CN106354121B - 一种安全控制电路、多路控制电路和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安全控制电路、多路控制电路和控制方法中，其中，安全控制电路中对每一个功能模块的电信号进行采集并输入至布尔逻辑控制电路，通过布尔逻辑控制模块对输入的电信号是否相同判定功能模块是否出现异常，根据布尔逻辑控制模块的判断结果对输出控制模块的使能端进控制，实现对电路的输出进行控制，使得电路在异常状态下停止输出。同时，由于布尔逻辑控制模块采集的是每一个功能模块的输出信号，通过每一功能模块的输出信号判断出现异常的功能模块，实现了对电路的每一部分进行监控，确定出现异常的故障模块。

Description

一种安全控制电路、多路控制电路和控制方法

技术领域

本发明属于电路控制领域，具体涉及一种安全控制电路、多路控制电路和控制方法。

背景技术

CPLD(Complex Programmable Logic Device)复杂可编程逻辑器件，是从PAL和GAL器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。CPLD是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路，其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。

列车控制系统的离散输出电路用于监视离散输出是否正常，现有的离散输出电路中，通过回采模块对最终输出的信号进行检验，这种检验方法虽然可以对输出的信号是否正确进行判断，却不能控制错误信号的输出，同时，这种通过回采模块对最终输出的信号进行检验的方法，也无法找到电路中出现故障的模块，为电路的维护带来不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何对电路的输出进行控制，使得电路在异常状态下停止输出，同时实现对电路的每一部分进行监控，确定出现异常的故障模块。

针对这一技术问题，本发明提供了一种安全控制电路，包括：信号输入端、信号输出端、布尔逻辑控制模块、输出控制模块、由至少两个功能模块串联形成的功能模块组以及若干个输入调整模块；

所述信号输入端连接所述功能模块组的输入端；

所述功能模块组的输出端连接所述输出控制模块，所述输出控制模块的输出端连接所述信号输出端；

所述功能模块组中的每一个功能模块的输出端均与一个所述输入调整模块的输入端连接，所述输入调整模块的输出端均连接至所述布尔逻辑控制模块的输入端；

所述布尔逻辑控制模块的输出端连接所述输出控制模块的使能端；

所述输入调整模块用于将从与其连接的功能模块输入的信号转换为满足所述布尔逻辑控制模块输入要求的信号；

所述布尔逻辑控制模块用于根据每一个所述输入调整模块输入的信号控制输入至所述输出控制模块的使能端的信号，以避免所述安全控制电路在故障时输出信号。

优选地，还包括：监控模块；

所述监控模块的输入端连接所述信号输入端，所述监控模块的输出端连接所述布尔逻辑控制模块的使能端；

所述监控模块用于在监控到所述信号输入端输入的信号异常时，向所述布尔逻辑控制模块发送使得所述布尔逻辑控制模块关闭的使能信号；

所述布尔逻辑控制模块接收到使得所述布尔逻辑控制模块关闭的使能信号后，向所述输出控制模块的使能端发送使得所述输出控制模块关闭的使能信号后，关闭所述布尔逻辑控制模块。

优选地，所述监控模块还包括控制端和读取端，所述布尔逻辑控制模块还包括触发端和故障端；

所述布尔逻辑控制模块的触发端连接所述监控模块的控制端，所述布尔逻辑控制模块的故障端连接所述监控模块的读取端；

所述布尔逻辑控制模块在检测到从所述输入调整模块输入的信号异常后，向所述监控模块的控制端发送故障中断信号，以使所述监控模块通过所述布尔逻辑控制模块的故障端读取故障数据，通过所述故障数据识别出所述功能模块组出现故障的功能模块。

优选地，所述功能模块组至少包括依次串联的放大模块、隔离模块、电平转换模块和EMC模块；

所述放大模块用于对从所述信号输入端输入的信号进行放大，以达到驱动所述隔离模块需要的电压；

所述隔离模块用于隔离所述安全控制电路与外围电路之间的电信号连接；

所述电平转换模块用于将从所述隔离模块输入的电信号转换为满足所述电平转换模块的输出要求的电信号；

所述EMC模块使得从所述电平转换模块输入的电信号满足电磁兼容性。

优选地，所述布尔逻辑控制模块包括至少一个CPLD。

第二方面，本发明提供了一种上述安全控制电路的控制方法，包括：

所述功能模块组中的每一功能模块输出的信号经所述输入调整模块的转换后，输入至所述布尔逻辑控制模块；

所述布尔逻辑控制模块判断从所述输入调整模块输入的信号是否相同，若是，向所述输出控制模块的使能端输入使得所述输出控制模块正常输出的信号，否则，向所述输出控制模块的使能端输入使得所述输出控制模块停止输出的信号。

