CN106200508B - 一种连锁保护控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种连锁保护控制电路，包括：微控制电路MCU、逻辑保护电路、硬件保护电路和连锁保护电路，连锁保护电路用于根据硬件保护电路和逻辑保护电路的输出信号的第一相与结果，控制执行机构电源与执行机构电源输入端子的通断；所述连锁保护电路的输入端与逻辑保护电路和硬件保护电路电连接，所述连锁保护电路的输出端与执行机构电源与执行机构电源输入端子分别电连接。可以在控制信号或者电子元件失效时，确保系统处于安全状态，有效提高了系统安全性，并且由于采用单主控芯片，降低了系统的硬件成本。

Description

一种连锁保护控制电路

技术领域

本发明涉及电子控制技术领域，尤其涉及一种连锁保护控制电路。

背景技术

单片机是目前广泛采用的工业控制系统，通过单片机可以接收用户的指令，并通过单片机向设备机组发出控制指令，实现对设备机组的控制。在设备机组的控制线路中，通常采用连锁保护机制避免执行机构的误动作，能够有效保证设备的安全可靠运行。

目前，对于设备的连锁保护控制通常采用双系统控制方式，即采用两个完全相同的控制系统共同控制一个执行部件，只有两个控制系统都正常运转时，执行部件才能正常工作，如果其中一个控制系统异常，执行部件不执行控制指令，实现设备的安全可靠运行。虽然上述方法能够实现对设备的联锁保护，但每个控制系统都需要配置相同的单片机，硬件成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种连锁保护控制电路，以解决现有技术中的连锁保护控制电路需要配置多个单片机的技术问题。

本发明实施例提供了一种连锁保护控制电路，包括：

微控制电路MCU，用于接收检测信号，并根据所述检测信号和外部输入的指令输出逻辑控制信号；

执行机构电源，与执行机构电源输入端子电连接；

逻辑保护电路，用于根据微控制电路MCU发出的第一逻辑控制信号，输出对应的逻辑信号；

硬件保护电路，所述硬件保护电路用于根据传感器发送的信号，输出对应的控制信号；

连锁保护电路，用于根据硬件保护电路和逻辑保护电路的输出信号的第一相与结果，控制执行机构电源与执行机构电源输入端子的通断；

所述连锁保护电路的输入端与逻辑保护电路和硬件保护电路电连接，所述连锁保护电路的输出端与执行机构电源与执行机构电源输入端子分别电连接。

进一步的,所述连锁保护电路包括：

所述连锁保护电路包括：

第一开关电路和第二开关电路，所述第一开关电路的第一端与所述执行机构电源电连接，第二端与所述第二开关电路的第一端电连接，第三端与逻辑保护电路输出端电连接，第四端接地，用于根据逻辑保护电路输出端输出的逻辑信号控制执行机构电源与第二开关电路之间电路的通断；

第二开关电路，所述第二开关电路的第一端与第一开关电路的第二端电连接，第二端与执行机构电源输入端子电连接，第三端与所述硬件保护电路的输出端电连接，第四端接地，用于根据逻辑保护电路输出端输出的逻辑信号控制第一开关电路与执行机构电源输入端子之间电路的通断。

进一步的，所述第一开关电路或第二开关电路包括：继电器。

进一步的，所述连锁保护电路还包括：第三开关电路，所述第三开关电路用于根据第一开关电路的导通控制所述硬件保护电路输出的控制信号与第二开关电路第三端之间电路的导通，所述第三开关电路的第一端与所述硬件保护电路的输出端电连接，第二端与所述第二开关电路的第三端电连接，第三端与所述第一开关电路的第一端电连接。

进一步的，所述第三开关电路包括：光电耦合器。

进一步的，所述电路还包括：辅助设备检测电路，用于检测辅助设备是否处于正常运行，并在正常运行时输出辅助设备控制信号；

相应的，所述连锁保护电路还包括：第四开关电路，所述第四开关电路用于根据所述第二相与结果与输出辅助设备控制信号的第三相与结果控制所述第二开关电路的导通的通断，所述第四开关电路的第一端分别辅助设备检测电路的输出端电连接，第二端与所述第二开关电路的第三端电连接，第三端与所述第三开关电路的第二端电连接。

进一步的，所述第四开关电路包括：

NPN型三极管和PNP型三极管，所述NPN型三极管的发射极接地，所述NPN型三极管的基极与辅助设备检测电路的输出端电连接，所述NPN型三极管的集电极与所述PNP型三极管的集电极电连接，所述PNP型三极管的发射极与所述第二开关电路的第三端电连接，所述PNP型三极管的基极与第三开关电路的第二端电连接。

