CN103148280B - 电磁阀故障在线监测设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提出的一种电磁阀故障在线监测设备，有一个通过电缆与电磁阀交联的功率器件BTS和相连BTS的中央处理器，BTS在输出信号过程中，接收来自总线的离散量输入信号，将响应并输出的驱动电流信号通过快速恢复整流二极管进行整流输出到电磁阀，驱动电磁阀工作，同时通过“ST”引脚端口回传一个高电平电信号到中央处理器总线模块，在线监测电磁阀的通断状态；当其输出线上的电流大于预先设定的电流时，BTS通过内置保护电路，从OUT端输出截止信号自动切断负载通路。本发明操作简便、安装、调试方便。操作过程中，在设备上电的情况下，只需要发出一个“高”指令，即可输出驱动电磁阀工作的电流信号，同时可在线监测电磁阀通断。

Description

电磁阀故障在线监测设备
技术领域
   本发明涉及电磁阀的故障检测装置，特别是涉及电磁阀故障的在线监测设备。
背景技术
电磁阀是用于电磁控制的工业设备，用于工业控制系统中调整介质反相、流量、速度和其他参数。电磁阀设有密闭腔，在不同的位置开有通孔，每个孔都通向不同的管路，密闭腔内装有阀体，阀体两侧面装配有电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来挡住或漏出不同的排油的孔，而进行油孔的常开的液压油就会进入不同的排油管，然后通过油压来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞缸，活塞干带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。目前测定电磁阀通断及短路的监测方式，一般是通过具有丰富专业工作经验的技术人员，根据电磁阀的工作原理和特性的经验或观察来分析电磁阀故障的。这种人工判断电磁阀故障的监测方式，可靠性差，准确度低，分析时间长，技能要求高，非一般工作人员所胜任。
发明内容
本发明的目的是针对各种电磁阀通断及其短路监测难度大问题，提供一种操作简便、工作可靠，使用寿命长的电磁阀故障在线监测设备
本发明的上述目的可以通过以下措施来实现：一种电磁阀故障在线监测设备，其特征在于，所述线监测设备具有一个通过电缆与电磁阀交联的功率器件BTS和相连BTS的中央处理器，BTS在输出信号过程中，接收来自总线的离散量输入信号，将响应并输出的驱动电流信号通过快速恢复整流二极管进行整流输出到电磁阀，驱动电磁阀工作，同时通过“ST”引脚端口回传一个高电平电信号到中央处理器总线模块，在线监测电磁阀的通断状态；当其输出线上的电流大于预先设定的电流时，BTS通过内置保护电路，从OUT端输出截止信号自动切断负载通路，当接收来自总线的离散量输入信号为低时，BTS功率开关通过“ST”引脚反馈一个低电平信号，通过数据总线将负载状态反馈到中央处理机，读取电磁阀线圈负载状态信号并进行判断，将告警指令发送至显示模块，由显示器显示。
本发明相比于现有技术具有如下效果。
1.本发明匹配交联后上电控制，即可驱动电磁阀工作并监测出该电磁阀是否正常工作。具有输出保护及状态反馈功能的BTS功率器件，在当其输出线上的电流大于预先设定的电流时，其内部保护电路自动切断负载通路，BTS功率器件通过ST引脚输入信号至数据总线中还返回负载状态，再由中央处理机得到的信号来实时的反映负载的开路、或短路状态，可以实时取得电磁阀线圈负载状态。
2.操作简便、安装、调试方便。操作过程中，在设备上电的情况下，只需要发出一个“高”指令，即可输出一个驱动电流，输出大功率信号驱动电磁阀工作，同时可在线监测电磁阀通断。如电磁阀故障，BTS器件“ST”引脚返回相应状态到中央处理机，输出截止；本发明的关键在于BTS器件，核心器件为BTS大功率开关，器件的工作电压为宽电压，工作温度范围-40 oC—150oC，同时还具有过压保护，大大提高了工作的可靠性。
3.工作可靠。采用大功率驱动开关，大大提高了可靠性，用于测定电磁阀通断及短路，输出精度高，输出驱动电流精度±1%，稳定可靠，综合性能稳定，对设备的要求降低，利于系统集成。
使用寿命长。基本采用电磁阀与其专用信号输出处理板匹配交联，通过电磁阀通断检测对象故障，寿命能够持续使用5-8年。
附图说明
图1是本发明电磁阀故障在线监测设备的电路原理框图。
图2是图1测试电路的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
参阅图1。对市场上不同的电磁阀，可根据具体的参数要求来在市场上选择BTS功率器件，使其系统能实时监测电磁阀。BTS功率器件可以选择BTS410H2的功率驱动模块。图1中的BTS功率器件具有过载保护、电流限制、短路保护、热关断、过压保护、电感负载的快速退磁、欠压和过压关断与自动重启和滞后、静电放电（ESD）保护的功能。BTS410H2功率驱动模块的接口定义如表1所示。
引脚 信号
1 GND——电源地
2 IN——输入控制信号
3 Vbb——工作电源
4 ST——状态反馈信号
5 OUT——输出信号
根据定义按照图即可进行接线。BTS功率器件的具有65V过压保护，工作电压为4.7V—42V，温度范围为-40oC—150oC。BTS功率器件内置短路保护、超压保护、过流保护电路。
工作原理：中央处理机通过总线模块发送一个离散量输入信号至BTS功率器件，BTS功率器件接收到信号后输出一个驱动信号控制电磁阀，在电磁阀正常或异常工作下，BTS功率器件内部自检测并通过引脚ST反馈一个电平电信号至中央处理机，再通过一个内部存储模块存储数据，最终将得出的真实数据由显示模块和外部显示器显示出来，其显示结果可通过真值表2反映出电磁阀的工作状态。真值 表2 
注：L—低电平，H—高电平，1）—高阻抗。
在图2中，中央处理机通过电阻R连接BTS功率器件的输入端，BTS功率器件输出端连接于电磁阀负载。在输出信号过程中，负载无异常时，BTS功率器件接收来自总线的离散量输入信号，响应并输出驱动电流信号，通过串联在OUT引脚线路上的两个相向连接的快速恢复整流二极管V1、瞬态抑制二极管V2进行整流输出到电磁阀，OUT引脚输出驱动信号驱动电磁阀工作，通过“ST”引脚端口回传到总线，在线监测电磁阀的通断状态。BTS功率器件可以选用BTS410H2的芯片。BTS410H2工作在+28V电源下，接收来自总线的离散量输入信号，BTS响应并输出+28V、1.8A的驱动电流信号，输出信号过程中，通过快速恢复整流二极管进行整流输出到负载进行驱动。
当其输出线上的电流大于预先设定的电流时， BTS功率器件内置保护电路通过OUT端输出截止信号自动切断负载通路，BTS功率开关通过“ST”引脚反馈一个高电平信号输入至数据总线，返回相应负载状态到中央处理机读取电磁阀线圈负载状态信号，进行判断，该状态信号由中央处理机读取，发出告警指令至显示器显示。
电磁阀线圈短路时，BTS功率开关输入端信号为低电平电信号，BTS功率开关通过ST引脚反馈一个+5V高电平电信号回总线进行判断；BTS功率开关输入端信号为高电平电信号，BTS功率开关通过ST引脚反馈一个0V低电平电信号回总线进行判断；总线接收信号后发出指令关断输出信号进行保护。
电磁阀线圈断路时，BTS功率开关输入端信号为低电平电信号，BTS功率开关通过ST引脚反馈一个0V 低电平电信号回总线进行判断；BTS功率开关输入端信号为高电平电信号，BTS功率开关通过ST引脚反馈一个+5V高电平电信号回总线进行判断，总线接收信号后发出指令进行告警。
在图2描述的测试电路中，检测工作原理是：中央处理机通过总线模块发送一个离散量输入信号至BTS功率器件，BTS功率器件接收到信号后输出一个驱动信号控制电磁阀，负载无异常时，在BTS功率器件的输出端接有电磁阀负载的情况下，通过BTS 的OUT引脚输出+28V，1.8A驱动信号驱动电磁阀工作，并且将高电平信号通过ST引脚端口回传到总线进行监控，当电磁阀线圈负载异常或断路的情况下，BTS功率器件OUT端无输出，总线接收信号后发出指令进行告警（判定电磁阀工作状态是否正常，详见真值表2）。

