CN104020714B - 一种快速配电输出及输入模块及其运行诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发公开了一种快速配电输出及输入模块及其运行诊断方法；通过开关信号控制输入接口、继电器模块、配电模块、配电输入模块、配电输出接口的整体设计思想，将它们整合在一个模组里，通过不断的调试和实验，实现了一种快速配电输出及输入模块，其能有效的降低工人在配线时的接线出错率，能极大的提高装配速度，从而大大的节省了人力和物料，因此大大的节省了企业成本，增加了社会效益，通过设计的应答电路，可以用最简单最有效的方式实现检测监控上述配电模组的运行状态，来有效保护整个配电电器的安全性，降低因故障对企业造成的经济损失。

Description

一种快速配电输出及输入模块及其运行诊断方法

技术领域

本发明涉及电气设备装配领域，具体涉及一种快速配电输出及输入模块及其运行诊断方法。

背景技术

目前，使用PLC控制的工业领域，例如数控机床，数控生产线等，在进行设备电气设计与生产装配时，根据电气原理图需要对继电器、继电器座、保险丝座、接线端子、电线、冷压端子等电器元件进行连接装配，通过常期的观察发现这样非常浪费人工成本，因为作业员需要对一个零件进行定位安装固定、对每一条线、每一个端子进行裁剪、剥线、冷压、上标号等操作，这样非常容易产生接线错误，同时还大占用有限的配电空间，不利于高效率的生产需求；从降低劳动强度、节约生产成本、减少发生错误的角度出发，一直在思考是否能设计出一种既能够满足设备电气设计原理要求又能降低劳动强度，提高生产效率的部件，实现更高标准、更易操作与维护的配电模组；另外还需要一种能有效监控设计出的配电模组的运行状态的方法，来有效保护整个配电电器的安全性，降低因故障对企业造成的经济损失。

发明内容

本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供能在不改变原设计电器原理的前提下，实现降低作业工人劳动强度，降低装配工人技能要求，减少作业装配时出错概率，极大的提高和改善企业生产效率的一种快速配电输出及输入模块，以及一种能有效监控设计出的配电模组的运行状态的方法，来有效保护整个配电的电器的安全性，降低因故障对企业造成的经济损失。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：一种快速配电输出及输入模块，包括有：

继电器组态，由复数个继电器模块组成；

开关信号控制输入接口，由复数个开关信号控制输入子端口组成，用于接外部开关控制信号，来控制每个继电器模块的开断；

配电输出接口，由复数个配电子输出端口组成，每个配电子输出端口与继电器模块对应，用于输出配电信号；

配电模块，用于给每个配电子输出端口提供配电；

配电输入模块,由检测开关信号输入端口以及检测开关信号输出端口组成，用于将检测开关信号输入端口的检测开关信号与配电模块匹配后从检测开关信号输出端口输出；

所述每个开关信号控制输入子端口连接外部的开关控制信号，来控制对应的继电器模块的开断，从而控制配电模块给对应的配电输出接口配电；

所述继电器模块包括有继电器、用于固定继电器的线圈两端极性的第一电桥、所述第一电桥的两个输出端与继电器的线圈并联；所述每个第一电桥的一个输入端与对应的开关信号控制输入子端口连接；

所述继电器模块还包括有与继电器线圈并联的第一二极管、与继电器线圈并联的第二二极管；所述第一二极管和第二二极管的极性反向设置；所述每个继电器线圈的一端均用单刀双掷开关JP4连接于IO+和0V的控制信号接口之间；

配电模块包括有电源输入接口，所述电源输入接口由若干种电压端口组成；

还包括有一应答电路，用于检测快速配电输出及输入模块的运行的状态正常与否；

所述应答电路包括，两个三极管插槽，分别为三极管Q1插槽和三极管Q2插槽；两个电阻插槽，分别为电阻R33插槽和电阻R35插槽；

所述三极管Q1插槽的集电极接线端、三极管Q2插槽的发射极接线端以及检测开关信号输入端口的X20F端口连接；所述三极管Q1插槽的发射极接线端、三极管Q2插槽的集电极一并连接于其中一个电压端口，所述三极管Q1插槽的基极、三极管Q2插槽的基极、电阻R33插槽的一端以及电阻R35插槽的一端连接在一起；所述电阻R33插槽的另一端以及电阻R35插槽的另一端分别与开关信号控制输入接口的Y20F端口、单刀双掷开关JP4连接。

