CN104852726B - 一种智能自诊断数字输入端子板及方法 - Google Patents

Abstract

一种智能自诊断数字输入端子板及方法，该端子板包括外部设备输入信号接线端子XS1，与外部设备输入信号接线端子XS1连接的第1路输入通道CM0、第1路智能诊断模块DM0，第2路输入通道CM1、第2路智能诊断模块DM1，第3路输入通道CM2、第3路智能诊断模块DM2，依次类推，第4路输入通道CM3、第4路智能诊断模块DM3，...，第16路输入通道CM15、第16路智能诊断模块DM15，电源模块EM以及D型插座XS2；本发明还公开了该端子板智能自诊断方法；该端子板结构简单，采用16路输入通道，各个输入通道相互独立，能够对接入外部设备电路的通断进行实时诊断和报警，具有高安全性和可靠性。

Description

一种智能自诊断数字输入端子板及方法

技术领域

本发明涉及电厂控制系统技术领域，具体涉及一种智能自诊断数字输入端子板及方法。

背景技术

传统的集散控制系统数字输入端子板，不能对外部接入电路的通断进行实时诊断和报警，需要人工干预和测量,并且成本高，电路复杂，通道少，隔离性能差，易损坏。在此基础上，提出一种智能自诊断数字输入端子板及方法。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种智能自诊断数字输入端子板及方法，该端子板结构简单，采用16路输入通道，各个输入通道相互独立，能够对接入外部设备电路的通断进行实时诊断和报警，具有高安全性和可靠性。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种智能自诊断数字输入端子板，包括外部设备输入信号接线端子XS1，与外部设备输入信号接线端子XS1连接的第1路输入通道CM0、第1路智能诊断模块DM0，第2路输入通道CM1、第2路智能诊断模块DM1，第3路输入通道CM2、第3路智能诊断模块DM2，依次类推，第4路输入通道CM3、第4路智能诊断模块DM3，...，第16路输入通道CM15、第16路智能诊断模块DM15，电源模块EM以及D型插座XS2；

所述第1路输入通道CM0、第2路输入通道CM1...第16路输入通道CM15完全一致；所述第1路输入通道CM0的+48V输入接电源模块EM的+48V输出；第1路输入通道CM0的VGND接口连接外部设备输入信号接线端子XS1的B19接线柱，CH0+接口连接外部设备输入信号接线端子XS1的A1接线柱，CH0-接口连接外部设备输入信号接线端子XS1的B1接线柱；第1路输入通道CM0的DIM0接口连接D型插座XS2的2号线，FGND接口连接D型插座XS2的36号线；

所述第1路输入通道CM0包括第一二极管V101、第二二极管V102,跳线器S1、第二电阻R2，第四电阻R4和第三光电耦合器E1，第1路输入通道CM0的+48V输入通过第一二极管V101连接跳线器S1的1号引脚，跳线器S1的16号引脚和11号引脚串联连接2个第四电阻R4，并接入第三光电耦合器E1的发射端输入，跳线器S1的10号引脚和15号引脚连接第一二极管V101并接入第三光电耦合器E1的发射端输出；第三光电耦合器E1的接收端输入连接D型插座XS2的DIM0接口，输出连接D型插座XS2的FGND接口，DIM0接口和FGMD接口之间通过第二二极管V102连接；第三光电耦合器E1发射端输入和输出间串接第二电阻R2，跳线器S1的2号引脚和6号引脚互相连接，并连接CH0+接口，3号引脚和7号引脚互相连接，并连接CH0-接口；

所述第1路智能诊断模块DM0、第2路智能诊断模块DM1...第16路智能诊断模块DM15完全一致；所述第1路智能诊断模块DM0包括第四光电耦合器E19、第二二极管V102，发光二极管L1和第五电阻R5，第二二极管V102和发光二极管L1并联连接，并第四光电耦合器E19的接收端输入串联连接第五电阻R5R5，发光二极管L1接入第四光电耦合器E19的接收端输出；

