CN102129227B - 自动装置的驱动回路及其启动回路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动装置的驱动回路及其启动回路，包括自动装置的MCU，与MCU相连的若干个继电器驱动回路及驱动回路的启动回路，其特征在于：所述启动回路包括与MCU的QD_EN信号端相连的启动继电器K1，开关量输出继电器K2的线圈负端还与一个电阻网络相连，电阻网络连接三极管的基极和发射极，三极管的集电极连接开出反馈光耦的阴极，所述MCU单独输出一个启动测试引脚，所述启动测试引脚驱动一个启动测试光耦D1，启动测试光耦D1将继电器驱动电源沟通给一个测试电阻，测试电阻的另一端连接开关量输出继电器线圈的负端。本发明采用全新的设计方法实现了启动回路的单独自检，具有易于实现、运行可靠、成本少、收效大等优点。

Description

自动装置的驱动回路及其启动回路

技术领域

本发明属于工业自动化领域，涉及一种自动装置中的驱动回路及其启动回路，尤其是涉及启动回路的自检回路。

背景技术

在工业自动化控制领域，自动装置主要通过对继电器的驱动实现开关量的输出，并以此控制受控系统的运行。自动装置中一般都设计有启动回路，用以防止自动装置的误动作。启动回路一般包含一个启动继电器及其驱动电路，通常情况下，启动继电器用以沟通开关量输出继电器的电源。对于自动装置而言，启动回路属于非常重要的系统部件，其工作状态直接关系到控制系统及被控系统的安全性、可靠性。

通常情况下，启动继电器的作用是给开关量输出继电器提供电源。图1为现有的自动装置24V继电器驱动回路及其启动回路。

如图1所示，图中虚线框为可重复部分，通常自动装置系统中有若干个如上图所示的虚线框部分，即自动装置系统可能存在一个启动继电器、一个开出反馈光耦及若干个开关量输出继电器驱动回路。

开关量输出继电器驱动过程为：MCU通过QD_EN信号控制启动继电器K1。当QD_EN被拉低后，启动继电器K1被驱动，接点闭合，将继电器电源：+24沟通给VCC_RELAY；继而，当MCU控制DO_EN、DO1同时为高电平时，光耦D2被驱动，将VCC_RELAY信号沟通给DO1_DRV；DO1_DRV通过V1二极管驱动K2继电器实现开关量输出。

并且，如图1所示，控制系统设计了开关量输出自检，即当DO1_DRV信号有效时，DO1_DRV信号也会同时通过V2极管及R_FB反馈电阻驱动光耦D3开出反馈光耦；当光耦D3被激励后，DO_FB信号被拉低，MCU通过读取DO_FB信号的电平变化确认K1启动继电器、光耦D2及相应驱动电路的工作状态是否正常。即启动回路的测试与开关量输出继电器驱动回路的自检一起进行。若MCU要全检QD_EN、DO_EN、DO1三个信号，需检测23次，MCU的控制及判断逻辑较为复杂。

开出自检过程中，光耦D2、启动继电器K1打开后24V信号在驱动反馈光耦D3的同时也驱动了继电器K2。由于光耦的动作速度一般远快于继电器。所以，为防止检测过程中继电器K2被误触发，MCU在驱动光耦D2后必须快速读取DO_FB信号随后快速关断光耦D2，以防光耦D2驱动时间过长导致继电器K2接点吸合。

但实际使用中，光耦的动作、返回时间极易受温度变化影响。并且，自动装置的MCU一般又都需处理复杂的逻辑、算法及通讯。再者，MCU一般还运行有操作系统。若MCU对上述引脚控制、读取的时间节拍处理不好，极易影响到对DO_FB信号的正确读取，并有可能造成继电器K2的误出口。

综上，传统的自动装置启动回路状态检测与开关量输出继电器驱动回路的自检被糅合进行，自检过程存在一定风险及弊端。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是对自动装置的驱动回路及其启动回路进一步改进，使启动回路的自检更加有效安全的进行，提高自检电路的稳定性、可靠性。

为解决上述问题，本发明提供一种自动装置的驱动回路及其启动回路，包括自动装置的MCU，与MCU相连的若干个继电器驱动回路及其启动回路，其特征在于：所述启动回路包括与MCU的QD_EN信号端相连的启动继电器K1，继电器驱动回路包括开关量输出继电器K2，启动继电器K1的一个接点连接开关量输出继电器K2的线圈负端；开关量输出继电器K2的线圈负端同时与一个电阻网络相连，电阻网络连接三极管的基极和发射极，三极管的集电极连接开出反馈光耦的阴极，所述MCU单独输出一个启动测试引脚，启动测试引脚驱动一个启动测试光耦D1，启动测试光耦D1将继电器驱动电源沟通给一个测试电阻，测试电阻的另一端连接开关量输出继电器线圈的负端；启动继电器K1的一个接点连接开关量输出继电器线圈的负端，一个接点连接继电器驱动电源的地。

