第一实施形态的继电器异常检测装置的主要部分概略构成图。

图2是本发明的第二实施形态的继电器异常检测装置的主要部分概略构成图。

符号说明

PS 交流电源

RL 负载

K1、K2 继电器

C 共用端子

NO 常开端子

NC 常闭端子

1、2控制器 (CPU)

3、7、8 二极管

4 模拟负载(光电耦合器)

5 保险丝

6 第二模拟负载(光电耦合器)

PD 发光元件

PTR 受光元件

具体实施方式

下面，参照附图，以通过单相交流驱动负载的继电器电路为例，对本发明的实施形态的继电器异常检测装置进行详细的说明。

图1是本发明的第一实施形态的继电器异常检测装置的主要部分概略构成图。PS是单相交流电源，RL是从上述单相交流电源PS接收交流电力而被驱动的发动机等负载。而且，上述单相交流电源PS供给负载RL的交流电力的接通、断开控制是通过使用对该负载RL呈两极的第一以及第二继电器(开关)K1、K2来进行远程控制的。

因此，所述第一以及第二继电器(开关)K1、K2具有开关功能，其通过作为其驱动部的电磁线圈L的通电，使与共用端子C连接的可动接片机械性变位，在非驱动时使上述可动接片与常闭端子(常闭侧)NC连接，在驱动时使上述可动接片与常开端子(常开侧)NO连接，由此择一切换上述共用端子C的连接处。另外，在此，使用相互独立的继电器作为第一以及第二继电器K1、K2来进行说明，但是当然也可以使用通过一个电磁线圈L同时驱动两个可动接片的所谓的双电路型的继电器。

在该实施形态中，所述第一以及第二继电器K1、K2设置为其共用端子C、C分别与交流电源PS的一对电源输出端子，所述第一以及第二继电器K1、K2的各常开端子NO、NO与负载RL的一对电源输入端子连接。因此，所述第一以及第二继电器K1、K2分别在其驱动时从各共用端子C通过常开端子NO同时连接交流电源PS和负载RL，由此形成介有所述负载RL的闭电路，从所述交流电源PS向负载RL供给交流电力。

所述第一以及第二继电器K1、K2的各电磁线圈L、L由并列设置的两个驱动电路D、D分别进行通电控制。而且，各驱动电路D、D具有例如与所述各电磁线圈L、L分别串联的2段结构的二极管Q1A、Q1B以及Q2A、Q2B。各个二极管Q1A、Q1B以及Q2A、Q2B接收由并列设置的两个控制器(例如CPU)1、2分别输出的开关驱动信号来进行导通动作。因此，仅仅在从所述控制器(例如CPU)1、2同时输出开关驱动信号时，分别对所述第一以及第二继电器K1、K2进行导通驱动。

另外，在此，通过并列设置两个控制器(例如CPU)1、2，谋求其控制系统的多重化，由此提高了其动作安全性，但基本上只构筑1个系统的控制系统也足够了。又，在此说明的是使用第一以及第二继电器K1、K2对对于负载RL的交流电力的接通、断开进行控制的情况，当然也可以如上所述，使用一个具有双电路型的开关接点的继电器对于负载RL进行电源的双接点控制。

在基本上如上述那样构成的继电器输出电路中，本发明的异常检测装置的特征在于，构成为在所述第一以及第二继电器K1、K2的各常闭端子NC、NC间设置通过二极管3由所述交流电源PS驱动的模拟负载4，根据第一以及第二继电器K1、K2非驱动时的所述模拟负载4的动作状态，在所述各控制器1、2分别判定所述第一以及第二继电器K1、K2有无故障。具体来说，所述模拟负载4由光电耦合器构成，所述光电耦合器由所述二极管3串联的发光元件PD和与该发光元件PD光耦合的受光元件PTR构成。而且，所述控制器1、2通过判定所述第一以及第二继电器K1、K2非驱动时所述模拟负载4是否被驱动，来判定所述第一以及第二继电器K1、K2是否发生故障，在异常检测时禁止所述各继电器K1、K2的驱动。