所述电源模块EM包括第一二极管V101、保险丝FS1、第一电阻R1、第一光电耦合器E17、第二二极管V102和瞬态抑制管VT1；其中第一二极管V101、保险丝FS1和第一电阻R1串联连接，连接第一光电耦合器E17的发射端输入，瞬态抑制管VT1连接+48V，电源模块EM的地线VGND和第一光电耦合器E17的发射端输出连接，电源模块EM的+48VIN连接外部设备输入信号接线端子XS1的A19和A20接线柱，VGND连接外部设备输入信号接线端子XS1的B19和B20接线柱，第一光电耦合器E17的接收端输入PXT+连接D型插座XS2的37号线，接收端输出PXT-连接D型插座XS2的19号线；

所述外部设备输入信号接线端子XS1具有40个接线柱，分为20组，每组包含两个接线柱，XS1左侧20个接线柱从上至下分别命名为A1到A20，右侧20个接线柱从上至下依次命名为B1到B20；接线端子XS1和D型插座XS2的编号和连接方式，XS1为20组端子，左侧A1到A16分别连接16个输入通道CH0+，CH1+，...,CH15+，右侧B1到B16分别连接16个输入通道的CH0-，CH1-，...，CH15-；A18和B18悬空；

所述D型插座XS2为37针D型插座，插座的引出线按照先右侧即宽口，再左侧即窄口进行命名，右侧从上到下分别命名为1号线到19号线，左侧从上到下分别命名为20号线到37号线；21号线、22号线、23号线...36号线连接D型插座XS2的FGND接口；2号线连接D型插座XS2的DIM0接口，3号线连接D型插座XS2的DIM1接口，依次，17号线连接D型插座XS2的DIM15接口；18号线悬空。

上述所述智能自诊断数字输入端子板智能自诊断方法，通过每路通道的诊断模块的指示灯的亮和灭反映接入设备的电路的通断，当灯亮时，外接设备电路导通，当灯灭时，外接设备电路断开；通过指示灯实时诊断出外接设备电路的通断和电路的是否发生断开故障；第1路智能诊断模块DM0到第16路智能诊断模块DM15通过硬件电路实时判断各自接入电路的通断情况，并通过指示灯进行报警，电源模块EM依次向第1路输入通道CM0、第1路智能诊断模块DM0，第2路输入通道CM1、第2路智能诊断模块DM1，...,第16路输入通道CM15、第16路智能诊断模块DM15供电，当外接设备电路接通，第四光电耦合器E19的发射端导通，接收端产生电流，发光二极管L1亮，反之，当外接设备电路断开，第四光电耦合器E19的发射端断开，接收端没有电流产生，发光二极管L1灭；

+48VIN外供电经过第一二极管V101、保险丝FS1形成板卡电源+48V，并通过串接两个第一电阻R1接入第一光电耦合器E17的发射端输入；第一光电耦合器E17发射端导通，接收端接收到光信号，PXT-为低电平，第二二极管V102反向保护；瞬态抑制管VT1能够防止大电压烧坏电路，当+48VIN接入大于48V的电压时，瞬态抑制管VT1在瞬间动作使电压全部加在保险丝FS1上，保证后面的电路不受影响；

跳线器S1的4号引脚、13引脚和5引脚、12引脚以及8引脚、9引脚是悬空的；跳线器S1有触点和48V/24V电压信号两种跨接方式：

采用第一种跨接方式即跳线器S1的引脚1和引脚16、引脚2和引脚15以及引脚3和引脚14短接时，第三光电耦合器E1的发射端上侧接+48V，下侧接CH0+，当接入开关使得外部设备输入信号接线端子XS1的CH0+接口和CH0-接口接通之后，第三光电耦合器E1发射端导通，接收端接收到光信号，光耦导通，D型插座XS2的DIM0接口输入到FDI01模件；

