CN101995844A - 一种具有优先级控制功能的继电器模块 - Google Patents

一种具有优先级控制功能的继电器模块 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种继电器模块，尤其是一种具有优先级控制功能的继电器模块，所述的一种具有优先级控制功能的继电器模块包括开关量隔离通道和继电器组，还包括可编程逻辑器件，输入信号经开关量隔离通道输入，由可编程逻辑器件判断优先级别后再输入给继电器组，以控制后端继电器组的工作状态。本发明能够去除输入信号的机械抖动，去抖时间根据系统需求进行设定，能够根据输入信号的优先级别和预先设定的逻辑关系，输出开关量信号，控制后端继电器工作状态，根据继电器触点侧的负载种类不同，选用相应的继电器，还提供测试接口，可以定期在线测试或离线测试。

Description

一种具有优先级控制功能的继电器模块
技术领域
本发明涉及一种继电器模块，尤其是涉及一种具有优先级控制功能的继电器模块。
背景技术
继电器模块在核电站仪控系统中的应用非常多，但典型的设计提供开光量隔离输入通道和继电器输出通道，或者只提供继电器输出通道。
具有优先级控制功能的继电器模块简称PCM(Priority Control Model)即优先级控制模块，是核电站仪控系统的一部分，与核电站中的多种设备有电气连接，属于非安全相关级设备。PCM的主要目的是接收来自不同设备、不同优先级的开关量信号，判断其优先级别并控制后端继电器输出。目前工控领域公知的继电器模块种类繁多，各式各样。
申请号为92214565.2的中国专利公开了一种集成模块电压继电器，是根据电力系统更新换代需要设计的，其特征是集成模块由交流数据采集、精密绝对值变换、峰值检出、锁存、驱动及抗干扰等电路组成，电压继电器由本模块、整定电路、接口电路组成。由本模块组成的电压继电器，采用交流直接输入和连续脉冲锁存方式，废除了变压器和滤波电路，实现了无滤波延时，无抖动，动作快，反回系数小的要求。同时增设了可控放大，干扰抑制和继电特性电路，提高了精度和分辨率，使工作稳定可靠。
申请号为200820015241.3的中国专利公开了一种基于PLCcore-CF54模块的继电器输出板卡，包括RS232串口调试配置单元和RS232串行总线接口、工业以太网物理接口、CAN总线物理接口和PLCcore-CF54模块驱动缓冲接口，所述的RS232串口配置单元和RS232串行总线接口、工业以太网物理接口和CAN总线物理接口均通过PLCcore-CF54模块驱动缓冲接口实现，其特征在于还包括继电器输出通道，所述通道由驱动芯片继电器构成，由继电器驱动负载。该网关具有多种外设通讯接口，模块本身资源丰富，适宜在现场情况复杂，工作环境恶劣的机车网络系统中应用。
《电测与仪表》期刊2003年第9期中《嵌入式光隔离开关量输入、继电器输出接口卡PM 582及应用》一文介绍了一种光隔离开关量输入、继电器输出的接口卡的技术参数、工作原理、使用与操作。但目前继电器模块的一般设计都采用前端对输入开关量信号采用光耦隔离，后端为继电器输出的方式，这种继电器模块的输入信号与输出信号也是一一对应的关系，当输入信号与输出信号存在逻辑对应关系时，则需要在继电器模块的前端智能模块中修改开关量信号的逻辑关系。
可见，现有的继电器模块的输入信号与输出信号是一一对应的关系，且输入信号之间、输出信号之间优先级别相同，当输入信号与输出信号之间存在逻辑关系或输入信号之间存在优先级别时，则无法使用此类继电器模块，只能在前级的模块设计中做改动。
发明内容
本发明继电器模块的目的是克服现有继电器模块的不足，提供一种具有优先级控制功能的继电器模块。
本发明PCM提供5路开关量隔离输入通道，在设计中增加可编程逻辑器件，并增加去抖功能，模块的输入信号首先经过开关量隔离通道，再经过去抖处理，然后根据预先设定的内部逻辑关系输出开关量信号，控制输出端继电器的状态。这样PCM可以去除前端输入信号的机械抖动，并能根据使用场合的不同，改变输入、输出信号逻辑关系，而不需要在硬件设计上做任何改动。
为了实现上述功能，本发明采用的技术方案如下：
一种具有优先级控制功能的继电器模块，所述的继电器模块包括电源信号输入端、开关量隔离通道、继电器组和电源信号输出端，开关量隔离通道连接复杂可编程逻辑器件，复杂可编程逻辑器件的另一端与继电器组连接；所述继电器模块通过电源信号输入端输入信号传送给开关量隔离通道，电源信号输入端为陶瓷保险管和防反接二极管；经过开关量隔离通道后，输入到复杂可编程逻辑器件，复杂可编程逻辑器件对所述输入信号进行去抖处理，去除机械抖动后，再根据预先设定的内部逻辑关系判断优先级，根据输入信号的不同优先级输入给所述继电器组，所述的继电器组的输出通道与电源信号输出端连接，电源输出端为二极管反向并联在继电器组的输出通道触点端；通过电源信号输出端的电源信号控制所述继电器模块外部的驱动机构工作；