其中，所述继电器模块还包括有第一限流电阻，其与第二二极管串联，所述第二二极管为发光二极管。

其中，所述电压端口包括直流24V电压端口、交流19V电压端口、交流110V电压端口；还包括有与交流19V电压端口连接的第二电桥。

其中，所述每个电压端口均连接有保险丝。

其中，还包括有由直流24V电压端口的支路与交流110V电压端口的支路组成的混合配电输出端口。

其中，还包括有配电电压转换跳针电路，其连接于两个不同的配电子输出端口。

其中，所述相邻的开关信号控制输入子端口的接口形状相异。

一种应用于上述一种快速配电输出及输入模块的运行诊断方法，包括有一主控计算机；

当运行正常时：主控计算机接收到应答电路的应答信号，即：

单刀双掷开关JP4连接于0V的控制信号接口时，使三极管Q1插槽、电阻R35插槽不插件，三极管Q2插槽插件，即插入三极管，电阻R33插槽插件，即插入电阻，所述主控计算机通过开关信号控制输入接口（4）的Y20F端口发出一个高电位信号的检测电压信号，该高电位信号通过插入电阻R33插槽的电阻限流后传入三极管Q2插槽插入的三极管的基极，使得三极管Q2插槽插入的三极管的集电极和发射极达到饱和导通状态，并使三极管Q2插槽插入的三极管的发射极输出应答电压通过检测开关信号输入端口（51）的X20F端口传至主控计算机；

单刀双掷开关JP4连接于IO+的控制信号接口时，使三极管Q2插槽不插件，三极管Q1插槽插件，即插入三极管，电阻R35插槽、电阻R33插槽插件，即插入电阻，插入电阻R35插槽的电阻通过单刀双掷开关JP4连接于IO+的控制信号接口，并使得三极管Q1插槽插入的三极管呈截止关闭状态，主控计算机通过开关信号控制输入接口（4）的Y20F端口发出一个低电位信号的检测电压，该高电位信号通过插入电阻R33插槽的电阻限流后拉低三极管Q1插槽插入的三极管的基极电压，使得三极管Q1插槽插入的三极管的集电极和发射极达到饱和导通状态，并使三极管Q1插槽插入的三极管的发射极输出应答电压通过检测开关信号输入端口（51）的X20F端口传至主控计算机；

运行不正常时：主控计算机接收不到应答电路的应答信号，随后主控计算机启动保护动作。

本发明的有益效果为：通过开关信号控制输入接口、继电器模块、配电模块、配电输入模块、配电输出接口的整体设计思想，将它们整合在一个模组里，通过不断的调试和实验，实现了一种快速配电输出及输入模块，其能有效的降低工人在配线时的接线出错率，能极大的提高装配速度，从而大大的节省了人力和物料，因此大大的节省了企业成本，增加了社会效益，使得配电从复杂的连接关系简化到傻瓜式的接线，为电气配电尤其是数控领域的配电带来了巨大的便利；避免了因为复杂而繁多的配电线引起的配电错误，提供了一种安全、有效、快速的配电解决方案，通过设计的应答电路，可以用最简单最有效的方式实现检测监控上述配电模组的运行状态，来有效保护整个配电电器的安全性，降低因故障对企业造成的经济损失。

附图说明

图1是本发明的原理方框图；

图2是本发明的继电器组态和开关信号控制输入接口的具体电路图；

图3是本发明的继电器模块的具体电路图；

图4是本发明的配电模块、配电输出接口以及配电输入模块的具体电路图；

图5是本发明中运行诊断方法的流程图；

图1至图5中的附图标记说明：1-配电模块；11-电源输入接口；12-第二电桥；2-配电输出接口；3-继电器组态；31-第一电桥；32-第一限流电阻；33-第一二极管；34-第二二极管；35-继电器线圈；4-开关信号控制输入接口；5-配电输入模块；51-检测开关信号输入端口；52-检测开关信号输出端口；6-应答电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。