采用第二种跨接方式即跳线器S1的引脚6和引脚11、引脚7和引脚10短接时，第三光电耦合器E1的发射端上侧接外部设备输入信号接线端子XS1的CH0+接口，下侧接外部设备输入信号接线端子XS1的CH0-接口，当接入48V/24V电压时，第三光电耦合器E1发射端导通，接收端接收到光信号，光耦导通，D型插座XS2的DIM0接口输入到DI模件。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、智能自诊断数字输入端子板各个通道都具有独立的实时诊断电路，能够对外部电路的通断进行实时诊断和报警指示。

3、智能自诊断数字输入端子板具有良好的隔离性，保证在串入强电之后不会损坏端子板后续模件。

2、智能自诊断数字输入端子板各个输入通道相互独立，如果一路通道出现问题，其他15路正常运行。

4、智能自诊断数字输入端子板抗干扰性高，能够在复杂的电磁环境中稳定运行。

5、智能自诊断数字输入端子板电路结构简单，成本低，易于大规模生产和应用。

附图说明

图1是一种智能自诊断数字输入端子板结构示意图。

图2是+48VIN电源模块电路图。

图3是第一路通道CM0和DM0电路图。

图4a是跳线器S1的第一种跨接方式。

图4b是跳线器S1的第二种跨接方式。

图5是接线端子接线图。

图6是D型插座接线图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图1所示，本发明一种智能自诊断数字输入端子板，包括外部设备输入信号接线端子XS1，与外部设备输入信号接线端子XS1连接的第1路输入通道CM0、第1路智能诊断模块DM0，第2路输入通道CM1、第2路智能诊断模块DM1，第3路输入通道CM2、第3路智能诊断模块DM2，依次类推，第4路输入通道CM3、第4路智能诊断模块DM3，...，第16路输入通道CM15、第16路智能诊断模块DM15，电源模块EM以及D型插座XS2。

所述第1路输入通道CM0、第2路输入通道CM1...第16路输入通道CM15完全一致；以第1路输入通道CM0为例，如图3所示，第1路输入通道CM0的+48V输入接电源模块EM的+48V输出；第1路输入通道CM0的VGND接口连接外部设备输入信号接线端子XS1的B19接线柱，CH0+接口连接外部设备输入信号接线端子XS1的A1接线柱，CH0-接口连接外部设备输入信号接线端子XS1的B1接线柱；第1路输入通道CM0的DIM0接口连接D型插座XS2的2号线，FGND接口连接D型插座XS2的36号线；所述第1路输入通道CM0包括第一二极管V101、第二二极管V102,跳线器S1、第二电阻R2，第四电阻R4和第三光电耦合器E1，第1路输入通道CM0的+48V输入通过第一二极管V101连接跳线器S1的1号引脚，跳线器S1的16号引脚和11号引脚串联连接2个第四电阻R4，并接入第三光电耦合器E1的发射端输入，跳线器S1的10号引脚和15号引脚连接第一二极管V101并接入第三光电耦合器E1的发射端输出；第三光电耦合器E1的接收端输入连接D型插座XS2的DIM0接口，输出连接D型插座XS2的FGND接口，DIM0接口和FGMD接口之间通过第二二极管V102连接；第三光电耦合器E1发射端输入和输出间串接第二电阻R2，跳线器S1的2号引脚和6号引脚互相连接，并连接CH0+接口，3号引脚和7号引脚互相连接，并连接CH0-接口。

所述第1路智能诊断模块DM0、第2路智能诊断模块DM1...第16路智能诊断模块DM15完全一致；以第1路诊断模块DM0为例，如图3所示，第1路智能诊断模块DM0包括第四光电耦合器E19、第二二极管V102，发光二极管L1和第五电阻R5，第二二极管V102和发光二极管L1并联连接，并第四光电耦合器E19的接收端输入串联连接第五电阻R5R5，发光二极管L1接入第四光电耦合器E19的接收端输出。