所述继电器模块采用硬接线方式与核电站中的其它设备交换信号，PCM接收外部提供的3种形式的电源信号，24V工作电源E1经DC/DC隔离后为可编程逻辑器件和继电器组提供工作电源；查询电源E2为输入开关量信号提供48V查询电源，当输出侧继电器需要输出有源信号时，则选择驱动电源E3，E1、E2、E3是外部电源。
所述的继电器模块的复杂可编程逻辑器件还具有测试接口和测试功能切换功能，从而能够定期在线测试或离线测试。
所述的继电器模块还包括继电器组安装插座，所述继电器组通过所述继电器组安装插座安装在所述继电器模块上，从而使所述继电器组能够根据执行机构的负载种类不同进行更换。
所述二极管为正向电流较大、反向耐压高的二极管，并且反向并联在触点端。
所述的复杂可编程逻辑器件的去抖时间，能够根据输入信号的状况或系统的要求在所述可编程逻辑器件的程序中自行设定。
本发明PCM与现有继电器模块相比具有以下有益效果：
1.能去除输入信号的机械抖动，去抖时间根据系统需求进行设定；
2.根据输入信号的优先级别和预先设定的逻辑关系，输出开关量信号，控制后端继电器工作状态，根据执行机构的负载种类不同，选用相应的继电器；
3.提供测试接口，可以定期在线测试或离线测试。
本发明PCM，使用灵活，随着使用场合的变化，输入与输出逻辑关系改变时，可以方便的更改可编程逻辑器件的程序，快速适应应用场合，而且提供测试接口，可以定期对程序进行测试，在元器件选型方面，更注重元器件的耐久性和抗冲击性。
附图说明
图1是本发明PCM与核电站其它设备的接口电路；
图2是本发明PCM的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解，将本发明英文术语在表1中列出，具体如表1所示。
表1
 英文简写   中文含义
 DI   数字量输入
 DO   数字量输出
 CPLD   复杂可编程逻辑器件
 PCB   印制板
 DC/DC   直流转直流
 DB(D-sub)   D型头
 IEDC   继电器
 LED   发光二极管
 SWGR(switchgear)   开关设备
 NC-DCS   非安全级集散控制系统
 SLCAT   SLC是安全级的机柜名称AT是自动测试装置
 PCM(Priority Control Model)   优先级控制模块
如图1所示，本发明PCM提供5路开关量隔离输入通道，5路继电器输出通道。输入信号分为两个优先级，来自1E设备的保护信号为高优先级，来自NC设备(的控制信号为低优先级，来自1E的保护信号和来自NC的控制信号为继电器输出的干接点信号，触点闭合保护一直有效，触点断开，信号无效。PCM采用硬接线方式与核电站中的其它设备交换信号。PCM接收外部提供的3种形式的电源信号：24V工作电源E1经DC/DC模块隔离后为整个模块提供工作电源；查询电源E2为输入开关量信号提供48V查询电源；当输出侧继电器需要输出有源信号时，则选择驱动电源E3，并驱动后级开关设备，当输出侧继电器需要输出无源干接点信号时，则无需选择驱动电源E3。
如图2所示，本发明PCM的电源部分，各模块的电源设计的可靠性直接影响整个系统的性能。采用来两片DC/DC模块实现PCM与系统电源的隔离；48V查询电源E2和DO驱动电源E3不做隔离处理，只在电源信号输入端串入陶瓷保险管和防反接二极管，起过流和防反接保护作用。来自1E设备的保护信号和来自NC设备的控制信号经开关量隔离通道隔离后，进入可编程逻辑器件进行去抖处理，去除机械抖动后，再根据IE信号和NC信号的优先级别依次向后级输出，并控制继电器组的输出状态。
可编程逻辑器件采用原理图设计输入方式实现优先级控制、信号去抖以及测试功能切换等。
输出通道继电器采用薄形功率继电器，并配以PCB板安装插座。继电器的线圈电流关闭时，会产生高压脉冲，因此在线圈两端并联一个二极管以抑制反电动势。在继电器触点侧使用浪涌吸收电路保护触点免受浪涌电流的冲击，考虑到PCM后端的设备多为直流负载设备，因此采用正向电流较大、反向耐压高的二极管反向并联在触点端。
测试接口采用DB37，在对PCM进行逻辑功能测试时，通过DB37加入测试使信号切换开关量输入、输出通道和测试输入、输出通道，通过通道上的测试孔可测得输出状态，通过LED显示完成状态及测试结果。

