CN104453527A - 带故障监测的安全继电器模块、安全继电器组及其监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带故障监测的安全继电器模块及监测方法，其中，带故障监测的安全继电器模块包括冗余设置的第一安全继电器、第二安全继电器，以及对第一、第二安全继电器进行错误仲裁的第三安全继电器以及监测模块，监测模块通过对第一、第二安全继电器的线圈输入Mon1、第一、第二安全继电器常闭点串联输出Mon2以及第三安全继电器的常开点输出Mon3的工作逻辑进行监控，从而快速定位安全继电器组的故障。

Description

带故障监测的安全继电器模块、安全继电器组及其监测方法

技术领域

本发明涉及地铁屏蔽门的安全继电器组的故障检测方法。

背景技术

地铁屏蔽门(安全门或半高门)的控制目前主要采用安全继电器组的方式，这些安全继电器组是由多个单个的安全继电器共同组合而成的逻辑电路，这些安全继电器本身需要达到任意单点故障情况下，不会误输出。由于单个继电器本体可以防范任意单点故障，则组合后对于任意模块的单点故障也能有效防范。从而达到故障导向安全的功能。

虽然现有的安全继电器电路可以在单点故障情况下仍然能保证输出不会被误触发，但是控制系统一般由多个安全继电器组成，故障后排查定位需要时间。另外，由于故障逻辑出现如果不及时处理，那么也有可能影响安全。所以一旦安全继电器发生故障，需要迅速排查出故障点并修复故障，从而避免造成经济损失。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术中存在的问题，提出了一种带故障监测的安全继电器模块，包括至少三个强制导向型安全继电器和一个监测模块，其中三个强制导向型安全继电器分别为冗余设置的第一安全继电器、第二安全继电器，以及对第一、第二安全继电器进行错误仲裁的第三安全继电器；

所述第一安全继电器和第二安全继电器的线圈并联，作为输入端共同接收控制信号，所述第一、第二、第三继电器的各常开干接点、常闭干接点组合形成复数个输出端；

所述监测模块监测输入端，第一、第二安全继电器常闭点串联输出端，第三安全继电器的常开点输出端这三个监测点的真假值，通过这三个监测点的真假值的组合来判断安全继电器模块的故障。

上述三个强制导向型安全继电器的具体连接方式为：所述第一、第二安全继电器的常开点K1D、K2D串联后与第三安全继电器的常开点K3E并联构成自保持电路；第三安全继电器的线圈K3A分别与第一、第二安全继电器的常闭点K1B、K2B串联后，连接至工作电源，第三安全继电器的线圈K3A再与硬件延时电路并联；第一、第二安全继电器的常闭点K1C、K2C串联后，再与第三安全继电器的常开点K3F并联。

故障逻辑输出采用故障标志位作为判断标志。

本发明还提出了一种由上述多个安全继电器模块组成的安全继电器组。

本发明还提出了一种安全继电器模块的监测方法，包括如下步骤：

步骤1：设置三个监测点，并对三个监测点的值进行采样分析，其采样周期要求见注1，所述三个监测点包括第一、第二安全继电器的线圈并联输入端Mon1、第一、第二安全继电器常闭点串联输出端Mon2以及第三安全继电器的常开点输出端Mon3；

步骤2：采用故障标志位来判断三个监测点的故障逻辑输出；

步骤3：当故障标志位为0，则执行步骤4，当故障标志位为1，则执行步骤5。

步骤4：判断Not((Mon1Xor Mon2)And(Mon3Xor Mon1))的值；若为1，则故障标志位置为1，否则故障标志位保持为0；

步骤5：判断Not((Mon1Xor Mon2)And(Mon3Xor Mon1))的值；若为1，则故障标位保持为1，否则，故障逻辑在指定时间内持续保持为0时，将故障标志位清0，持续过程中若检测到故障逻辑则指定时间清零，并重新计算；

Not为非逻辑，Xor为异或逻辑，And为与逻辑。

上述过程中，由于继电器R1,R2导通会导致R3断开，在R3断开前必须保证R1,R2已经闭合完成。然而在某些情况下，由于K1D或K2D发生接触故障，无法导通。则继电器一般会出现周期性跳动。跳动周期约等于继电器吸合时间及断开时间之和(用周期T表示，T＝继电器标称吸合时间+继电器标称断开时间)。因此对于单片机在Mon1，Mon2，Mon3的采集周期应当设置不大于T/8。在连续2个周期内采样值相同则认为状态有效。

本发明在传统安全继电器的控制方法基础上，将单个安全继电器采用一个安全继电器模块代替，并且在安全继电器模块中引入了故障监控点及故障逻辑判断方法，使得传统的安全继电器电路(也即安全继电器组)加入了智能监视功能，从而可以及时上报继电器的故障信息，使工作人员可以快速定位故障的发生点，缩短故障处理时间。通过安全电路及智能故障实时监控，将大大提高继电器的安全性，可用性。