如图1 至图5所示，本实施例所述的一种快速配电输出及输入模块，包括有：继电器组态3，由复数个继电器模块组成；开关信号控制输入接口4，由复数个开关信号控制输入子端口组成，用于接外部开关控制信号，来控制每个继电器模块的开断；配电输出接口2，由复数个配电子输出端口组成，每个配电子输出端口与继电器模块对应，用于输出配电信号；配电模块1，用于给每个配电子输出端口提供配电；所述每个开关信号控制输入子端口连接外部的开关控制信号，来控制对应的继电器模块的开断，从而控制配电模块1给对应的配电输出接口2配电。每一个继电器模块均具有开断功能，其中，所述继电器模块不限于继电器本身，还可以替换成类似功能的小功率触发器，其类似功能的模块均属于等同替换；所述配电模块1，用于给每个配电子输出端口提供配电，其接入不同的电压特征的外部电源，其对应给予配电子输出端口；运行时，外部开关控制信号通过接入开关信号控制输入接口4来控制继电器模块的开断动作，每个继电器模块的开断使对应的配电子输出端口具有来自配电模块1的配电，实现配电功能。本发明在使用时，安装工人只要将外部开关控制信号的零散接头或者整体式接头接在开关信号控制输入子端口，将需要提供配电的接头接在对应的配电子输出端口即可完成过去复杂的配电过程，极大的提高了工作人员的配电效率；而且，避免了因为复杂而繁多的配电线引起的配电错误，提供了一种安全、有效、快速的配电解决方案。本实施例所述的配电输入模块5,由检测开关信号输入端口51以及检测开关信号输出端口52组成，用于将检测开关信号输入端口51的检测开关信号与配电模块1匹配后从检测开关信号输出端口52输出；外部检测开关信号通过检测开关信号输入端口51进入， 其与检测开关信号输出端口52连接，配电模块1的其中一路电压端口，优选的为直流24V电压端口也与检测开关信号输出端口52连接，即直流24V电压端口与外部检测开关信号一起连接检测开关信号输出端口52，如此便使得本发明所述的快速配电输出及输入模块具备了输入功能，又极大的提高了输入功能，方便配电使用，提高实用性；工作人员只需要将统一的检测开关信号插头插在检测开关信号输入端口51处，将需要检测开关信号的线头接至对应的检测开关信号输出端口52上，就完成了配电，方便简单，极大的提高了工作人员的配电效率；而且，避免了因为复杂而繁多的配电线引起的配电错误，提供了一种安全、有效、快速的配电解决方案。

本实施例所述的一种快速配电输出及输入模块，还包括有一应答电路6，用于检测快速配电输出及输入模块的运行的状态正常与否；所述应答电路6包括，两个三极管插槽，分别为三极管Q1插槽和三极管Q2插槽；两个电阻插槽，分别为电阻R33插槽和电阻R35插槽；所述三极管Q1插槽的集电极接线端、三极管Q2插槽的发射极接线端以及检测开关信号输入端口51的X20F端口连接；所述三极管Q1插槽的发射极接线端、三极管Q2插槽的集电极一并连接于其中一个电压端口，所述三极管Q1插槽的基极、三极管Q2插槽的基极、电阻R33插槽的一端以及电阻R35插槽的一端连接在一起；所述电阻R33插槽的另一端以及电阻R35插槽的另一端分别与开关信号控制输入接口4的Y20F端口、单刀双掷开关JP4连接；

