CN104597750A - 一种核心继电器失效检测及冗余控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种核心继电器的失效检测及冗余控制系统及方法，所述方法中失效检测包括继电器使用过程中出现拒动时的检测机制，通过逻辑控制器PLC进行分析处理，对继电器出现一定次数失效后进行故障预警。方法中的冗余控制则是建立在继电器失效检测方法之上，在检测到失效时启用冗余控制系统，经过PLC控制器输出，保证核心继电器所在回路通断正常。本发明不仅仅保证了控制系统中重要回路的通断可靠性，提前对继电器可靠性进行预测，预知继电器是否濒临使用寿命，有节制进行更换，另外可以有效避免由于该核心继电器单次故障引起的系统停机，造成生产过程中不必要的损失。
Description
技术领域
本发明属于继电保护技术领域，适用于关键回路上核心继电器的失效检测，并在失效时启用备用继电器。当多次启用备用继电器后，预知原继电器濒临使用寿命，提前进行检修更换，保证整个控制系统能稳定运行。
背景技术
控制继电器是一种自动电器，它适用于远距离接通和分断交、直流小容量控制电路，并在电力驱动系统中供控制、保护及信号转换用，在控制系统中承担重要作用。随着应用领域不断扩展，继电器控制负载也各式各样。虽然不同型号继电器本身适用于某些特定负载，但在整个控制系统中，核心控制回路上继电器失效将导致整个系统不能正常运行，产生严重后果。
当前继电器使用上没有专门检测预警装置，不能提前预知是否濒临使用寿命，无法做到提前预知失效可能。现有设计上采用继电器触点并联或串联达到冗余效果，该方案能在很大程度上满足一般设计需求。在某些控制回路上，采用串联继电器触点保证回路能正常断开，但在需要闭合回路时无法保证两触点均正常闭合；在另有回路采用并联继电器触点保证回路能正常闭合，但在需要断开回路时无法保证两触点均正常断开。在关键回路上对通断都有严格要求条件时，对触点选用常开串联还是常闭并联很难进行取舍。
发明内容
为解决在继电器使用上，能更高的保证通断能力，对现有继电器设计上增加冗余方案，并进行失效检测。
本发明具体采用以下技术方案：
一种核心继电器的失效检测及冗余控制方法，其特征在于：
实时监测核心继电器的工作状态；
当检测到核心继电器失效后进行备用继电器输出。
在现有核心继电器使用的基础上，另增加一备用继电器；当所述核心继电器采用串联触点控制时，在所述核心继电器的一组串联触点支路上并联备用继电器的一组串联触点；当所述核心继电器采用并联触点控制时，在所述核心继电器的一组并联触点主回路上串联备用继电器的一组并联触点；从所述核心继电器触点末端出口引出一数字信号DI至PLC控制器，由PLC控制器根据所接收的DI信号判断核心继电器是否失效，当判断核心继电器失效时，PLC启用备用继电器；所述PLC控制器还对核心继电器的失效次数即备用继电器的启用次数进行计数，当累计失效次数达到设定次数后触发预警，强制更换核心继电器。
本申请还公开了一种核心继电器的失效检测及冗余控制系统，所述失效检测及冗余控制系统包括PLC控制器、核心继电器、备用继电器、报警装置、供电电源；其特征在于：
当所述核心继电器用于串联触点控制时，
所述核心继电器与备用继电器均为双触点继电器，且均具有一组串联的常开触点，其中所述一组至少包括两对；
核心继电器的一组串联的常开触点与负载、供电电源组成一串接回路；
备用继电器的一组串联的常开触点与所述核心继电器的一组常开触点并联连接；
所述核心继电器一组串联的常开触点的末端连接至PLC控制器的DI模块的输入通道；
PLC控制器的DO模块的第一直流输出通道与核心继电器线圈的一端相连，所述核心继电器线圈的另一端连接至供电电源的负极；
PLC控制器的DO模块的第二直流输出通道与备用继电器线圈的一端相连，所述备用继电器线圈的另一端连接至供电电源的负极；
在PLC控制器的DO模块的第三直流输出通道与供电电源负极之间设置一报警装置；