附图说明

下面，对照附图和较佳实施例对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明的电路原理图；

图2是本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对发明进行详细的说明。应当理解，对具体实施例的说明仅仅用以解释本发明提出的技术方案，并非限定本发明。

如图1、图2所示，本发明的思路是将原有的单个的安全继电器替换为带有监控模块的安全继电器模块，在这个安全继电器模块中引出若干个监视点，通过监测模块对几个监控点的监视，及时判别安全继电器模块的故障。本发明的带故障监测的安全继电器模块，包括至少三个强制导向型安全继电器和一个监测模块，其中三个强制导向型安全继电器分别为冗余设置的第一安全继电器、第二安全继电器，以及对第一、第二安全继电器进行错误仲裁的第三安全继电器。

第一、第二安全继电器的线圈K1A、K12并联，作为输入端Mon1共同接收控制信号，第一、第二、第三继电器的各常开干接点、常闭干接点组合形成复数个输出端。第一、第二安全继电器的常开点K1D、K2D串联后与第三安全继电器的常开点K3E并联构成自保持电路。第三安全继电器的线圈K3A分别与第一、第二安全继电器的常闭点K1B、K2B串联后，连接至工作电源，第三安全继电器的线圈K3A再与硬件延时电路并联。第一、第二安全继电器的常闭点K1C、K2C串联后，再与第三安全继电器的常开点K3F并联。因此，第一、第二安全继电器常闭点串联构成一输出端Mon2，第三安全继电器的常开点构成一常开干接点输出端Mon3。

监测模块监测输入端Mon1，第一、第二安全继电器常闭点串联输出端Mon2，第三安全继电器的常开点输出端Mon3这三个监测点的真假值，通过这三个监测点的真假值的组合来判断安全继电器模块的故障。下面表1给出了三个监控点的工作逻辑。

逻辑推算请见下表：

线圈状态	K1C	K2C	K3F	是否故障状态	备注说明
						FALSE	TRUE	TRUE	TRUE	正常
FALSE	TRUE	FALSE	FALSE	故障	继电器2故障
						FALSE	FALSE	TRUE	FALSE	故障	继电器1故障
FALSE	TRUE	TRUE	FALSE	继电器故障	继电器3故障
						FALSE	FALSE	FALSE	FALSE	继电器故障	未知故障
FALSE	FALSE	FALSE	TRUE	未知故障	发生概率极低
						FALSE	FALSE	TRUE	TRUE	未知故障	发生概率极低
FALSE	TRUE	FALSE	TRUE	未知故障	发生概率极低
						TRUE	FALSE	FALSE	FALSE	正常
TRUE	TRUE	FALSE	FALSE	故障(见注1)	继电器跳动临时状态
						TRUE	FALSE	TRUE	FALSE	故障(见注1)	继电器跳动临时状态
TRUE	TRUE	TRUE	FALSE	继电器故障	继电器损坏
						TRUE	TRUE	TRUE	TRUE	继电器故障	继电器跳动或监控点故障
TRUE	FALSE	FALSE	TRUE	未知故障	发生概率极低
						TRUE	FALSE	TRUE	TRUE	未知故障	发生概率极低
TRUE	TRUE	FALSE	TRUE	未知故障	发生概率极低

表1继电器工作逻辑故障判断

表2继电器简化过程推算逻辑表

本发明的安全继电器组就是由上述多个安全继电器模块组成，每个安全继电器模块就相当于现有的单个安全继电器，而相比较于由多个单个的安全继电器组成的安全继电器组，本发明的安全继电器组，由于安全继电器模块具有故障监测功能，当发生故障时，可以通过监控系统迅速、准确获知是哪一个安全继电器模块发生了问题，从而采用一个新的安全继电器模块进行替换，就可以使地铁尽快恢复运营，为地铁的日常维护和运作提供了很大的便利，使地铁系统更加智能化。

本发明所提出的安全继电器模块的监测方法，包括如下步骤：

步骤1：设置三个监测点，在采用周期内对三个监测点进行采样，所述三个监测点包括第一、第二安全继电器的线圈并联输入端Mon1、第一、第二安全继电器常闭点串联输出端Mon2以及第三安全继电器的常开点输出端Mon3；本实施例中，采样周期小于或等于T/8，T＝继电器标称吸合时间+继电器标称断开时间。

步骤2：采用故障标志位作为三个监测点的故障逻辑输出的判断标志；

步骤3：当故障标志位为0，则执行步骤4，当故障标志位为1，则执行步骤5。

步骤4：判断Not((Mon1Xor Mon2)And(Mon3Xor Mon1))的值；若为1，说明继电器故障，则故障标志位置为1，否则故障标志位保持为0；

步骤5：判断Not((Mon1Xor Mon2)And(Mon3Xor Mon1))的值；若为1，则说明继电器故障，故障标位保持为1，否则，故障逻辑在指定时间内持续保持为0时，将故障标志位清0，持续过程中若检测到故障逻辑则指定时间清零，并重新计算；本实施例中，指定时间大于2T。也就是说，当第一、第二安全继电器的线圈输入Mon1、第一、第二安全继电器常闭点串联输出Mon2、第三安全继电器的常开点输出Mon3的取值在一个周期T内按某个频率进行有规律的跳动，即若它在以下两组取值之间跳动：