第三方面，本发明提供了一种基于上述安全控制电路的多路控制电路，包括至少两个所述功能模块组，与所述功能模块组对应的输入调整模块组；

每一个所述功能模块组的输入端连接一个信号输入端；

每一所述功能模块组的输出端连接一个输出控制模块的输入端和一个所述输入调整模块组的输入端；

每一所述输入调整模块组的输出端连接所述布尔逻辑控制模块的输入端，所述布尔逻辑控制模块的输出端连接相应的输出控制模块的使能端；

其中，所述功能模块组中每一功能模块的输出端均连接一个所述输出控制模块组中的一个输出控制模块的输入端。

优选地，还包括：多路监控模块；

每一所述信号输入端均连接至所述多路监控模块的输入端，所述多路监控模块的输出端连接至所述布尔逻辑控制模块的使能端；

所述多路监控模块还包括用于传输所述信号输入端的地址编码的信号传输端，所述信号传输端连接至所述布尔逻辑控制模块的信号接收端；

所述多路监控模块用于在监控到所述信号输入端输入的信号存在异常时，由所述信号传输端将输入异常信号的信号输入端的地址编码传输至所述布尔逻辑控制模块，同时由所述布尔逻辑控制模块的输出端传输使得所述布尔逻辑控制模块关闭的使能信号；

所述布尔逻辑控制模块在接收到所述多路监控模块发送的地址编码和使得所述布尔逻辑控制模块关闭的使能信号后，向与所述地址编码对应的输出控制模块发送使得所述输出控制模块关闭的使能信号后关闭所述布尔逻辑控制模块。

优选地，所述多路监控模块还包括多路控制端和多路读取端，所述布尔逻辑控制模块还包括多路触发端和多路故障端；

所述布尔逻辑控制模块的多路触发端连接所述多路监控模块的多路控制端，所述布尔逻辑控制模块的多路故障端连接所述多路监控模块的多路读取端；

所述布尔逻辑控制模块在检测到从所述输入调整模块组输入的信号存在异常后，向所述多路监控模块的多路控制端发送故障中断信号，以使所述多路监控模块通过所述布尔逻辑控制模块的多路故障端读取出现异常的信号对应的信号输入端的地址编码以及相应的故障数据，通过所述地址编码和所述故障数据识别出出现故障的功能模块。

第四方面，本发明提供了一种多路安全控制电路的控制方法，包括：

每一个输入调整模块组将与其相应的功能模块组中的每一个功能模块输出的电信号转换后输出至所述布尔逻辑控制模块的输入端；

所述布尔逻辑控制模块判断每一输入调整模块组输入的信号相同，若是，向相应的输出控制模块的使能端输入使得输出控制模块正常输出的信号，否则，向相应的输出控制模块的使能端输入使得输出控制模块停止输出的信号。

本发明提供的安全控制电路、多路控制电路和控制方法中，安全控制电路中对每一个功能模块的电信号进行采集并输入至布尔逻辑控制电路，通过布尔逻辑控制模块对输入的电信号是否相同判定功能模块是否出现异常，根据布尔逻辑控制模块的判断结果对输出控制模块的使能端进控制，实现对电路的输出进行控制，使得电路在异常状态下停止输出。同时，由于布尔逻辑控制模块采集的是每一个功能模块的输出信号，通过每一功能模块的输出信号判断出现异常的功能模块，实现了对电路的每一部分进行监控，确定出现异常的故障模块。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例提供的安全控制电路的结构示意图；

图2是本发明一个实施例提供的具有4个功能模块的安全控制电路的结构示意图；

图3是本发明一个实施例提供的作为安全控制电路的对比电路的结构示意图；

图4是本发明一个实施例提供的对应于图3中的对比电路的车载控制器VOBC系统中安全输出信号的输出电路图；

图5是本发明一个实施例提供的对应于图3中的对比电路的车载控制器VOBC系统中安全输出信号的回采监视电路图；

图6是本发明一个实施例提供的对应于图2中的电路结构示意图的电路图；

图7是本发明一个实施例提供的多路安全控制电路的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本实施例提供的安全控制电路的结构示意图。参见图1，该安全控制电路包括：信号输入端Input、信号输出端Output、布尔逻辑控制模块T005、输出控制模块T006、由至少两个功能模块(例如，图1中的第一功能模块T001和第二功能模块T003)串联形成的功能模块组以及若干个输入调整模块(例如，连接第一功能模块T001输出端的第一输入调整模块T002和连接第二功能模块T003输出端的第二输入调整模块T004)；

