CN101947963A - 智能容错故障安全驱动板卡 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能容错故障安全驱动板卡，包括微机控制器、故障安全电源和驱动电路，微机控制器包括两个并联的CPU，驱动电路包括逻辑与电路；逻辑与电路的两个输入端分别与两个CPU连接，输出端与驱动输出及指示电路连接；驱动电路与两个CPU之间分别连接有回读电路；故障安全电源与所述驱动电路连接。两个CPU与故障安全电源分别连接，且两个CPU之间通信连接。采用双CPU共同控制、闭环输出避免了因混线造成的错误输出，对混线有很好的防护作用，达到了故障导向安全的目的。

Description

智能容错故障安全驱动板卡

技术领域

本发明涉及一种信号采集装置，尤其涉及一种智能容错故障安全驱动板卡。

背景技术

近几年来，随着轨道交通的快速发展，对其控制设备的安全要求越来越高。而且随着列车速度的大幅提高，“故障导向安全”即当设备出现故障时，设备能及时发现故障，并且导向安全的一侧，避免危险情况的发生，这样的一种“故障导向安全”的概念也发生了很大的变化。现有技术中的故障导向安全的概念是控制设备一旦发生故障可以全场切断电源，目前车速很快，在很快的车速这种情况下，全场切断电源势必造成高速列车紧急停车，这样也会导致严重的事故。

现有技术中，控制设备故障时均用继电器切断I/O电源，这样存在切断不可靠的隐患，其次以前的控制设备I/O存在混线输出隐患，即线路混联造成错误输出的防护功能非常薄弱，线路一旦混线，输出既有危险，混线就会带动不应吸起的继电器吸起，造成错误的控制和启动，这样的情况如果发生在道岔，就会造成道岔转动，后果非常严重；如果发生在铁路区间信号的电路里，误动的继电器会给连锁设备传输错误的信息，同样会造成非常严重的后果。

发明内容

本发明的目的是提供一种安全、可靠的智能容错故障安全驱动板卡。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的智能容错故障安全驱动板卡，包括微机控制器、故障安全电源和驱动电路，所述微机控制器包括两个并联的CPU，所述驱动电路包括逻辑与电路；

所述逻辑与电路的两个输入端分别与两个CPU连接，输出端与驱动输出及指示电路连接；

所述驱动电路与两个CPU之间分别连接有回读电路；

所述故障安全电源与所述驱动电路连接。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的智能容错故障安全驱动板卡，由于微机控制器包括两个并联的CPU，驱动电路包括逻辑与电路；逻辑与电路的两个输入端分别与两个CPU连接，输出端与驱动输出及指示电路连接；驱动电路与两个CPU之间分别连接有回读电路。采用双CPU共同控制、闭环输出避免了因混线造成的错误输出，对混线有很好的防护作用，达到了故障导向安全的目的。

附图说明

图1为本发明智能容错故障安全驱动板卡的总体结构示意图；

图2为本发明中驱动电路的结构示意图。

具体实施方式

本发明的智能容错故障安全驱动板卡，其较佳的具体实施方式如图1所示：

包括微机控制器、故障安全电源和驱动电路，所述微机控制器包括两个并联的CPU，所述驱动电路包括逻辑与电路；

所述逻辑与电路的两个输入端分别与两个CPU连接，输出端与驱动输出及指示电路连接；

所述驱动电路与两个CPU之间分别连接有回读电路；

所述故障安全电源与所述驱动电路连接。

所述两个CPU与所述故障安全电源分别连接。

所述驱动输出及指示电路有相互独立的16路。

所述两个CPU之间通信连接。

如图2所示，所述驱动电路包括第一驱动控制电路和第二驱动控制电路；

所述第一驱动控制电路自输入端至输出端依次包括第一光耦合器、第一开关管和第二光耦合器，且其输入端和输出端分别与第一CPU连接；

所述第二驱动控制电路自输入端至输出端依次包括第三光耦合器、第二开关管和第四光耦合器，且其输入端和输出端分别与第二CPU连接；

所述第一开关管与第二开关管之间连接有二极管；

所述第二开关管的射极与所述驱动输出及指示电路连接。

本发明的智能容错故障安全驱动板卡，当设备故障时，不用通过继电器切断I/O电源，只需通过内部的双CPU切断输出电源的控制信号即可切断I/O电源，避免错误的输出，达到故障导向安全的目的；同时本改进后的电路采用双CPU共同控制、闭环输出避免了因混线造成的错误输出，对混线有很好的防护作用，达到了故障导向安全的目的。

下面结合附图和具体实施例对本申请进行详细的描述：

再参见图1、图2，本发明的智能容错故障安全驱动板卡设有安全电源，微机控制器ACPU和BCPU，驱动电路，驱动输出及指示电路。

微机控制器由ACPU，BCPU双CPU构成，两个CPU共同控制一路驱动输出信号，ACPU连接AOUT口的输出控制信号和AIN输入口信号，AOUT为ACPU的驱动输出信号，AIN为ACPU驱动输出信号的回读信号。BCPU连接BOUT口的输出控制信号和BIN输入信号，BOUT为BCPU的驱动输出信号，BIN为BCPU的驱动输出信号的回读信号。