Claims (1)

1.一种电磁阀故障在线监测设备，其特征在于，所述电磁阀故障在线监测设备具有一个通过电缆与电磁阀交联的功率器件BTS和相连BTS的中央处理器，BTS在输出信号过程中，接收来自总线的离散量输入信号，将响应并输出的驱动电流信号通过快速恢复整流二极管进行整流输出到电磁阀，驱动电磁阀工作，同时通过“ST”引脚端口回传一个高电平电信号到中央处理器总线模块，在线监测电磁阀的通断状态，当其输出线上的电流大于预先设定的电流时，BTS通过内置保护电路，从OUT端输出截止信号自动切断负载通路，当接收来自总线的离散量输入信号为低时，BTS功率开关通过“ST”引脚反馈一个低电平信号，通过数据总线将负载状态反馈到中央处理器，读取电磁阀线圈负载状态信号并进行判断，将告警指令发送至显示模块，由显示器显示。
2. 如权利要求1所述的电磁阀故障在线监测设备，其特征在于，中央处理器通过总线模块发送一个离散量输入信号至BTS功率器件，BTS功率器件接收到信号后输出一个驱动信号控制电磁阀，在电磁阀正常或异常工作下，BTS功率器件内部自检测并通过引脚ST反馈一个电平电信号至中央处理器，再通过一个内部存储模块存储数据，最终将得出的真实数据由显示模块和外部显示器显示出来。
3. 如权利要求1所述的电磁阀故障在线监测设备，其特征在于，中央处理器通过电阻R连接BTS功率器件的输入端，BTS功率器件输出端连接于电磁阀负载。
4. 如权利要求1所述的电磁阀故障在线监测设备，其特征在于，在输出信号过程中，负载无异常时，BTS功率器件通过串联在OUT引脚线路上的两个相向连接的快速恢复整流二极管V1、瞬态抑制二极管V2进行整流输出到电磁阀。
5. 如权利要求1所述的电磁阀故障在线监测设备，其特征在于，当电磁阀线圈负载异常或断路的情况下，BTS功率器件OUT端无输出，总线接收信号后发出指令进行告警。
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