信号输入端Input连接功能模块组的输入端(图1中功能模块组中的第一功能模块T001的输入端)；

功能模块组的输出端(图1中功能模块组中的第二功能模块T003的输出端)连接输出控制模块T006，所述输出控制模块T006的输出端连接信号输出端Output；

功能模块组中的每一个功能模块的输出端均与一个输入调整模块(例如，图1中的第一功能模块T001的输出端连接第一输入调整模块T002，第二功能模块T003的输出端连接第二输入调整模块T004)的输入端连接，输入调整模块(第一输入调整模块T002和第二输入调整模块T004)的输出端均连接至布尔逻辑控制模块T005的输入端；

布尔逻辑控制模块T005的输出端连接输出控制模块T006的使能端EN1；

输入调整模块(例如，第一输入调整模块T002用于将从第一功能模块T001输出的信号转换为满足布尔逻辑控制模块T005输入要求的信号，第二输入调整模块T004用于将从第二功能模块T003输出的信号转换为满足布尔逻辑控制模块T005输入要求的信号)用于将从与其连接的功能模块输入的信号转换为满足布尔逻辑控制模块T005输入要求的信号；

布尔逻辑控制模块T005用于根据每一个所述输入调整模块输入的信号(第一输入调整模块T002和第二输入调整模块T004输入的信号)控制输入至输出控制模块T006的使能端EN1的信号，以避免安全控制电路在故障时输出信号。

举例来说，若第一输入调整模块T001和第二输入调整模块T003输入的电信号均为高电平或者均为低电平，则布尔逻辑控制模块T005向输出控制模块的使能端EN1发出正常输出的使能信号，使得电路正常输出。若第一输入调整模块T002和第二输入调整模块T004输入的电信号不相同(一个为高电平一个为低电平)，则布尔逻辑控制模块T005向输出控制模块的使能端EN1发出关闭输出控制模块T006的使能信号，使得电路停止输出。

此外，根据第一输入调整模块T002和第二输入调整模块T004输入的电平信号，可以判断出出现故障的模块，例如，若输入至布尔逻辑控制模块T005的电平为01或者10，则说明第二功能模块T003出现了故障，若输入至布尔逻辑控制模块T005的电平为00或者11，则说明第一功能模块T001出现了故障。

本实施例提供的安全控制电路中对每一个功能模块的电信号进行采集并输入至布尔逻辑控制电路，通过布尔逻辑控制模块对输入的电信号是否相同判定功能模块是否出现异常，根据布尔逻辑控制模块的判断结果对输出控制模块的使能端进控制，实现对电路的输出进行控制，使得电路在异常状态下停止输出。同时，由于布尔逻辑控制模块采集的是每一个功能模块的输出信号，通过每一功能模块的输出信号判断出现异常的功能模块，实现了对电路的每一部分进行监控，确定出现异常的故障模块。

进一步地，如图1所示，还包括：监控模块T007；

监控模块T007的输入端连接所述信号输入端Input，监控模块T007的输出端连接布尔逻辑控制模块T005的使能端EN2；

监控模块T007用于在监控到信号输入端Input输入的信号异常时，向布尔逻辑控制模块T005发送使得布尔逻辑控制模块T005关闭的使能信号；

布尔逻辑控制模块T005接收到使得布尔逻辑控制模块T005关闭的使能信号后，向输出控制模块T006的使能端EN1发送使得所述输出控制模块T006关闭的使能信号后，关闭布尔逻辑控制模块T005。

监控模块T007对信号输入端Input输入的信号进行监控，当发现输入的信号异常时，向布尔逻辑控制模块T005的使能端EN2发送使得布尔逻辑控制模块T005关闭的使能信号，布尔逻辑控制模块T005的使能端EN2接收到使能信号后，向输出控制模块T006发送使得输出控制模块T006关闭的使能信号，防止安全控制电路输出错误的信号，同时，布尔逻辑控制模块T005关闭，防止异常的输入信号对布尔逻辑控制模块T005造成损害。