其中，所述PLC控制器的DO模块的第一直流输出通道、第二直流输出通道、第三直流输出通道均能够输出+24V电压信号。
在本申请的核心继电器的失效检测及冗余控制系统中，当所述核心继电器用于并联触点控制时，
所述核心继电器与备用继电器均为双触点继电器，且均具有一组并联的常闭触点，其中所述一组至少包括两对；
核心继电器的一组并联的常闭触点、备用继电器的一组并联的常闭触点、负载串联连接在供电电源回路中；
所述核心继电器一组并联的常闭触点的末端连接至PLC控制器的DI模块的输入通道；
PLC控制器的DO模块的第一直流输出通道与核心继电器线圈的一端相连，所述核心继电器线圈的另一端连接至供电电源的负极；
PLC控制器的DO模块的第二直流输出通道与备用继电器线圈的一端相连，所述备用继电器线圈的另一端连接至供电电源的负极；
在PLC控制器的DO模块的第三直流输出通道与供电电源负极之间设置一报警装置；其中，所述PLC控制器的DO模块的第一直流输出通道、第二直流输出通道、第三直流输出通道均能够输出+24V电压信号。
本发明具有以下有益的技术效果：
本发明不仅仅保证了控制系统中重要回路的通断可靠性，提前对继电器可靠性进行预测，预知继电器是否濒临使用寿命，有节制进行更换，另外可以有效避免由于该核心继电器单次故障引起的系统停机，造成生产过程中不必要的损失。
附图说明
图1为本发明中继电器线圈及触点定义示意图；
图2为本发明中继电器常开触点检测及冗余示意图；
图3为本发明中继电器常闭触点检测及冗余示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的技术方案作进一步详细介绍。
图1为本发明中继电器线圈及触点定义示意图，继电器采用双触点继电器，触点接口定义分别为11、12、14；21、22、24，线圈正极定义为A1、负极为A2，参照示意图1。当线圈带电后，触点11、12；21、22断开，触点12、14；22、24闭合。
整个检测及冗余控制系统采用PLC控制器进行输入采集、逻辑输出。根据现有继电器的使用情况，分为常开触点和常闭触点两种检测、冗余控制方法。分别参照示意图2和示意图3进行连接线。
在继电器常开触点检测及冗余控制方法中，在原核心继电器触点上并联冗余继电器触点，参照附图2。从原双触点继电器(即原核心继电器)第二触点出口1K1-24中引出数字输入DI待检测信号至PLC控制器DI模块1第一直流输入通道中。正常情况下PLC控制器DO模块第一输出通道输出+24V信号，双触点继电器1K1的两对常开触点12、14和22、24均闭合，PLC控制器检测到该继电器第二对常开触点中的第二触点出口1K1-24引出数字输入DI信号，表示该继电器1K1正常动作，则备用继电器2K1不动作，即PLC控制器DO模块第二直流输出通道不输出24V信号。当DO模块第一直流输出通道输出开始时刻T1，延时Δt1后到达时刻T2，双触点继电器1K1的两对常开触点12、14或22、24触点有一对触点未能闭合，PLC控制器DI模块仍检测不到继电器正常工作的DI信号时，则启用备用继电器2K1，即PLC控制器DO模块第二直流输出通道输出+24V信号。此时，负载供电从备用继电器2K1回路得以保证。当PLC控制器需要关断负载时，停止输出DO模块第一直流输出通道24V信号，若此时DO模块第二直流输出通道处于输出状态，则延时Δt2后DO模块第二直流输出通道与DO模块第一直流输出通道保持停止输出状态。由此实现了继电器的冗余控制功能。PLC控制器内部还进行备用继电器2K1启动次数即DO模块第二直流输出通道处于输出状态次数的累计，当到达10次输出后，即双触点继电器1K1出现闭合异常到达10次，认为1K1濒临使用寿命，进行预警(DO模块第三直流输出通道输出+24V信号，驱动预警指示灯)，强制进行更换。对现有使用继电器监测，做到提前预测，有机质的进行定期更换。