进一步的，所述连锁保护电路还包括：第五开关电路，所述第五开关电路用于根据所述第三相与结果与第二逻辑信号输出信号的第四相与结果控制所述第二开关电路的导通，所述第五开关电路的第一端与第二逻辑信号输出端电连接，第二端与第四开关电路的第二端电连接，第三端接地。

进一步的，所述第五开关电路包括：NPN型三极管，所述NPN型三极管的发射极接地，所述NPN型三极管的基极与所述第二逻辑信号输出端电连接，所述NPN型三极管的发射极与所述第四开关电路的第二端电连接；

相应的，所述第二开关电路还包括：

电容，用于在辅助设备正常工作时充电，并在所述MCU发出第二逻辑信号时放电；

二极管，用于在所述电容放电时，防止电流向第五开关电路流入；

所述电容第一端接地，第二端与所述二极管的第一端电连接，所述二极管的第二端与所述第五开关电路的第二端电连接，以使得所述电容与第二开关电路的继电器和第五开关电路形成回路。

进一步的，所述电路还包括：运行状态检测电路，所述运行状态检测电路用于对执行机构运行进行检测，并在执行机构运行异常时，向MCU发送故障信号。

更进一步的，所述电路还包括：硬件保护电路检测端口，所述硬件保护电路检测端口用于将检测硬件保护电路的工作信号发送至MCU，以使得MCU根据所述信号控制执行机构。

本发明实施例提供的连锁保护控制电路，通过硬件保护电路和逻辑保护电路的相与信号控制执行机构，有效的提高了系统的可靠性，并且在控制信号或者电子元件失效时，确保系统处于安全状态，有效提高了系统安全性，并且由于采用单主控芯片，降低了系统的硬件成本。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明实施例一提供的连锁保护控制电路的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的连锁保护控制电路的电路图；

图3是本发明实施例二提供的连锁保护控制电路的电路图；

图4是本发明实施例三提供的连锁保护控制电路的电路图；

图5是本发明实施例四提供的连锁保护控制电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的连锁保护控制电路的结构示意图，参见图1，所述连锁保护控制电路，包括：微控制电路MCU，用于接收检测信号，并根据所述检测信号和外部输入的指令输出逻辑控制信号；

执行机构电源，与执行机构电源输入端子电连接；

逻辑保护电路，用于根据微控制电路MCU发出的第一逻辑控制信号，输出对应的逻辑信号；硬件保护电路，所述硬件保护电路用于根据传感器发送的信号，输出对应的控制信号；连锁保护电路，用于根据硬件保护电路和逻辑保护电路的输出信号的第一相与结果，控制执行机构电源与执行机构电源输入端子的通断；所述连锁保护电路的输入端与逻辑保护电路和硬件保护电路电连接，所述连锁保护电路的输出端与执行机构电源与执行机构电源输入端子分别电连接。

其中，MCU作为系统的核心部件，可以与各种输入设备和显示模块，通信模块等连接，可以根据传感器、外部输入设备所输入的信息，按照预设的逻辑进行运算，并根据运算结果发出相应的控制指令。执行机构电源与执行机构电源输入端子电连接，用以向执行机构输出电源；在MCU发出第一逻辑控制信号时，逻辑保护电路相应的输出对应的逻辑信号，硬件保护电路通常可以根据传感器检测的信号确定系统处于正常状态，并输出相应的控制信号。逻辑保护电路输出的第一逻辑信号和硬件保护电路输出的控制信号输入至连锁保护电路，锁保护电路的输入端与逻辑保护电路和硬件保护电路电连接，所述连锁保护电路的输出端与执行机构电源与执行机构电源输入端子分别电连接。连锁保护电路根据硬件保护电路和逻辑保护电路的输出信号的第一相与结果，控制执行机构电源与执行机构电源输入端子的通断。示例性的，所述电源可以包括交流电的火线和零线，也可以包括直流电源的正极和负极。硬件保护电路和逻辑保护电路的输出信号所述硬件保护电路和逻辑保护电路的输出信号的相与可以不是逻辑上的相与，而是判断各自的信号符合预设的标准，如果各自的信号符合预设的标准，则输出为真，在任何一路信号不符合预设的标准时，输出为假。

图2是本发明实施例一提供的连锁保护控制电路的电路图，由图2可以看出，连锁保护电路包括：

第一开关电路，所述第一开关电路的第一端与所述硬件保护电路的输出端电连接，第二端接地，第三端与执行机构电源电连接，第四端与执行机构电源输入端子电连接，用于根据硬件保护电路输出的控制信号控制执行机构电源与执行机构电源输入端子的通断；第二开关电路，所述第二开关电路的第一端与执行机构电源电连接，第二端与第一开关电路的第三端电连接，第三端与所述硬件保护电路的输出端电连接，第四端与第一开关电路的第一端电连接。