如图2所示，所述电源模块EM包括第一二极管V101、保险丝FS1、第一电阻R1、第一光电耦合器E17、第二二极管V102和瞬态抑制管VT1；其中第一二极管V101、保险丝FS1和第一电阻R1串联连接，连接第一光电耦合器E17的发射端输入，瞬态抑制管VT1连接+48V，电源模块EM的地线VGND和第一光电耦合器E17的发射端输出连接，电源模块EM的+48VIN连接外部设备输入信号接线端子XS1的A19和A20接线柱，VGND连接外部设备输入信号接线端子XS1的B19和B20接线柱，第一光电耦合器E17的接收端输入PXT+连接D型插座XS2的37号线，接收端输出PXT-连接D型插座XS2的19号线。

如图5所示，所述外部设备输入信号接线端子XS1具有40个接线柱，分为20组，每组包含两个接线柱，XS1左侧20个接线柱从上至下分别命名为A1到A20，右侧20个接线柱从上至下依次命名为B1到B20；接线端子XS1和D型插座XS2的编号和连接方式，XS1为20组端子，左侧A1到A16分别连接16个输入通道CH0+，CH1+，...,CH15+，右侧B1到B16分别连接16个输入通道的CH0-，CH1-，...，CH15-；A18和B18悬空。

如图6所示，所述D型插座XS2为37针D型插座，插座的引出线按照先右侧即宽口，再左侧即窄口进行命名，右侧从上到下分别命名为1号线到19号线，左侧从上到下分别命名为20号线到37号线；21号线、22号线、23号线...36号线连接D型插座XS2的FGND接口；2号线连接D型插座XS2的DIM0接口，3号线连接D型插座XS2的DIM1接口，依次，17号线连接D型插座XS2的DIM15接口；18号线悬空。

本发明所述智能自诊断数字输入端子板智能自诊断方法，通过每路通道的诊断模块的指示灯的亮和灭反映接入设备的电路的通断，当灯亮时，外接设备电路导通，当灯灭时，外接设备电路断开；通过指示灯实时诊断出外接设备电路的通断和电路的是否发生断开故障；第1路智能诊断模块DM0到第16路智能诊断模块DM15通过硬件电路实时判断各自接入电路的通断情况，并通过指示灯进行报警，电源模块EM依次向第1路输入通道CM0、第1路智能诊断模块DM0，第2路输入通道CM1、第2路智能诊断模块DM1，...,第16路输入通道CM15、第16路智能诊断模块DM15供电，当外接设备电路接通，第四光电耦合器E19的发射端导通，接收端产生电流，发光二极管L1亮，反之，当外接设备电路断开，第四光电耦合器E19的发射端断开，接收端没有电流产生，发光二极管L1灭。

+48VIN外供电经过第一二极管V101、保险丝FS1形成板卡电源+48V，并通过串接两个第一电阻R1接入第一光电耦合器E17的发射端输入；第一光电耦合器E17发射端导通，接收端接收到光信号，PXT-为低电平，第二二极管V102反向保护；瞬态抑制管VT1能够防止大电压烧坏电路，当+48VIN接入大于48V的电压时，瞬态抑制管VT1在瞬间动作使电压全部加在保险丝FS1上，保证后面的电路不受影响。

如图4a和图4b所示，为S1配置示意图，在这个电路中，跳线器S1的4号引脚、13引脚和5引脚、12引脚以及8引脚、9引脚是悬空的；图中打叉的地方为断路，48V/24V为外接电源供电。跳线器S1有触点和48V/24V电压信号两种跨接方式：采用第一种跨接方式即跳线器S1的引脚1和引脚16、引脚2和引脚15以及引脚3和引脚14短接时，第三光电耦合器E1的发射端上侧接+48V，下侧接CH0+，当接入开关使得外部设备输入信号接线端子XS1的CH0+接口和CH0-接口接通之后，第三光电耦合器E1发射端导通，接收端接收到光信号，光耦导通，D型插座XS2的DIM0输入到FDI01模件。采用第二种跨接方式即跳线器S1的引脚6和引脚11、引脚7和引脚10短接时，第三光电耦合器E1的发射端上侧接外部设备输入信号接线端子XS1的CH0+接口，下侧接外部设备输入信号接线端子XS1的CH0-接口，当接入48V/24V电压时，第三光电耦合器E1发射端导通，接收端接收到光信号，光耦导通，D型插座XS2的DIM0接口输入到DI模件。