在继电器常闭触点检测及冗余控制方法中，在原核心继电器触点出口处串联冗余继电器触点，参照附图3。从原双触点继电器(即原核心继电器)触点并联的两对常闭触点中的触点出口1K1-11或1K1-21中引出DI信号至PLC控制器DI模块第一输入通道中。正常情况下PLC控制器DO模块第一直流输出通道输出24V信号，原双触点继电器1K1的1K1-12、1K1-11和1K1-22、1K1-21两对常闭触点断开，PLC控制器检测到该继电器出口24V信号消失，视为核心控制器1K1继电器正常动作，则备用继电器2K1不动作，即PLC控制器DO模块第二直流输出通道不输出+24V信号。当DO模块第一直流输出通道输出开始时刻T1，延时Δt1后到达时刻T2，1K1继电器12、11或22、21触点有一触点未能断开，PLC控制器DI检测始终维持高电平，则输出备用继电器2K1，即PLC控制器DO模块第三直流输出通道输出+24V信号。此时，负载供电由2K1继电器触点进行断开。当PLC控制器需要重新驱动负载时，停止输出DO模块第一直流输出通道输出的+24V信号，若此时第二直流输出通道处于输出电压输出状态，则延时Δt2后与1通道保持停止状态输出。由此实现了继电器的冗余控制功能。与常开触点检测冗余控制相同，PLC控制器内部也进行2K1输出次数累计，当到达10次输出后，即1K1出现断开异常到达10次，认为1K1濒临使用寿命，进行预警(DO模块第三直流输出通道输出+24V信号，驱动预警指示灯)，强制进行更换。
以上两种控制方法提到的Δt1及Δt2根据继电器型号及负载的不同存在差异，PLC控制器内具备自适应功能，在初次启用检测及冗余控制系统时，进行1K1通断测试，记录从DO模块1通道输出时刻T1，到DI模块1通道检测到通断信号时刻T2，Δt＝T2-T1。进行10次测量后选取最大值，则Δt1＝Δt_max+100ms。一般情况下Δt<200ms，若Δt最大值>200ms时认为测试故障，进行继电器确认及重新自适应过程。在备用继电器关断过程中延时Δt2则需要根据实际负载要求进行用户自定义，以适应各负载下使用工况。
Claims (8)
1.一种核心继电器的失效检测及冗余控制方法，其特征在于：
实时监测核心继电器的工作状态；
当检测到核心继电器失效后进行备用继电器输出。
2.根据权利要求1所述的失效检测及冗余控制方法，其特征在于：
现有核心继电器使用的基础上，另增加一备用继电器；
当所述核心继电器采用串联触点控制时，在所述核心继电器的一组串联触点支路上并联备用继电器的一组串联触点；
当所述核心继电器采用并联触点控制时，在所述核心继电器的一组并联触点主回路上串联备用继电器的一组并联触点；
从所述核心继电器触点末端出口引出一数字信号DI至PLC控制器，由PLC控制器根据所接收的DI信号判断核心继电器是否失效，当判断核心继电器失效时，PLC启用备用继电器；
所述PLC控制器还对核心继电器的失效次数即备用继电器的启用次数进行计数，当累计失效次数达到设定次数后触发预警，强制更换核心继电器。
3.一种核心继电器的失效检测及冗余控制系统，所述失效检测及冗余控制系统包括PLC控制器、核心继电器、备用继电器、报警装置、供电电源；其特征在于：
当所述核心继电器用于串联触点控制时，
所述核心继电器与备用继电器均为双触点继电器，且均具有一组串联的常开触点，其中所述一组至少包括两对；
核心继电器的一组串联的常开触点与负载、供电电源组成一串接回路；
备用继电器的一组串联的常开触点与所述核心继电器的一组常开触点并联连接；
所述核心继电器一组串联的常开触点的末端连接至PLC控制器的DI模块的输入通道；
PLC控制器的DO模块的第一直流输出通道与核心继电器线圈的一端相连，所述核心继电器线圈的另一端连接至供电电源的负极；
PLC控制器的DO模块的第二直流输出通道与备用继电器线圈的一端相连，所述备用继电器线圈的另一端连接至供电电源的负极；
在PLC控制器的DO模块的第三直流输出通道与供电电源负极之间设置一报警装置；
其中，所述PLC控制器的DO模块的第一直流输出通道、第二直流输出通道、第三直流输出通道均能够输出+24V电压信号。