A：Mon1＝True，Mon2＝Mon3＝False；

B:Mon1＝Mon2＝Mon3＝True。

此时，说明第一安全继电器的常开点K1D或者第二安全继电器的常开点K2D出现了导通故障，对Mon1、Mon2、Mon3的值进行采样，采样周期小于T/8，当在连续的2个周期内，采集到Mon1、Mon2、Mon3的值为True、True、True，则进行故障报警，并且延时大于2T后断开安全继电器组。在此步骤中，延时大于8倍继电器吸合时间最为可靠。

本发明中，周期T在实际情况下是一个围绕某个固定时间浮动值，围绕(安全继电器吸合时间+安全继电器断开时间)浮动。因此报警延时时间只要在8倍继电器吸合时间以上，则可以保证该跳动点能够被准确辨别。

因此，对于该种情况的故障逻辑应该定义如下：Alarm＝(Mon1不等于Mon2或Mon1不等于Mon3)延时8倍继电器吸合时间断开。

在上电状态下，除了以上两种取值情况，其他的取值情况，监测模块都会进行故障报警。

除了上述判断以外，在步骤4中，当Mon1、Mon2、Mon3的值分别为False、False、False，提示故障为第一安全继电器或第二安全继电器的常开点烧合，无法再次进行闭合工作；

当Mon1、Mon2、Mon3的值分别为False、True、False，提示故障为第三安全继电器故障，无法再次进行闭合工作。

以上具体实施例仅用以举例说明本发明的结构，本领域的普通技术人员在本发明的构思下可以做出多种变形和变化，这些变形和变化均包括在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种带故障监测的安全继电器模块，其特征在于，包括至少三个强制导向型安全继电器和一个监测模块，其中三个强制导向型安全继电器分别为冗余设置的第一安全继电器、第二安全继电器，以及对第一、第二安全继电器进行错误仲裁的第三安全继电器；

所述第一安全继电器和第二安全继电器的线圈并联，作为输入端共同接收控制信号，所述第一、第二、第三继电器的各常开干接点、常闭干接点组合形成复数个输出端；

所述监测模块监测输入端，第一、第二安全继电器常闭点串联输出端，第三安全继电器的常开点输出端这三个监测点的真假值，通过这三个监测点的真假值的组合来判断安全继电器模块的故障。

2.如权利要求1所述的带故障监测的安全继电器模块，其特征在于，所述第一、第二安全继电器的常开点K1D、K2D串联后与第三安全继电器的常开点K3E并联构成自保持电路；

第三安全继电器的线圈K3A分别与第一、第二安全继电器的常闭点K1B、K2B串联后，连接至工作电源，第三安全继电器的线圈K3A再与硬件延时电路并联；

第一、第二安全继电器的常闭点K1C、K2C串联后，再与第三安全继电器的常开点K3F并联。

3.如权利要求1所述的带故障监测的安全继电器模块，其特征在于，所述安全继电器模块的故障逻辑输出采用故障标志位作为判断标志。

4.一种由多个如权利要求1至3任意一项权利要求所述的安全继电器模块组成的安全继电器组。

5.一种如权利要求1至3任一项权利要求所述的安全继电器模块的监测方法，其特征在于，包括如下步骤： 

步骤1：设置三个监测点，在采用周期内对三个监测点进行采样，所述三个监测点包括第一、第二安全继电器的线圈并联输入端Mon1、第一、第二安全继电器常闭点串联输出端Mon2以及第三安全继电器的常开点输出端Mon3；

步骤2：采用故障标志位作为三个监测点的故障逻辑输出的判断标志；

步骤3：当故障标志位为0，则执行步骤4，当故障标志位为1，则执行步骤5；

步骤4：判断Not（（Mon1 Xor Mon2） And  （Mon3 Xor Mon1））的值；若为1，则故障标志位置为1，否则故障标志位保持为0；

步骤5：判断Not（（Mon1 Xor Mon2） And  （Mon3 Xor Mon1））的值；若为1，则故障标位保持为1，否则，故障逻辑在指定时间内持续保持为0时，将故障标志位清0，持续过程中若检测到故障逻辑则指定时间清零，并重新计算；

Not为非逻辑，Xor为异或逻辑，And为与逻辑。

6.如权利要求5所述的监测方法，其特征在于，所述采样周期小于或等于T/8，T=继电器标称吸合时间+继电器标称断开时间。

7.如权利要求5所述的监测方法，其特征在于，所述指定时间大于2T。

8.如权利要求5所述的地铁屏蔽门的安全继电器组的故障监测方法，其特征在于，所述步骤4中，当Mon1、Mon2、Mon3的值分别为False、False、False，提示故障为第一安全继电器或第二安全继电器的常开点烧合，无法再次进行闭合工作；

当Mon1、Mon2、Mon3的值分别为False、True、False，提示故障为第三安全继电器故障，无法再次进行闭合工作。