如图2、图3、图4、图5和图6所示，第三光电耦合器E1、第一光电耦合器E17和第四光电耦合器E19采用PS2501L_1，瞬态抑制管VT1采用SA48CA，保险丝FS1采用RXE075，第一二极管V101采用IN4007,第二二极管V102采用IN4148。第一电阻R1采用5.1K贴片电阻，第二电阻R2采用10K贴片电阻，第四电阻R4采用3.6K贴片电阻。跳线器S1采用DPIN-8型号的跳线器，外部设备输入信号接线端子XS1采用TERM40型号的接线端子，插座XS2采用DB37型。其中发光二极管L1采用1608型贴片发光二极管，第五电阻R5采用13.6K贴片电阻。

Claims (2)

1.一种智能自诊断数字输入端子板，其特征在于：包括外部设备输入信号接线端子XS1，与外部设备输入信号接线端子XS1连接的第1路输入通道CM0、第1路智能诊断模块DM0，第2路输入通道CM1、第2路智能诊断模块DM1，第3路输入通道CM2、第3路智能诊断模块DM2，依次类推，第4路输入通道CM3、第4路智能诊断模块DM3，...，第16路输入通道CM15、第16路智能诊断模块DM15，电源模块EM以及D型插座XS2；

所述第1路输入通道CM0、第2路输入通道CM1...第16路输入通道CM15完全一致；所述第1路输入通道CM0的+48V输入接电源模块EM的+48V输出；第1路输入通道CM0的VGND接口连接外部设备输入信号接线端子XS1的B19接线柱，CH0+接口连接外部设备输入信号接线端子XS1的A1接线柱，CH0-接口连接外部设备输入信号接线端子XS1的B1接线柱；第1路输入通道CM0的DIM0接口连接D型插座XS2的2号线，FGND接口连接D型插座XS2的36号线；

所述第1路输入通道CM0包括第一二极管V101、第二二极管V102,跳线器S1、第二电阻R2，第四电阻R4和第三光电耦合器E1，第1路输入通道CM0的+48V输入通过第一二极管V101连接跳线器S1的1号引脚，跳线器S1的16号引脚和11号引脚串联连接2个第四电阻R4，并接入第三光电耦合器E1的发射端输入，跳线器S1的10号引脚和15号引脚连接第一二极管V101并接入第三光电耦合器E1的发射端输出；第三光电耦合器E1的接收端输入连接D型插座XS2的DIM0接口，输出连接D型插座XS2的FGND接口，DIM0接口和FGMD接口之间通过第二二极管V102连接；第三光电耦合器E1发射端输入和输出间串接第二电阻R2，跳线器S1的2 号引脚和6号引脚互相连接，并连接CH0+接口，3号引脚和7号引脚互相连接，并连接CH0-接口；

所述第1路智能诊断模块DM0、第2路智能诊断模块DM1...第16路智能诊断模块DM15完全一致；所述第1路智能诊断模块DM0包括第四光电耦合器E19、第二二极管V102，发光二极管L1和第五电阻R5，第二二极管V102和发光二极管L1并联连接，第二二极管V102的阳极与发光二极管L1的阴极连接，第二二极管V102的阴极与发光二极管L1的阳极连接，并第四光电耦合器E19的接收端输入串联连接第五电阻R5，发光二极管L1的阳极连接第四光电耦合器E19的接收端输入，其阴极连接第四光电耦合器E19的接收端输出；