进一步地，监控模块T007还包括控制端A1和读取端A2，布尔逻辑控制模块T005还包括触发端B1和故障端B2；

布尔逻辑控制模块T005的触发端B1连接监控模块T007的控制端A1，布尔逻辑控制模块T005的故障端B2连接监控模块T007的读取端A2；

布尔逻辑控制模块T005在检测到从输入调整模块输入的信号异常后，向监控模块T007的控制端A1发送故障中断信号，以使监控模块T007通过布尔逻辑控制模块T005的故障端A2读取故障数据，通过故障数据识别出功能模块组出现故障的功能模块。

布尔逻辑控制模块T005从触发端B1向监控模块T007的控制端A1发送故障中断信号，监控模块T007接收到故障中断信号后，控制读取端A2从布尔逻辑控制模块T005的故障端A2读取故障数据，以判定出现故障的功能模块。

更为具体地，图2是本实施例提供的具有4个功能模块的安全控制电路的结构示意图。参见图2，该安全控制电路中的功能模块包括依次串联的放大模块T0011、隔离模块T0012、电平转换模块T0013和EMC模块T0014；

放大模块T0011用于对从信号输入端(本实施例中是CPU的输出)输入的信号进行放大，以达到驱动隔离模块T0012需要的电压；

隔离模块T0012用于隔离安全控制电路与外围电路之间的电信号连接；

电平转换模块T0013用于将从隔离模块T0012输入的电信号转换为满足电平转换模块T0013的输出要求的电信号；

EMC模块T0014使得从电平转换模块T0013输入的电信号满足电磁兼容性。EMC(Electric Magnetic Compatibility)是电磁兼容。

本实施例提供的电路中，第一输入调整模块T0021、第二输入调整模块T0022、第三输入调整模块T0023和第四输入调整模块T0024分别对放大模块T0011、隔离模块T0012、电平转换模块T0013和EMC模块T0014的输出端输出的信号进行电平转换，并将转换后的信号输入至布尔逻辑控制模块T005。

布尔逻辑控制模块T005判断输入的信号均为高电平或者均为低电平时，向输出控制模块T006的使能端EN1输入使能信号，使得电路输出正常。

布尔逻辑控制模块T005判断由各个输入调整模块输入的信号不相同时，向输出控制模块T006的使能端EN1输入使能信号，使得输出控制模块T006关闭，电路停止输出。

此外，该电路中还包括监控模块T007，对CPU输出的信号进行监控，若发现CPU输出的信号异常，则向布尔逻辑控制模块T005的使能端EN2发送使得布尔逻辑控制模块T005关闭的使能信号。布尔逻辑控制模块T005接收到使能端EN2的使能信号后，向输出控制模块T006的使能端EN1发送使得输出控制模块T006关闭的使能信号后，关闭布尔逻辑控制模块T005。

此外，当布尔逻辑控制模块T005判断由各个输入调整模块输入的信号不相同时，从触发端B1向监控模块T007的控制端A1发送故障中断信号，监控模块T007接收到故障中断信号后，控制读取端A2从布尔逻辑控制模块T005的故障端A2读取故障数据，以判定出现故障的功能模块。

可理解的是，功能模块组中的功能模块是用于实现一定功能的电路，可以是放大模块、隔离模块、电平转换模块和EMC模块，也可以是实现其它功能的模块。功能模块只是从功能上对电路进行划分，在具体的物理电路中，这些功能模块可能是使用同一个电路实现的，例如，隔离模块和电平转换模块使用了同一个电路实现。

第二方面，本实施例提供了一种图1中所示的安全控制电路的控制方法，包括：

功能模块组中的每一功能模块输出的信号经所述输入调整模块的转换后，输入至所述布尔逻辑控制模块T005；

布尔逻辑控制模块T005判断从输入调整模块输入的信号是否相同，若是，向输出控制模块T006的使能端EN1输入使得输出控制模块T006正常输出的信号，否则，向输出控制模块T006的使能端EN1输入使得输出控制模块T006停止输出的信号。

作为上述图2中的安全控制电路的对比电路，图3示出了该对比电路的结构示意图，该对比电路包括CPU输出、放大模块、隔离模块、电平转换模块、EMC模块、电路输出，以及回采电路。回采电路包括CPU输入回采模块、放大模块和隔离模块，用于对从CPU输出至电平转换模块中的信号进行采集，通过与CPU输出处的信号进行对比，判断电路输出的信号是否正确。

该电路通过回采输出信号来确定输出信号是否正确，放大模块对CPU输出信号的电流进行放大来驱动隔离模块，隔离模块断开了CPU电路和外围电路电信号的连接，更换为光信号或者磁信号的连接，保证了安全，电平转换模块是将隔离模块的输出信号调整为满足电路输出要求的电压和/或电流的信号，EMC模块是为了满足电磁兼容性要求的电路。