本实施例所述的继电器模块包括有继电器、用于固定继电器的线圈两端极性的第一电桥31、所述第一电桥31的两个输出端与继电器的线圈并联；所述每个第一电桥31的一个输入端与对应的开关信号控制输入子端口连接；每个继电器动作，促使配电模块1给予对应配电子输出端口配电；所述继电器模块还包括有与继电器线圈35并联的第一二极管33、与继电器线圈35并联的第二二极管34；所述第一二极管33和第二二极管34的极性反向设置；所述每个继电器线圈35的一端均用单刀双掷开关JP4连接于IO+和0V的控制信号接口之间；进一步的，所述IO+为+24V；在实际配电过程中，往往会遇到外部开关控制信号有两种的情况，即+24V和0V，也就是通常所说的源极控制和漏极控制，因此，为了保证继电器模块的正常工作，连接于每个继电器线圈35的一端的电压方向必须固定；当连接于每个继电器线圈35的另一端的外部开关控制信号为高电平，例如+24V时，连接于每个继电器线圈35的一端的控制信号电压必须为0V，因此单刀双掷开关JP4将连通0V的一端；反之依然，因此，电压方向会随着实际工作而转换，因此，设有的用于固定继电器的线圈两端极性的第一电桥31，可以使得无论外部开关控制信号何种变化，都不会使得第一电桥31的输出端电压方向的变化，保证了外部开关控制信号的变化不会导致继电器工作停止，也不会损坏器件，因此延长使用寿命；另外，这样设置还可以通过单刀双掷开关JP4的跳接实现快速切换为高电平控制即源极控制与低电平控制即漏极控制的状态，而且即使单刀双掷开关JP4跳接错误也不会对控制电路或期间产生影响；在实际运用工作过程中，不需要辨别外部开关控制信号的正负，即便接错，也只是继电器线圈无动作而已，不会发生二次故障，极大的提高了其实用性。

本实施例所述的继电器模块，还包括有第一限流电阻32，其与第二二极管34串联，所述第二二极管34为发光二极管；第二二极管34为发光二极管的发光状态可以单独指示每个继电器模块的工作状态，便于调控测试人员识别。

本实施例所述的一种快速配电输出及输入模块，配电模块1包括有电源输入接口11，所述电源输入接口11由若干种电压端口组成；每个电压端口用于接不通规格的配电电压，供给本模块使用。

本实施例所述的一种快速配电输出及输入模块，所述电压端口包括直流24V电压端口、交流19V电压端口、交流110V电压端口；还包括有与交流19V电压端口连接的第二电桥12。交流19V电压端口连接的第二电桥12主要将其转为直流供模块使用。

本实施例所述的一种快速配电输出及输入模块，所述每个电压端口均连接有保险丝；保险丝能有效起到过载保护，保护整体设备的稳定性；极大的提高了本发明的实用性。

本实施例所述的一种快速配电输出及输入模块，还包括有由直流24V电压端口的支路与交流110V电压端口的支路组成的混合配电输出端口；通常在某些配电环境需求下，需要混合型的配电一体插头，因此从与直流24V电压端口的支路与交流110V电压端口的支路组成的混合配电输出端口可有效解决此问题，提高本发明的实用性。

本实施例所述的一种快速配电输出及输入模块，还包括有配电电压转换跳针电路，其连接于两个不同的配电子输出端口；其用于临时组建为特殊电压而应急的配电子输出端口；极大的提高了本发明的实用性。

本实施例所述的一种快速配电输出及输入模块，所述相邻的开关信号控制输入子端口的接口形状相异；相邻的开关信号控制输入子端口的接口形状相异可有效防止插错，提高装配速度和正确率；极大的提高了本发明的实用性。

本发明通过开关信号控制输入接口4、通过继电器模块、配电模块1以及配电输出接口2的整体设计思想，将它们整合在一个模组里，通过不断的调试和实验，实现了一种快速配电输出及输入模块，其能有效的降低工人在配线时的接线出错率，能极大的提高装配速度，从而大大的节省了人力和物料，因此大大的节省了企业成本，增加了社会效益，使得配电从复杂的连接关系简化到傻瓜式的接线，为电气配电尤其是数控领域的配电带来了巨大的便利；避免了因为复杂而繁多的配电线引起的配电错误，提供了一种安全、有效、快速的配电解决方案；而且降低产品配电所需的空间和面积，实现低成本电控配电生产，具有极大的经济和效益。