其中，第一开关电路和第二开关电路可以采用继电器来实现。下面结合本实施例提供的连锁保护控制电路的工作过程对本实施例作进一步的描述。

执行机构电源与执行机构电源输入端子电连接，在执行机构电源与执行机构电源输入端子之间设置有第一开关电路和第二开关电路，其中第一开关电路包括继电器，通过继电器触点的吸合控制执行机构电源与执行机构电源输入端子之间电路的导通，继电器的一端与三极管的集电极极电连接，另一端与直流电源VCC电连接，三极管的发射极接地，基极与MCU输出的第一逻辑控制信号的输出端电连接，在MCU输出的第一逻辑控制信号时，MCU输出的第一逻辑控制信号使三极管导通，直流电源VCC输出的直流电经过线圈，使继电器触电吸合，实现导通机构电源与执行机构电源输入端子。

第二开关电路第一端与第一开关电路的第三端电连接，第二端与第一开关电路的第三端电连接，第三端与所述硬件保护电路的输出端电连接，第四端与第一开关电路的第一端电连接。通过第二开关电路可以根据硬件保护电路输出的控制信号控制第一开关电路与执行机构电源输入端子之间电路的导通。硬件保护电路输出的控制信号通常可根据系统中的传感器发送的信号生成。所述传感器可以为温控开关等。

由上述电路可知，在逻辑保护电路和硬件保护电路任意一路有故障或者无信号时，相应的第一开关电路或者第二开关电路处于打开状态，执行机构处于断电安全锁定状态，实现了对执行机构连锁保护的目的。

在本实施例的一个优选实施方式中，所述连锁保护控制电路还包括：运行状态检测电路，所述运行状态检测电路用于对执行机构运行进行检测，并在执行机构运行异常时，向MCU发送故障信号。MCU根据故障信号发出逻辑控制信号，关闭执行机构电源，使系统进入安全锁定状态。

实施例二

图3是本发明实施例二提供的连锁保护控制电路的电路图，由图3可以看出，所述连锁保护电路还包括：第三开关电路，所述第三开关电路用于根据第一开关电路的导通控制所述硬件保护电路输出的控制信号与第二开关电路第三端之间电路的导通，所述第三开关电路的第一端与所述硬件保护电路的输出端电连接，第二端与所述第二开关电路的第三端电连接，第三端与所述第一开关电路的第一端电连接。第三开关电路可选择光电耦合器，光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电-光-电转换器件，光电耦合器完全实现了电气隔离，具有抗干扰、工作稳定等优点。

在系统控制线路中，经常要求执行机构或者其它电器要有一定的得电顺序，例如：某些主轴须在液压泵工作后才工作，或者压缩机需要在风机工作之后才工作。在本实施例中，第一开关电路的第二端同时与辅助设备，例如风机电连接，在逻辑保护电路输出端输出逻辑信号时，第一开关电路触点闭合，使辅助设备得电。在第一开关电路触电闭合时，使光电耦合器中的发光二极管发光，进而吸合触电，导通硬件保护电路的输出端与第二开关电路的第三端。以使得第二开关电路触电吸合，使执行机构得到，确保执行机构在辅助设备运行后开始运行。通过第三开关电路，实现了根据微控制电路MCU发出的第一逻辑控制信号和硬件保护电路输出的控制信号相与结果控制执行机构得电的目的。

实施例三

图4是本发明实施例三提供的连锁保护控制电路的电路图，参见图三，在实施例二的基础上，所述电路还包括：辅助设备检测电路，用于检测辅助设备是否处于正常运行，并在正常运行时输出辅助设备控制信号。由图5可以看出，所述辅助设备检测电路与所述辅助设备电连接，并通过光电耦合器获取辅助设备运行情况。此外，也可通过其它传感器实现获取辅助设备运行情况。在辅助设备运行正常时，输出辅助设备控制信号。在本实施例中，所述辅助设备检测电路输出的为一定占空比的信号。

相应的，所述连锁保护电路还包括：第四开关电路，所述第四开关电路用于根据所述第二相与结果与输出辅助设备控制信号的第三相与结果控制所述第二开关电路的导通的通断，所述第四开关电路的第一端分别辅助设备检测电路的输出端电连接，第二端与所述第二开关电路的第三端电连接，第三端与所述第三开关电路的第二端电连接。