从图3的电路结构图中可以看出，该电路对输出的信号进行回采以判断电路的输出是否正确，当电路输出不正确的时候，不能阻止不正确的结果输出，同时，通过回采的信号，无法判断电路中具体是哪个模块出现了故障，不便于及时定位故障的模块。

由此，图2中所提供的电路中对每一个功能模块的电信号进行采集并输入至布尔逻辑控制电路，通过布尔逻辑控制模块对输入的电信号是否相同判定功能模块是否出现异常，根据布尔逻辑控制模块的判断结果对输出控制模块的使能端进控制，实现对电路的输出进行控制，使得电路在异常状态下停止输出。同时，由于布尔逻辑控制模块采集的是每一个功能模块的输出信号，通过每一功能模块的输出信号判断出现异常的功能模块，实现了对电路的每一部分进行监控，确定出现异常的故障模块。

图3中的电路结构图的具体电路图如图4和图5所示，图4和图5示出了在车载控制器VOBC系统中安全输出信号的应用中使用的具体电路图。

如图4，在这个电路中，假设Q8(放大模块)、U(隔离模块)、Q9(电平转换模块)，熔断器F和二极管D(EMC模块)中至少一个损坏时，均可能造成Output信号输出为高电平。然而Output信号为高电平是错误的，并且也会输出到电路外部。

如图5，回采信号输入端从输出电路中的电平转换模块采集回采信号，在回采信号输出端输出回采信号。回采监视电路只能发现对外部电路的输出信号是错误的，但是并不能阻止这个信号输出到电路外部，也不能找到引起故障的原因，无法区分是Q8、Q9、U、F和D中的哪个损坏。

其中，图4中的R1至R5均为电阻，U为隔离器，包括光二极管，GND为公共端，C为电容。图5中的R7至R9为电阻，U’为隔离器，D1和D2为稳压二极管。

进一步地，图2中示出的电路结构中，布尔逻辑控制模块包括至少一个CPLD。

需要说明的是，布尔逻辑控制模块可以是由CPLD集成，也可以是由其它的器件或者门电路集成。

作为具体的电路图，图6示出了对应于图2中的电路结构示意图的电路图。参见图2，该电路图中的放大模块T0011包括电阻R1、R2、R3和R4，以及晶体管Q8。隔离模块T0012包括隔离器U，电平转换模块T0013包括电阻R5、R6和晶体管Q9，EMC模块T0014包括熔断器F、二极管D和电容C，这四个模块的输出端均连接了一个跟随器，4个跟随器组成了输入调整模块T0025。跟随器用于缓冲电平，实现阻抗匹配。输入调整模块T0025将放大模块T0011、隔离模块T0012、电平转换模块T0013和EMC模块T0014的电平输入至由CPLD集成的布尔逻辑控制模块T005中，布尔逻辑控制模块T005判断输入的4个信号是否一致，若一致，则正常输出，若不一致，输出使能信号至输出控制模块T006，输出控制模块T006包括继电器K1，通过继电器K1的断开使得电路停止输出，信号输出端Output不输出，实现故障时电路不输出。

与此同时，该电路中的监控模块T007对CPU输出的数据进行监控，当发现异常，直接通过对CPLD的控制，实现对输出的控制。在CPLD检验输入的信号是否一致时，若不一致，则向监控模块T007发送故障中断信号，监控模块T007接收到故障中断信号后，读取故障信息，判断具体是哪个模块出现故障。GND为公共端，例如稳压24V。

具体地，CPU输出模块将信号发送到放大模块，同时输出给CPU监控模块，当CPU监控模块判断信号正确时，使能布尔逻辑控制模块。如果各个输入调整模块的信号以相同的电平(0或1)输入到布尔逻辑控制模块时，布尔逻辑控制模块判别没有故障出现，此时：

a)通过布尔逻辑控制模块输出的控制使能信号Sen，打开输出控制模块，使得正确的信号输出到电路外部；

b)布尔逻辑控制模块不输出故障状态中断信号Sint；

c)CPU不读取故障状态数据；

如果各个输入调整模块的信号以不同的电平输入到布尔逻辑控制模块，布尔逻辑控制模块判断有故障出现，此时：

a)通过输出禁能信号关闭输出控制模块，使得错误的信号不能输出到电路外部，

b)布尔逻辑判断模块触发故障状态中断，CPU监控模块读取故障状态数据，识别出故障模块。

对于单一输出电路，真值表如下：

其中，状态1、状态2、状态3和状态4分别对应了放大模块、隔离模块、电平转换模块和EMC模块，故障状态数据是以上4个状态的二进制值对应的十进制数字。例如，当输入状态向量均为0或者1是，输出使能信号Sen有效，信号能够输出到电路外部，故障状态中断无效，故障状态数据为0。