本实施例所述的一种应用于上述一种快速配电输出及输入模块的运行诊断方法，包括有一主控计算机；

当运行正常时：主控计算机接收到应答电路的应答信号，即：单刀双掷开关JP4连接于0V的控制信号接口时，使三极管Q1插槽、电阻R35插槽不插件，三极管Q2插槽插件，即插入三极管，电阻R33插槽插件，即插入电阻，所述主控计算机通过开关信号控制输入接口4的Y20F端口发出一个高电位信号的检测电压信号，该高电位信号通过插入电阻R33插槽的电阻限流后传入三极管Q2插槽插入的三极管的基极，使得三极管Q2插槽插入的三极管的集电极和发射极达到饱和导通状态，并使三极管Q2插槽插入的三极管的发射极输出应答电压通过检测开关信号输入端口51的X20F端口传至主控计算机；单刀双掷开关JP4连接于IO+的控制信号接口时，使三极管Q2插槽不插件，三极管Q1插槽插件，即插入三极管，电阻R35插槽、电阻R33插槽插件，即插入电阻，插入电阻R35插槽的电阻通过单刀双掷开关JP4连接于IO+的控制信号接口，并使得三极管Q1插槽插入的三极管呈截止关闭状态，主控计算机通过开关信号控制输入接口4的Y20F端口发出一个低电位信号的检测电压，该高电位信号通过插入电阻R33插槽的电阻限流后拉低三极管Q1插槽插入的三极管的基极电压，使得三极管Q1插槽插入的三极管的集电极和发射极达到饱和导通状态，并使三极管Q1插槽插入的三极管的发射极输出应答电压通过检测开关信号输入端口51的X20F端口传至主控计算机；运行不正常时：主控计算机接收不到应答电路的应答信号，随后主控计算机启动保护动作。通过如此设计，可以用最简单最有效的方式实现检测监控上述配电模组的运行状态，来有效保护整个配电电器的安全性，降低因故障对企业造成的经济损失。具体的，每次配电过程中，主控计算机通过开关信号控制输入接口4的Y20F端口给应答电路6个一个电压，具体电压参照上述描述，当配电模块运行正常时，应答电路也会给一个信号电压通过检测开关信号输入端口51的X20F端口并传给主控计算机，主控计算机通过这个信号能否接收到来判断该配电模块运行状态，如果应答电路没有应答，也就是配电模块有故障，主控计算机会发出指令控制整个电器的停止保护动作，比如自动关机、出错报警停止任何可控操作的模式、停止安全等级高的操作指令等等。因此，如此设计其具有极大的价值，可以有效降低配电错误造成的经济损失，具有较大的创造性。

以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。

Claims (8)

1.一种快速配电输出及输入模块，其特征在于：包括有：

继电器组态（3），由复数个继电器模块组成；

开关信号控制输入接口（4），由复数个开关信号控制输入子端口组成，用于接外部开关控制信号，来控制每个继电器模块的开断；

配电输出接口（2），由复数个配电子输出端口组成，每个配电子输出端口与继电器模块对应，用于输出配电信号；

配电模块（1），用于给每个配电子输出端口提供配电；

配电输入模块（5）,由检测开关信号输入端口（51）以及检测开关信号输出端口（52）组成，用于将检测开关信号输入端口（51）的检测开关信号与配电模块（1）匹配后从检测开关信号输出端口（52）输出；

所述每个开关信号控制输入子端口连接外部的开关控制信号，来控制对应的继电器模块的开断，从而控制配电模块（1）给对应的配电输出接口（2）配电；

所述继电器模块包括有继电器、用于固定继电器的线圈两端极性的第一电桥（31）、所述第一电桥（31）的两个输出端与继电器的线圈并联；所述每个第一电桥（31）的一个输入端与对应的开关信号控制输入子端口连接；