具体来说，如下述那样判定所述第一以及第二继电器K1、K2有无故障。

即，第一以及第二继电器K1、K2没有异常时(正常起作用时)，由于该继电器K1、K2的驱动，共用端子C与常开端子NO侧连接，由此通过常开端子NO对所述负载RL供给交流电力。此时，在常闭端子NC侧，没有输出交流电力。而且，在停止了继电器K1、K2的驱动时(非驱动时)，共用端子C连接在常闭端子NC侧，因此该常开端子NO侧的交流电力消失，取而代之的是在常闭端子NC侧输出电力。这样的话，该交流电力通过二极管3被半波整流后施加到模拟负载4上，因此模拟负载4的发光元件PD与交流电源频率同步，每半个周期进行发光驱动。而且，与该发光元件PD光耦合的受光元件PTR在每次检测到该发光元件PD的发光时导通，由此生成脉冲信号。

相对于此，所述第一以及第二继电器K1、K2驱动时，在一个继电器K1(K2)的可动接片与常开端子NO熔敷了的情况下，即使停止了继电器K1、K2的驱动(非驱动)，与所述常开端子NO熔敷的可动接片不会切换到常闭端子NC侧。因此，在该情况下，交流电力不会输出到常闭端子NC侧，因此不会向上述的模拟负载4提供交流电源，因此发光元件PD不会被发光驱动，不会生成上述的脉冲信号。于是，能够通过确认继电器K1、K2驱动时检测不到脉冲信号、且仅在停止了该继电器K1、K2的驱动的时候(非驱动时)检测到上述脉冲信号，来检测继电器K1、K2的接点异常。换句话说，在无论是否停止了继电器K1、K2的驱动都没有检测到脉冲信号的时候，能够将其作为继电器的接点异常检测出来。

又，同时通过稳态地监测所述继电器K1、K2驱动时未检测出上述脉冲信号，且上述继电器K1、K2非驱动时确实检测出脉冲信号，可以确认该检测电路自身未发生异常。因此，可以简易地判定继电器输出是否正常起作用，在异常检测时停止继电器K1、K2的驱动本身，可以通过未发生异常侧的继电器K1(K2)来隔断对于负载RL的电流路，从而保证继电器输出的安全性。

不过，在上述构成中，继电器K1、K2的一方的共用端子C、常开端子NO以及常闭端子NC之间一起都发生短路时，即便在停止了继电器K1、K2的驱动的情况下，也会通过熔敷了的端子C、NO、NC向模拟负载4提供交流电力，所以可以得到脉冲信号。因此，不能如上述那样仅根据继电器K1、K2非驱动时脉冲信号的有无来判定其异常。而且，在这样的情况下，即便驱动了继电器K1、K2，也能通过正常起作用的继电器来隔断对于所述模拟负载4的交流电力的供给，因此，与两继电器K1、K2正常作用的情况一样，脉冲信号消失。因此，上述构成无法检测出共用端子C、常开端子NO以及常闭端子NC一并短路所导致的故障(异常)。

因此，为了应付这样的不良情况，例如可以如下述那样进行异常判定。

图2示出其实施形态，与图1所示的装置相同的部分标注相同的符号。该实施形态的装置，除了上述图1所示的实施形态之外，还通过以下结构来实现：通过保险丝5将第二模拟负载6的一端与所述负载RL的一个电源输入端子连接，并分别通过二极管7、8将该第二模拟负载6的另一端与所述第一以及第二继电器K1、K2的各共用端子连接。该第二模拟负载6与所述模拟负载4相同，也是由具有发光元件PD和与该发光元件PD光耦合的受光元件PTR的光电耦合器构成。而且，其特征在于，将由该第二模拟负载6生成的第二脉冲信号与上述脉冲信号并列地分别赋予上述控制器1、2，各控制器1、2根据这两种脉冲信号的有无来判定上述继电器K1、K2的正常性。

这样构成的装置的模拟负载4的动作与上述实施形态相同。但是，该实施形态的情况下，例如第二继电器K2产生熔敷时，即便停止第一以及第二继电器K1、K2的驱动(非驱动时)，交流电力从该第二继电器K2依次流经保险丝5、第二模拟负载6以及二极管7，因此上述第二模拟负载6生成脉冲信号。而在第一继电器K1产生熔敷时，即便停止第一以及第二继电器K1、K2的驱动(非驱动时)，交流电力从该第一继电器K1依次流经保险丝5、第二模拟负载6以及二极管8，因此上述第二模拟负载6生成脉冲信号。

在停止了第一以及第二继电器K1、K2的驱动时(非驱动时)，仅在该继电器K1、K2正常切换到常闭端子NC侧时，通过所述第二模拟负载6的电流路径被隔断。因此，可以通过判定第一以及第二继电器K1、K2非驱动时是否经由上述第二模拟负载6检测出脉冲信号，来检测出第一以及第二继电器K1、K2的异常。