当输入状态向量不相同时，如0011时，输出使能信号Sen无效，信号不能输出到电路外部，同时状态故障中断有效，CPU读取故障状态数据，依据读到的数据3与数据2不同，从而判别第3个模块即电平转换模块出现故障，实现故障模块的识别。虽然数据3错误，但是数据4保持与数据3一致，因此判断EMC模块正常。

该电路使用CPLD作为布尔逻辑控制模块，CPU输出即为的Q8输入。CPU输出、Q8输出、U输出、Q9输出,F输出分别经过调整电路T0021-T0024输入到布尔逻辑控制模块CPLD中，利用一个信号继电器K1作为输出控制模块，K1的控制信号即输出使能信号来自于CPLD，(CPU部分图6中没有详细的展示)。Q8、U、Q9、F和D的输入输出信号都输入到CPLD中，当电路输出Output信号不正确时，CPLD控制K1打开，信号不能输出到电路外部。同时CPLD触发CPU的外部中断，CPU读取故障状态数据，找到Q8、U、Q9、F和D中的故障部件。

第三方面，包括至少两个所述功能模块组，与所述功能模块组对应的输入调整模块组；

每一个所述功能模块组的输入端连接一个信号输入端；

每一所述功能模块组的输出端连接一个输出控制模块的输入端和一个所述输入调整模块组的输入端；

每一所述输入调整模块组的输出端连接所述布尔逻辑控制模块的输入端，所述布尔逻辑控制模块的输出端连接相应的输出控制模块的使能端；

其中，所述功能模块组中每一功能模块的输出端均连接一个所述输出控制模块组中的一个输出控制模块的输入端。

进一步地，还包括：多路监控模块；

每一所述信号输入端均连接至所述多路监控模块的输入端，所述多路监控模块的输出端连接至所述布尔逻辑控制模块的使能端；

所述多路监控模块还包括用于传输所述信号输入端的地址编码的信号传输端，所述信号传输端连接至所述布尔逻辑控制模块的信号接收端；

所述多路监控模块用于在监控到所述信号输入端输入的信号存在异常时，由所述信号传输端将输入异常信号的信号输入端的地址编码传输至所述布尔逻辑控制模块，同时由所述布尔逻辑控制模块的输出端传输使得所述布尔逻辑控制模块关闭的使能信号；

所述布尔逻辑控制模块在接收到所述多路监控模块发送的地址编码和使得所述布尔逻辑控制模块关闭的使能信号后，向与所述地址编码对应的输出控制模块发送使得所述输出控制模块关闭的使能信号后关闭所述布尔逻辑控制模块。

进一步地，所述多路监控模块还包括多路控制端和多路读取端，所述布尔逻辑控制模块还包括多路触发端和多路故障端；

所述布尔逻辑控制模块的多路触发端连接所述多路监控模块的多路控制端，所述布尔逻辑控制模块的多路故障端连接所述多路监控模块的多路读取端；

所述布尔逻辑控制模块在检测到从所述输入调整模块组输入的信号存在异常后，向所述多路监控模块的多路控制端发送故障中断信号，以使所述多路监控模块通过所述布尔逻辑控制模块的多路故障端读取出现异常的信号对应的信号输入端的地址编码以及相应的故障数据，通过所述地址编码和所述故障数据识别出出现故障的功能模块。

第四方面，本实施例提供了一种多路安全控制电路的控制方法，其特征在于，包括：

每一个输入调整模块组将与其相应的功能模块组中的每一个功能模块输出的电信号转换后输出至所述布尔逻辑控制模块的输入端；

所述布尔逻辑控制模块判断每一输入调整模块组输入的信号相同，若是，向相应的输出控制模块的使能端输入使得输出控制模块正常输出的信号，否则，向相应的输出控制模块的使能端输入使得输出控制模块停止输出的信号。