具体的，第四开关电路包括：NPN型三极管和PNP型三极管，所述NPN型三极管的发射极接地，所述NPN型三极管的基极与辅助设备检测电路的输出端电连接，所述NPN型三极管的集电极与所述PNP型三极管的集电极电连接，所述PNP型三极管的发射极与所述第二开关电路的第三端电连接，所述PNP型三极管的基极与第三开关电路的第二端电连接。

在辅助设备运行正常时，输出辅助设备控制信号，辅助设备控制信号向NPN型三极管输出信号，导通NPN型三极管，向PNP型三极管输出低电平信号，以使得PNP型三极管导通，进而使得硬件保护电路的输出端输出的VCC与第二开关电路的第三端导通，使得第二开关电路的继电器得电，实现第二开关电路的导通。由于辅助设备控制信号为一定占空比的信号，在第二开关电路的继电器并联电容，通过电容的充放电，可以保证在辅助设备控制信号正常时，持续导通第二开关电路。通过增加的辅助设备检测电路和第四开关电路，可以实现辅助设备的工作情况、逻辑保护电路和硬件控制电路的二层相与关系，实现对系统的连锁保护。

实施例四

图5是本发明实施例四提供的连锁保护控制电路的电路图。在系统中，在检测到逻辑保护电路和硬件保护电路都处于正常运行状态时，MCU还会发出一路逻辑信号，以控制执行机构运行，在本实施例中，所述连锁保护电路还包括第五开关电路，所述第五开关电路用于根据所述第三相与结果与第二逻辑信号输出信号的第四相与结果控制所述第二开关电路的导通，所述第五开关电路的第一端与第二逻辑信号输出端电连接，第二端与第四开关电路的第二端电连接，第三端接地。

具体的，所述第五开关电路包括：NPN型三极管，所述NPN型三极管的发射极接地，所述NPN型三极管的基极与所述第二逻辑信号输出端电连接，所述NPN型三极管的发射极与所述第四开关电路的第二端电连接。

相应的，所述第二开关电路还包括：

电容，用于在辅助设备正常工作时充电，并在所述MCU发出第二逻辑信号时放电；

二极管，用于在所述电容放电时，防止电流向第五开关电路流入；

所述电容第一端接地，第二端与所述二极管的第一端电连接，所述二极管的第二端与所述第五开关电路的第二端电连接，以使得所述电容与第二开关电路的继电器和第五开关电路形成回路。

参见图5，在MCU未发出第二逻辑信号时，所述NPN型三极管处于非导通状态，硬件保护电路的输出端输出的VCC对与接地端连接的电容C67进行充电。

在MCU发出第二逻辑信号时，所述NPN型三极管处于导通状态，此时，硬件保护电路的输出端输出的VCC通过导通的NPN型三极管接地。电容C67开始放电，以使得继电器得电。实现各种信号多层相与实现对电路连锁保护的目的。此外，由上述电路的工作过程可知，只有在辅助设备正常工作后，第五开关电路才能实现根据所述第三相与结果与第二逻辑信号输出信号的第四相与结果控制所述第二开关电路的导通的目的。在实现据所述第三相与结果与第二逻辑信号输出信号的第四相与结果控制所述第二开关电路的导通的目的同时，增加了相应的时序保护功能。此外，也可增加与继电器并联的电容C71，用于起到延时关闭继电器开关的目的。相应的，在电容C67和电容C71之间串联另一二极管，用于防止在电容C71放电时，电流流向电容C67。

所述电路还包括：硬件保护电路检测端口，所述硬件保护电路检测端口用于将检测硬件保护电路的工作信号发送至MCU，以使得MCU根据所述信号控制执行机构。示例性的，硬件保护电路检测端口可用于检测硬件保护电路输出的信号，或者检测位于第三开关电路第二端输出的信号等。MCU可以根据硬件保护电路检测端口输出的信号，确认硬件保护电路是否处于正常工作状态，并根据输出的信号发出相应的逻辑控制信号，保证系统安全运行。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种连锁保护控制电路,其特征在于,包括：