在该实施形态的情况下，在所述第一以及第二继电器K1、K2驱动时，交流电流基本上依次流过所述第二继电器K2、保险丝5、第二模拟负载6以及二极管7。而且，介有连接于继电器K1、K2的常闭端子NC侧的模拟负载4的电流路径本来不应该形成。因此，可以调查继电器K1、K2驱动时是否通过所述模拟负载4生成脉冲信号，来判定其正常性。即，第一以及第二继电器K1、K2正常的情况下，在其驱动时由第二模拟负载6生成脉冲信号，在非驱动时由所述模拟负载4生成脉冲信号，因此可以综合判定它们的关系，从而对所述第一以及第二继电器K1、K2进行异常判定。

另外，所述保险丝5可以使用额定电流比负载RL的驱动电流足够小的保险丝。这样，预先设定保险丝5的额定电流，即便继电器K1熔敷，保险丝仍会由于依次流经继电器K1、负载RL、保险丝5、模拟负载6以及二极管8的交流电流而熔断，因此，不会向二极管8提供异常的电流。又，由于第二模拟负载6处不会伴随着保险丝5的熔断而生成不理想的脉冲信号，因此可以检测器检查系统的异常。

采用上述构成的异常检测装置，不仅能够检测对向负载RL提供交流电力进行接通、断开控制的继电器K1、K2的异常，而且还可以可靠地检测该异常检查系统的异常。而且，在异常检测时，通过使对向负载RL的电力供给进行双接点控制的继电器K1、K2的驱动停止，至少可以使用未产生接点熔敷侧的继电器来可靠地使向负载RL的电力供给停止。因此，可以充分地确保继电器输出的安全性。又，在上述实施形态中，对继电器K1、K2的驱动系统进行了二重化，因此可以达到能够充分确保其动作安全性等效果。

另外，本发明并不限于上述实施形态。例如继电器K1、K2的驱动系统可以是三重化的。又，如上所述使用双电路型的继电器，可以对对于负载RL的电力供给进行双接点控制。又，在此对负载具有一对电源输入端子的情形进行了说明，但并不限于此。在负载具有三个一组的电源输入端子(例如三相电动机等)的情况下，设置有对向各个电源输入端子的电源输入进行开闭的三个继电器，它也同样可以适用于本发明。即，设其电源端子为U、V、W的话，将与上述实施例一样的模拟负载分别与U-V对、V-W对、W-U对连接成三角接线状或者星形接线状，可以根据这些模拟负载的动作状态来检测各继电器接点的异常。除此之外，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形来实施。

Claims

1.一种继电器异常检测装置，其特征在于，继电器输出电路如下构成：具有多个继电器，所述继电器在非驱动时连接共用端子和常闭端子之间，在驱动时连接所述共用端子和常开端子之间，这些继电器的各共用端子分别与交流电源的多个输出端子连接，且所述继电器的各常开端子分别与负载的多个电源输入端子连接，

在所述继电器输出电路中，所述继电器异常检测装置在所述多个继电器的各常闭端子之间设置有与二极管连接的、由所述交流电源驱动的模拟负载，并且具有根据所述多个继电器非驱动时的所述模拟负载的动作状态判定所述多个继电器有无故障的判定单元。

2.如权利要求1所述的继电器异常检测装置，其特征在于，

所述模拟负载是光电耦合器，具有由所述交流电源驱动的发光元件和与该发光元件光耦合的受光元件，

所述判定单元具有控制所述各继电器驱动电路动作的控制器，实现检测所述受光元件的输出的功能。

3.如权利要求1或者2所述的继电器异常检测装置，其特征在于，还设置有第二模拟负载，所述第二模拟负载的一端与所述负载的一个电源输入端子连接，另一端分别通过二极管与多个继电器的各共用端子连接，并且具有根据所述多个继电器非驱动时的所述第二模拟负载的动作状态判定所述多个继电器有无故障的第二判定单元。

4.如权利要求3所述的继电器异常检测装置，其特征在于，

所述第二模拟负载是光电耦合器，具有由所述交流电源驱动的发光元件和与该发光元件光耦合的受光元件，

所述第二判定单元具有控制所述多个继电器驱动电路动作的控制器，实现检测所述受光元件的输出的功能。