图7是本实施例提供的多路安全控制电路的结构示意图。参见图7，该多路控制电路包括N个输入信号(图7至示出了4个，分别是CPU输出1至CPU输出N)，4个输入信号分别输入至4个输出电路中(输出电路1至输出电路N)，以及与每一输出电路对应的控制输出1至控制输出N，每一个控制输出对应一个电路输出。

输出电路输出的信号会输入至布尔逻辑控制模块进行判断，与单独的安全控制电路相比，多路控制电路中每一个输出电路向布尔逻辑控制模块输入电信号时，需要将该电路对应的地址编码也输入至布尔逻辑控制模块。当电路故障时，布尔逻辑控制模块可以根据地址编码和输入的电信号判断出是哪一个输入电路中的哪个模块出现了故障。当然，CPU监控模块在对输入的信号进行监控时，也会获取相应的信号对应的地址编码，以在故障时方便找到故障的支路。

具体地，在多路安全电路中，CPU对每一路CPU输出监控信号进行地址编码，并将此编码输入到布尔逻辑控制模块。N路输入状态向量也组成为N行的矩阵(此矩阵以下称为故障矩阵)，矩阵的列数为一路输入状态向量的维数。所有的输出使能成为一个N维的向量(称为输出使能向量)。布尔逻辑控制模块输入到CPU的故障状态数据宽度仍然与一路时相同，如图7所示。

当有故障信号时，地址编码规则如下，以8路输出电路为例真值表如下：

CPU输出序号	地址编码
		CPU输出1	0001
CPU输出2	0010
		CPU输出3	0011
CPU输出4	0100
		CPU输出5	0101
CPU输出6	0110
		CPU输出7	0111
CPU输出8	1000

例如，当CPU监控模块监控电路输出3时，地址编码则为0011。当有故障发生时，CPU读取故障矩阵的第3行，同时输出使能向量的第三个元素置1，其他的元素置0(可以设置1为故障，0为正常)。

对于输入电路，采用同样的技术和逻辑，在CPU输入前增加输入控制模块，即可实现对输入电路的监控，并切断故障信号进入CPU。

本发明提供的安全控制电路和多路安全控制电路通过布尔逻辑控制中断信号Sint，输出使能信号Sen等，中断信号Sint和输出使能信号Sen状态显示了电路是否发生故障。通过故障状态数据相邻位是否发生了反转，即由0到1或者由1到0，来判断故障环节，增加输出控制模块，使得错误数据不输出到板卡外部，只有当判别出有故障发生时，CPU才采取相应的操作。默认正常没有故障发生的情况下，CPU没有任何操作。

本发明提供的安全控制电路和多路安全控制电路实现了对离散输出电路的状态监控、对故障环节的判断、截断了错误数据的输出，避免了外部电路接收到错误数据，同时节约了CPU的资源与时间。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种安全控制电路，其特征在于，包括：信号输入端、信号输出端、布尔逻辑控制模块、输出控制模块、由至少两个功能模块串联形成的功能模块组以及若干个输入调整模块；

所述信号输入端连接所述功能模块组的输入端；

所述功能模块组的输出端连接所述输出控制模块，所述输出控制模块的输出端连接所述信号输出端；

所述功能模块组中的每一个功能模块的输出端均与一个所述输入调整模块的输入端连接，所述输入调整模块的输出端均连接至所述布尔逻辑控制模块的输入端；

所述布尔逻辑控制模块的输出端连接所述输出控制模块的使能端；

所述输入调整模块用于将从与其连接的功能模块输入的信号转换为满足所述布尔逻辑控制模块输入要求的信号；

所述布尔逻辑控制模块用于根据每一个所述输入调整模块输入的信号控制输入至所述输出控制模块的使能端的信号，以避免所述安全控制电路在故障时输出信号。

2.根据权利要求1中所述的安全控制电路，其特征在于，还包括：监控模块；

所述监控模块的输入端连接所述信号输入端，所述监控模块的输出端连接所述布尔逻辑控制模块的使能端；

所述监控模块用于在监控到所述信号输入端输入的信号异常时，向所述布尔逻辑控制模块发送使得所述布尔逻辑控制模块关闭的使能信号；

所述布尔逻辑控制模块接收到使得所述布尔逻辑控制模块关闭的使能信号后，向所述输出控制模块的使能端发送使得所述输出控制模块关闭的使能信号后，关闭所述布尔逻辑控制模块。