Claims (6)

1.一种具有优先级控制功能的继电器模块，所述的继电器模块包括电源信号输入端、开关量隔离通道、继电器组和电源信号输出端，其特征在于：开关量隔离通道连接复杂可编程逻辑器件，复杂可编程逻辑器件的另一端与继电器组连接；所述继电器模块通过电源信号输入端将输入信号传送给开关量隔离通道，电源信号输入端为陶瓷保险管和防反接二极管；经过开关量隔离通道后，输入到复杂可编程逻辑器件，复杂可编程逻辑器件对所述输入信号进行去抖处理，去除机械抖动后，再根据预先设定的内部逻辑关系判断优先级，根据输入信号的不同优先级输入给所述继电器组，所述的继电器组的输出通道与电源信号输出端连接，电源输出端为二极管反向并联在继电器组的输出通道触点端；通过电源信号输出端的电源信号控制所述继电器模块外部的驱动机构工作。
2.根据权利要求1所述一种具有优先级控制功能的继电器模块，其特征在于：所述继电器模块采用硬接线方式与核电站中的其它设备交换信号，PCM接收外部提供的3种形式的电源信号，24V工作电源E1经DC/DC隔离后为可编程逻辑器件和继电器组提供工作电源；查询电源E2为输入开关量信号提供48V查询电源，当输出侧继电器需要输出有源信号时，则选择驱动电源E3，E1、E2、E3是外部电源。
3.根据权利要求1所述一种具有优先级控制功能的继电器模块，其特征在于：所述的继电器模块的复杂可编程逻辑器件还具有测试接口和测试功能切换功能，从而能够定期在线测试或离线测试。
4.根据权利要求1所述的一种具有优先级控制功能的继电器模块，其特征在于：所述的继电器模块还包括继电器组安装插座，所述继电器组通过所述继电器组安装插座安装在所述继电器模块上，从而使所述继电器组能够根据执行机构的负载种类不同进行更换。
5.根据权利要求1所述的一种具有优先级控制功能的继电器模块，其特征在于：所述二极管为正向电流较大、反向耐压高的二极管，并且反向并联在触点端。
6.根据权利要求1所述的一种具有优先级控制功能的继电器模块，其特征在于：所述的复杂可编程逻辑器件的去抖时间，能够根据输入信号的状况或系统的要求在所述可编程逻辑器件的程序中自行设定。
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