前述的自动装置的驱动回路及其启动回路，其特征在于：所述开关量输出继电器K2的驱动光耦D2直接将继电器驱动电源沟通给开关量输出继电器K2的线圈正端。

改进后的启动回路自检测试的工作原理为：启动测试过程中，MCU利用单独的启动测试引脚驱动启动测试光耦，继而沟通继电器驱动电源给启动测试电阻，并通过启动测试电阻继而驱动电阻网络，电阻网络通过三极管驱动开出反馈光耦使开出反馈引脚电平发生变化。MCU通过自检前后开出反馈引脚电平的变化判断启动回路工作是否正常。

本发明的有益效果是：

采用电阻、三极管等造价小，稳定性高的分立元器件搭建的回路改善了过往的自动装置启动回路自检电路。使得启动回路的自检可更加有效安全的进行。提高了自检电路的稳定性、可靠性。

附图说明

图1为现有的自动装置24V继电器驱动回路及其启动回路电路图；

图2为本发明的自动装置继电器驱动回路及其启动回路电路图。

具体实施方式

启动回路故障一般分为以下两种：

1.启动失效：MCU对启动回路施加激励，但启动继电器不能闭合；

2.启动击穿：MCU未对启动回路施加激励，但启动继电器业已闭合；

以继电器驱动电源为24V情况为例，改进电路如下所示：

正常继电器动作过程为：MCU拉低QD_EN，短路FB_IN信号与-24信号，随后MCU抬高DO_EN、DO1信号驱动驱动光耦D2，将+24引入K2继电器，开关量输出继电器K2即可动作。

启动回路自检时步骤为：

1.MCU通过抬高QD_EN信号，保证启动继电器K1处于打开状态。

2.随后，MCU读取DO_FB信号，若DO_FB信号为高电平，则说明启动回路未出现启动击穿现象。

3.接着，MCU拉低QD_EN信号，驱动启动继电器K1，使其接点闭合。

4.分别以及同时抬高QD_TST信号及DO_EN信号，分别读取DO_FB反馈信号。若只有当QD_TST、DO_EN同时为高电平时，DO_FB信号才为低电平，则启动回路未出现启动失效现象，启动回路自检完成。

电路设计要点为：

1.为防止启动自检过程中出现继电器K2误动作的情况，设开关量输出继电器K2线圈的电阻为r，只要r阻值远小于R1+(R2//R3)，即可使得自检过程中在QD_EN信号被拉低，启动继电器K1闭合的情况下，即便驱动光耦D2被误触发，驱动光耦D2导通后开关量输出继电器K2线圈上的分压也足够小。只要开关量输出继电器K2线圈上的分压远低与其最小驱动电压，无论驱动光耦D2的驱动时间多长，都不足以使得K2继电器被驱动。

2.为保证反馈回路驱动的一致性，如图2所示的启动自检用测试电阻R4的阻值应与K2继电器线圈阻值相近。

本发明的特点有：

1.引入启动测试光耦、启动测试用电阻以及相应电阻网络及三极管。利用K1启动继电器接点的闭合旁路掉R1、R2、R3电阻构成的反馈电路，使得K2继电器在正常工作状态下可被正确驱动；利用K1启动继电器接点的开路使得启动回路自检时，MCU驱动启动测试光耦D1，通过启动测试用电阻R4及R1、R2、R3组成的电阻网络驱动三极管V1继而驱动反馈光耦D3，引起开出反馈信号DO_FB的电平变化。

2.MCU通过启动自检前后，开出反馈信号DO_FB的电平变化判断启动回路工作是否正常。

3.启动回路自检过程中，即便在启动继电器K1接点业已闭合且开关量输出继电器K2的激励光耦D2被误触发的情况下，K2继电器线圈上获得的压降也非常小，并且因为该压降远未达到其最小额定动作电压而不能动作。

4.由于，启动回路自检过程中K2继电器不会误出口，因此，MCU可从容读取DO_FB信号，减小误判的可能性。

以上已以较佳实施例公布了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1. 一种自动装置的驱动回路及其启动回路，包括自动装置的MCU，与MCU相连的若干个继电器驱动回路及其启动回路，其特征在于：所述启动回路包括与MCU的QD_EN信号端相连的启动继电器K1，继电器驱动回路包括开关量输出继电器K2，启动继电器K1的一个接点连接开关量输出继电器K2的线圈负端；开关量输出继电器K2的线圈负端同时与一个电阻网络相连，电阻网络连接三极管的基极和发射极，三极管的集电极连接开出反馈光耦的阴极，所述MCU单独输出一个启动测试引脚，启动测试引脚驱动一个启动测试光耦D1，启动测试光耦D1将继电器驱动电源沟通给一个测试电阻，测试电阻的另一端连接开关量输出继电器K2线圈的负端；启动继电器K1的一个接点连接开关量输出继电器K2线圈的负端，一个接点连接继电器驱动电源的地。

2.根据权利要求1所述的自动装置的驱动回路及其启动回路，其特征在于：所述开关量输出继电器K2的驱动光耦D2直接将继电器驱动电源沟通给开关量输出继电器K2的线圈正端。

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