3.根据权利要求2中所述的安全控制电路，其特征在于，所述监控模块还包括控制端和读取端，所述布尔逻辑控制模块还包括触发端和故障端；

所述布尔逻辑控制模块的触发端连接所述监控模块的控制端，所述布尔逻辑控制模块的故障端连接所述监控模块的读取端；

所述布尔逻辑控制模块在检测到从所述输入调整模块输入的信号异常后，向所述监控模块的控制端发送故障中断信号，以使所述监控模块通过所述布尔逻辑控制模块的故障端读取故障数据，通过所述故障数据识别出所述功能模块组出现故障的功能模块。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的安全控制电路，其特征在于，所述功能模块组至少包括依次串联的放大模块、隔离模块、电平转换模块和EMC模块；

所述放大模块用于对从所述信号输入端输入的信号进行放大，以达到驱动所述隔离模块需要的电压；

所述隔离模块用于隔离所述安全控制电路与外围电路之间的电信号连接；

所述电平转换模块用于将从所述隔离模块输入的电信号转换为满足所述电平转换模块的输出要求的电信号；

所述EMC模块使得从所述电平转换模块输入的电信号满足电磁兼容性。

5.根据权利要求4中所述的安全控制电路，其特征在于，所述布尔逻辑控制模块包括至少一个CPLD。

6.一种基于权利要求1中的安全控制电路的控制方法，其特征在于，包括：

所述功能模块组中的每一功能模块输出的信号经所述输入调整模块的转换后，输入至所述布尔逻辑控制模块；

所述布尔逻辑控制模块判断从所述输入调整模块输入的信号是否相同，若是，向所述输出控制模块的使能端输入使得所述输出控制模块正常输出的信号，否则，向所述输出控制模块的使能端输入使得所述输出控制模块停止输出的信号。

7.一种基于权利要求1中的安全控制电路的多路控制电路，其特征在于，包括至少两个所述功能模块组，与所述功能模块组对应的输入调整模块组；

每一个所述功能模块组的输入端连接一个信号输入端；

每一所述功能模块组的输出端连接一个输出控制模块的输入端和一个所述输入调整模块组的输入端；

每一所述输入调整模块组的输出端连接所述布尔逻辑控制模块的输入端，所述布尔逻辑控制模块的输出端连接相应的输出控制模块的使能端；

其中，所述功能模块组中每一功能模块的输出端均连接一个所述输入调整模块组中的一个输入调整模块的输入端。

8.根据权利要求7中所述的多路控制电路，其特征在于，还包括：多路监控模块；

每一所述信号输入端均连接至所述多路监控模块的输入端，所述多路监控模块的输出端连接至所述布尔逻辑控制模块的使能端；

所述多路监控模块还包括用于传输所述信号输入端的地址编码的信号传输端，所述信号传输端连接至所述布尔逻辑控制模块的信号接收端；

所述多路监控模块用于在监控到所述信号输入端输入的信号存在异常时，由所述信号传输端将输入异常信号的信号输入端的地址编码传输至所述布尔逻辑控制模块，同时由所述布尔逻辑控制模块的输出端传输使得所述布尔逻辑控制模块关闭的使能信号；

所述布尔逻辑控制模块在接收到所述多路监控模块发送的地址编码和使得所述布尔逻辑控制模块关闭的使能信号后，向与所述地址编码对应的输出控制模块发送使得所述输出控制模块关闭的使能信号后关闭所述布尔逻辑控制模块。

9.根据权利要求8中所述的多路控制电路，其特征在于，所述多路监控模块还包括多路控制端和多路读取端，所述布尔逻辑控制模块还包括多路触发端和多路故障端；

所述布尔逻辑控制模块的多路触发端连接所述多路监控模块的多路控制端，所述布尔逻辑控制模块的多路故障端连接所述多路监控模块的多路读取端；

所述布尔逻辑控制模块在检测到从所述输入调整模块组输入的信号存在异常后，向所述多路监控模块的多路控制端发送故障中断信号，以使所述多路监控模块通过所述布尔逻辑控制模块的多路故障端读取出现异常的信号对应的信号输入端的地址编码以及相应的故障数据，通过所述地址编码和所述故障数据识别出出现故障的功能模块。

10.一种基于权利要求7中的多路控制电路的控制方法，其特征在于，包括：

每一个输入调整模块组将与其相应的功能模块组中的每一个功能模块输出的电信号转换后输出至所述布尔逻辑控制模块的输入端；

所述布尔逻辑控制模块判断每一输入调整模块组输入的信号相同，若是，向相应的输出控制模块的使能端输入使得输出控制模块正常输出的信号，否则，向相应的输出控制模块的使能端输入使得输出控制模块停止输出的信号。