4.根据权利要求3所述的失效检测及冗余控制系统，其特征在于：
正常工况下，PLC控制器DO模块第一输出通道输出+24V信号，核心继电器的一组常开触点均闭合，PLC控制器DI模块能够检测到数字输入DI信号，当PLC控制器DI模块在PLC控制器DO模块第一输出通道输出+24V信号后的Δt1时间内仍然没有检测到数字输入DI信号，则判断核心继电器动作失效，同时，PLC控制器控制DO模块第二输出通道输出+24V信号；
当PLC控制器需要切断负载电源时，PLC控制DO模块第一输出通道停止输出24V信号，若此时DO模块第二输出通道输出处于电压输出状态，则延时Δt2后停止DO模块第二输出通道的直流电压输出。
5.根据权利要求4所述的失效检测及冗余控制系统，其特征在于：
PLC控制器对核心继电器的失效次数即备用继电器的启动次数进行计数，当到达10次后，PLC控制器控制DO模块第三直流输出通道输出+24V信号，驱动报警装置报警，并强制更换核心继电器。
6.一种核心继电器的失效检测及冗余控制系统，所述失效检测及冗余控制系统包括PLC控制器、核心继电器、备用继电器、报警装置、供电电源；其特征在于：
当所述核心继电器用于并联触点控制时，
所述核心继电器与备用继电器均为双触点继电器，且均具有一组并联的常闭触点，其中所述一组至少包括两对；
核心继电器的一组并联的常闭触点、备用继电器的一组并联的常闭触点、负载串联连接在供电电源回路中；
所述核心继电器一组并联的常闭触点的末端连接至PLC控制器的DI模块的输入通道；
PLC控制器的DO模块的第一直流输出通道与核心继电器线圈的一端相连，所述核心继电器线圈的另一端连接至供电电源的负极；
PLC控制器的DO模块的第二直流输出通道与备用继电器线圈的一端相连，所述备用继电器线圈的另一端连接至供电电源的负极；
在PLC控制器的DO模块的第三直流输出通道与供电电源负极之间设置一报警装置；
其中，所述PLC控制器的DO模块的第一直流输出通道、第二直流输出通道、第三直流输出通道均能够输出+24V电压信号。
7.根据权利要求3所述的失效检测及冗余控制系统，其特征在于：
正常工况下，PLC控制器DO模块第一输出通道输出+24V信号，核心继电器的一组常闭触点均断开，PLC控制器DI模块不能检测到数字输入DI信号，当PLC控制器DI模块在PLC控制器DO模块第一输出通道输出+24V信号后的Δt1时间内检测到了数字输入DI信号，则判断核心继电器动作失效，同时，PLC控制器控制DO模块第二输出通道输出+24V信号。
当PLC控制器需要重新驱动负载电源时，PLC控制DO模块第一输出通道停止输出+24V信号，若此时DO模块第二输出通道输出处于电压输出状态，则延时Δt2后停止DO模块第二输出通道的直流电压输出。
8.根据权利要求4所述的失效检测及冗余控制系统，其特征在于：
PLC控制器对核心继电器的失效次数即备用继电器的启动次数进行计数，当到达10次后，PLC控制器控制DO模块第三直流输出通道输出+24V信号，驱动报警装置报警，并强制更换核心继电器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Address after: 065500 Industrial Park, Gu'an County, Langfang City, Hebei Province Patentee after: Guoneng information technology (Hebei) Co.,Ltd. Address before: 065500 North District of Gu'an Industrial Park, Langfang City, Hebei Province Patentee before: GU'AN HUADIAN TIANREN CONTROL EQUIPMENT Co.,Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address |