ACPU驱动控制电路由光耦合器U1、U2，开关管Q1，电阻R1、R2、R3、R7，二级管D1构成。当AOUT口为逻辑电平1时，光电耦合器U1导通，当设定的分压和限流电阻R2、R3使得Q1的基射极电压大于0.6V时，Q1导通，U2导通，二极管D1正极的电压为+24V减去Q1的集射极饱和导通压降。R3、U2、R7构成ACPU驱动输出的回读电路，AOUT是ACPU驱动输出，AIN是ACPU的驱动输出回读，U2导通使得AIN端为逻辑1。当AOUT的逻辑电平发生转换变为逻辑0时，U1不导通，Q1的基射极无压降也不导通，U2也不导通，AIN通过R7接地变为逻辑低电平0，AIN和AOUT构成了ACPU驱动的环路。

BCPU驱动控制电路由光耦合器U3、U4，电阻R4、R5、R6、R8，二极管D2，开关管Q2构成。当BOUT为逻辑高电平1时，U3导通，如果此时AOUT也为逻辑1，则Q2导通U4也导通，BIN连接到+5V为逻辑高电平；当BOUT为逻辑低电平0时，U3不导通，此时不管AOUT为高电平1还是低电平0，Q2都截止不导通，U4也不导通，BIN通过R8接地变为逻辑低电平0。BIN和BOUT构成了BCPU驱动输出的环路，确保了正确的输出。

ACPU和BCPU的驱动输出构成了逻辑上的与电路。当系统上电后，ACPU和BCPU对他们分别控制的驱动输出和驱动回读电路进行自检，自检无误后对安全电源输出周期相同相位相反的控制脉冲信号，安全电源启动产生+24电源供给驱动电路，然后ACPU和BCPU执行上位机通过串口下达的命令，输出驱动信息和回读驱动信息。只有当ACPU和BCPU同时输出时才能在驱动输出端DA得到逻辑上的高电平1输出。其余情况DA上都没有输出。且在有输出的情况下通过R9限流点亮LED1指示有驱动输出。

本电路具有结构完善，控制严谨，运行稳定可靠，故障能及时发现并导向安全的优点。

具体实施例：

智能容错故障安全驱动板卡设有安全电源，微机控制器ACPU和BCPU，驱动电路，驱动输出及指示电路。微机控制器由ACPU，BCPU双CPU构成，两个CPU共同控制一路驱动输出信号，ACPU连接AOUT口的输出控制信号和AIN输入口信号，AOUT为ACPU的驱动输出信号，AIN为ACPU驱动输出信号的回读信号。BCPU连接BOUT口的输出控制信号和BIN输入信号，BOUT为BCPU的驱动输出信号，BIN为BCPU的驱动输出信号的回读信号。ACPU驱动控制电路由光耦合器U1、U2，开关管Q1，电阻R1、R2、R3、R7，二级管D1构成；BCPU驱动控制电路由光耦合器U3、U4，电阻R4、R5、R6、R8，二极管D2，开关管Q2构成。其中U1、U2、U3、U4选用光耦合器件TLP521-1GB，R1、R4为510欧姆贴片电阻，R2、R5为1K欧姆贴片电阻，R3、R6为8.2K欧姆贴片电阻，R7、R8为202K欧姆贴片电阻，R9为10K欧姆表贴电阻，R10为30欧姆2W功率电阻，Q1、Q2为KSH3055低速NPN开关管，D1、D2为表贴二级管M7，LED1为绿色发光二级管。

本发明经过测试和试用，效果非常好，极大的提高了设备的安全性，很好的满足故障导向安全的要求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种智能容错故障安全驱动板卡，其特征在于，包括微机控制器、故障安全电源和驱动电路，所述微机控制器包括两个并联的CPU，所述驱动电路包括逻辑与电路；

所述逻辑与电路的两个输入端分别与两个CPU连接，输出端与驱动输出及指示电路连接；

所述驱动电路与两个CPU之间分别连接有回读电路；

所述故障安全电源与所述驱动电路连接。

2.根据权利要求1所述的智能容错故障安全驱动板卡，其特征在于，所述两个CPU与所述故障安全电源分别连接。

3.根据权利要求2所述的智能容错故障安全驱动板卡，其特征在于，所述驱动输出及指示电路有相互独立的16路。

4.根据权利要求3所述的智能容错故障安全驱动板卡，其特征在于，所述两个CPU之间通信连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的智能容错故障安全驱动板卡，其特征在于，所述驱动电路包括第一驱动控制电路和第二驱动控制电路；

所述第一驱动控制电路自输入端至输出端依次包括第一光耦合器、第一开关管和第二光耦合器，且其输入端和输出端分别与第一CPU连接；

所述第二驱动控制电路自输入端至输出端依次包括第三光耦合器、第二开关管和第四光耦合器，且其输入端和输出端分别与第二CPU连接；

所述第一开关管与第二开关管之间连接有二极管；

所述第二开关管的射极与所述驱动输出及指示电路连接。

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