所述继电器模块还包括有与继电器线圈（35）并联的第一二极管（33）、与继电器线圈（35）并联的第二二极管（34）；所述第一二极管（33）和第二二极管（34）的极性反向设置；所述每个继电器线圈（35）的一端均用单刀双掷开关JP4连接于IO+和0V的控制信号接口之间；

配电模块（1）包括有电源输入接口（11），所述电源输入接口（11）由直流24V电压端口、交流19V电压端口和交流110V电压端口组成；

还包括有一应答电路（6），用于检测快速配电输出及输入模块的运行的状态正常与否；

所述应答电路（6）包括，两个三极管插槽，分别为三极管Q1插槽和三极管Q2插槽；两个电阻插槽，分别为电阻R33插槽和电阻R35插槽；

所述三极管Q1插槽的集电极接线端、三极管Q2插槽的发射极接线端以及检测开关信号输入端口（51）的X20F端口连接；所述三极管Q1插槽的发射极接线端、三极管Q2插槽的集电极一并连接于其中一个电压端口，所述三极管Q1插槽的基极、三极管Q2插槽的基极、电阻R33插槽的一端以及电阻R35插槽的一端连接在一起；所述电阻R33插槽的另一端以及电阻R35插槽的另一端分别与开关信号控制输入接口（4）的Y20F端口、单刀双掷开关JP4连接。

2.根据权利要求1所述的一种快速配电输出及输入模块，其特征在于：所述继电器模块还包括有第一限流电阻（32），其与第二二极管（34）串联，所述第二二极管（34）为发光二极管。

3.根据权利要求1所述的一种快速配电输出及输入模块，其特征在于：还包括有与交流19V电压端口连接的第二电桥（12）。

4.根据权利要求3所述的一种快速配电输出及输入模块，其特征在于：所述每个电压端口均连接有保险丝。

5.根据权利要求3所述的一种快速配电输出及输入模块，其特征在于：还包括有由直流24V电压端口的支路与交流110V电压端口的支路组成的混合配电输出端口。

6.根据权利要求1所述的一种快速配电输出及输入模块，其特征在于：还包括有配电电压转换跳针电路，其连接于两个不同的配电子输出端口。

7.根据权利要求1所述的一种快速配电输出及输入模块，其特征在于：所述相邻的开关信号控制输入子端口的接口形状相异。

8.一种应用于权利要求1~7任意一项所述的一种快速配电输出及输入模块的运行诊断方法，其特征在于：包括有一主控计算机；

当运行正常时：主控计算机接收到应答电路的应答信号，即：

单刀双掷开关JP4连接于0V的控制信号接口时，使三极管Q1插槽、电阻R35插槽不插件，三极管Q2插槽插件，即插入三极管，电阻R33插槽插件，即插入电阻，所述主控计算机通过开关信号控制输入接口（4）的Y20F端口发出一个高电位信号的检测电压信号，该高电位信号通过插入电阻R33插槽的电阻限流后传入三极管Q2插槽插入的三极管的基极，使得三极管Q2插槽插入的三极管的集电极和发射极达到饱和导通状态，并使三极管Q2插槽插入的三极管的发射极输出应答电压通过检测开关信号输入端口（51）的X20F端口传至主控计算机；

单刀双掷开关JP4连接于IO+的控制信号接口时，使三极管Q2插槽不插件，三极管Q1插槽插件，即插入三极管，电阻R35插槽、电阻R33插槽插件，即插入电阻，插入电阻R35插槽的电阻通过单刀双掷开关JP4连接于IO+的控制信号接口，并使得三极管Q1插槽插入的三极管呈截止关闭状态，主控计算机通过开关信号控制输入接口（4）的Y20F端口发出一个低电位信号的检测电压，该高电位信号通过插入电阻R33插槽的电阻限流后拉低三极管Q1插槽插入的三极管的基极电压，使得三极管Q1插槽插入的三极管的集电极和发射极达到饱和导通状态，并使三极管Q1插槽插入的三极管的发射极输出应答电压通过检测开关信号输入端口（51）的X20F端口传至主控计算机；

运行不正常时：主控计算机接收不到应答电路的应答信号，随后主控计算机启动保护动作。