所述电源模块EM包括第一二极管V101、保险丝FS1、第一电阻R1、第一光电耦合器E17、第二二极管V102和瞬态抑制管VT1；其中第一二极管V101、保险丝FS1和第一电阻R1串联连接，连接第一光电耦合器E17的发射端输入，瞬态抑制管VT1的一端连接+48V，另一端连接电源模块EM的地线VGND，电源模块EM的地线VGND和第一光电耦合器E17的发射端输出连接，电源模块EM的+48VIN连接外部设备输入信号接线端子XS1的A19和A20接线柱，VGND连接外部设备输入信号接线端子XS1的B19和B20接线柱，第一光电耦合器E17的接收端输入PXT+连接D型插座XS2的37号线，接收端输出PXT-连接D型插座XS2的19号线；

所述外部设备输入信号接线端子XS1具有40个接线柱，分为20组，每组包含两个接线柱，XS1左侧20个接线柱从上至下分别命名为A1到A20，右侧20个接线柱从上至下依次命名为B1到B20；接线端子XS1和D型插座XS2的编号和连接方式，XS1为20组端子，左侧A1到A16分别连接16 个输入通道CH0+，CH1+，...,CH15+，右侧B1到B16分别连接16个输入通道的CH0-，CH1-，...，CH15-；A18和B18悬空；

所述D型插座XS2为37针D型插座，插座的引出线按照先右侧即宽口，再左侧即窄口进行命名，右侧从上到下分别命名为1号线到19号线，左侧从上到下分别命名为20号线到37号线；21号线、22号线、23号线...36号线连接D型插座XS2的FGND接口；2号线连接D型插座XS2的DIM0接口，3号线连接D型插座XS2的DIM1接口，依次，17号线连接D型插座XS2的DIM15接口；18号线悬空。

2.权利要求1所述智能自诊断数字输入端子板智能自诊断方法，其特征在于：

通过每路通道的诊断模块的指示灯的亮和灭反映接入设备的电路的通断，当灯亮时，外接设备电路导通，当灯灭时，外接设备电路断开；通过指示灯实时诊断出外接设备电路的通断和电路是否发生断开故障；第1路智能诊断模块DM0到第16路智能诊断模块DM15通过硬件电路实时判断各自接入电路的通断情况，并通过指示灯进行报警，电源模块EM依次向第1路输入通道CM0、第1路智能诊断模块DM0，第2路输入通道CM1、第2路智能诊断模块DM1，...,第16路输入通道CM15、第16路智能诊断模块DM15供电，当外接设备电路接通，第四光电耦合器E19的发射端导通，接收端产生电流，发光二极管L1亮，反之，当外接设备电路断开，第四光电耦合器E19的发射端断开，接收端没有电流产生，发光二极管L1灭；

+48VIN外供电经过第一二极管V101、保险丝FS1形成板卡电源+48V，并通过串接两个第一电阻R1接入第一光电耦合器E17的发射端输入； 第一光电耦合器E17发射端导通，接收端接收到光信号，PXT-为低电平，第二二极管V102反向保护；瞬态抑制管VT1能够防止大电压烧坏电路，当+48VIN接入大于48V的电压时，瞬态抑制管VT1在瞬间动作使电压全部加在保险丝FS1上，保证后面的电路不受影响；

跳线器S1的4号引脚、13引脚和5引脚、12引脚以及8引脚、9引脚是悬空的；跳线器S1有触点和48V/24V电压信号两种跨接方式：

采用第一种跨接方式即跳线器S1的引脚1和引脚16、引脚2和引脚15以及引脚3和引脚14短接时，第三光电耦合器E1的发射端上侧接+48V，下侧接CH0+，当接入开关使得外部设备输入信号接线端子XS1的CH0+接口和CH0-接口接通之后，第三光电耦合器E1发射端导通，接收端接收到光信号，光耦导通，D型插座XS2的DIM0接口输入到FDI01模件；

采用第二种跨接方式即跳线器S1的引脚6和引脚11、引脚7和引脚10短接时，第三光电耦合器E1的发射端上侧接外部设备输入信号接线端子XS1的CH0+接口，下侧接外部设备输入信号接线端子XS1的CH0-接口，当接入48V/24V电压时，第三光电耦合器E1发射端导通，接收端接收到光信号，光耦导通，D型插座XS2的DIM0接口输入到DI模件。