微控制电路MCU，用于接收检测信号，并根据所述检测信号和外部输入的指令输出第一逻辑控制信号；

执行机构电源，与执行机构电源输入端子电连接；

逻辑保护电路，用于根据微控制电路MCU发出的第一逻辑控制信号，输出对应的逻辑信号；

硬件保护电路，所述硬件保护电路用于根据传感器发送的信号，输出对应的控制信号；

连锁保护电路，用于根据硬件保护电路和逻辑保护电路的输出信号的第一相与结果，控制执行机构电源与执行机构电源输入端子的通断；

所述连锁保护电路的输入端与逻辑保护电路和硬件保护电路电连接，所述连锁保护电路的输出端与执行机构电源与执行机构电源输入端子分别电连接。

2.根据权利要求1所述的连锁保护控制电路，其特征在于，所述连锁保护电路包括：

第一开关电路和第二开关电路，所述第一开关电路的第一端与所述执行机构电源电连接，第二端与所述第二开关电路的第一端电连接，第三端与逻辑保护电路输出端电连接，第四端接地，用于根据逻辑保护电路输出端输出的逻辑信号控制执行机构电源与第二开关电路之间电路的通断；

第二开关电路，所述第二开关电路的第一端与第一开关电路的第二端电连接，第二端与执行机构电源输入端子电连接，第三端与所述硬件保护电路的输出端电连接，第四端接地，用于根据逻辑保护电路输出端输出的逻辑信号控制第一开关电路与执行机构电源输入端子之间电路的通断。

3.根据权利要求2所述的连锁保护控制电路，其特征在于，所述第一开关电路或第二开关电路包括：继电器。

4.根据权利要求2所述的连锁保护控制电路，其特征在于，所述连锁保护电路还包括：第三开关电路，所述第三开关电路用于根据第一开关电路的导通控制所述硬件保护电路输出的控制信号与第二开关电路第三端之间电路的导通，所述第三开关电路的第一端与所述硬件保护电路的输出端电连接，第二端与所述第二开关电路的第三端电连接，第三端与所述第一开关电路的第一端电连接。

5.根据权利要求4所述的连锁保护控制电路，其特征在于，所述第三开关电路包括：光电耦合器。

6.根据权利要求4所述的连锁保护控制电路，其特征在于，所述连锁保护控制电路还包括：辅助设备检测电路，用于检测辅助设备是否处于正常运行，并在正常运行时输出辅助设备控制信号；

相应的，所述连锁保护电路还包括：第四开关电路，所述第四开关电路用于根据第二相与结果与输出辅助设备控制信号的第三相与结果控制所述第二开关电路的导通的通断，所述第四开关电路的第一端分别辅助设备检测电路的输出端电连接，第二端与所述第二开关电路的第三端电连接，第三端与所述第三开关电路的第二端电连接。

7.根据权利要求6所述的连锁保护控制电路，其特征在于，所述第四开关电路包括：

NPN型三极管和PNP型三极管，所述NPN型三极管的发射极接地，所述NPN型三极管的基极与辅助设备检测电路的输出端电连接，所述NPN型三极管的集电极与所述PNP型三极管的集电极电连接，所述PNP型三极管的发射极与所述第二开关电路的第三端电连接，所述PNP型三极管的基极与第三开关电路的第二端电连接。

8.根据权利要求6所述的连锁保护控制电路，其特征在于，所述连锁保护电路还包括：第五开关电路，所述第五开关电路用于根据所述第三相与结果与第二逻辑信号输出信号的第四相与结果控制所述第二开关电路的导通，所述第五开关电路的第一端与第二逻辑信号输出端电连接，第二端与第四开关电路的第二端电连接，第三端接地；所述微控制电路MCU在检测到所述逻辑保护电路与所述硬件保护电路均处于正常运行状态时发出所述第二逻辑信号以控制执行机构运行。

9.根据权利要求8所述的连锁保护控制电路，其特征在于，所述第五开关电路包括：NPN型三极管，所述NPN型三极管的发射极接地，所述NPN型三极管的基极与所述第二逻辑信号输出端电连接，所述NPN型三极管的发射极与所述第四开关电路的第二端电连接；

相应的，所述第二开关电路还包括：

电容，用于在辅助设备正常工作时充电，并在所述MCU发出第二逻辑信号时放电；

二极管，用于在所述电容放电时，防止电流向第五开关电路流入；

所述电容第一端接地，第二端与所述二极管的第一端电连接，所述二极管的第二端与所述第五开关电路的第二端电连接，以使得所述电容与第二开关电路的继电器和第五开关电路形成回路。

10.根据权利要求1所述的连锁保护控制电路，其特征在于，所述连锁保护控制电路还包括：运行状态检测电路，所述运行状态检测电路用于对执行机构运行进行检测，并在执行机构运行异常时，向MCU发送故障信号。

11.根据权利要求1-10任一所述的连锁保护控制电路，其特征在于，所述连锁保护控制电路还包括：硬件保护电路检测端口，所述硬件保护电路检测端口用于将检测硬件保护电路的工作信号发送至MCU，以使得MCU根据所述信号控制执行机构。