CN106468732A - 一种接地安全控制点的监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种接地安全控制点的监测方法，根据至少一路接地安全控制点之间的电压与预设的接地安全标准电压间的比较结果，输出对应每一路的安全监测电平信号；根据输入的至少一路安全监测电平信号，调整输出一路安全动作电平信号；根据安全动作电平信号，执行接地安全保护动作。其通过比较接地安全控制点之间的电压与预设的接地安全标准电压，进行安全保护动作及报警，不但保障了操作员人身安全、也保障了产品和设备的安全。

Description

一种接地安全控制点的监测方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种设备接地的安全控制点监测方法。

背景技术

随着科学技术的发展，自动化设备在生产制造的过程中应用越来越广泛，我们都知道，在使用的过程中，为了保障自动化生产设备的安全，都需要将设备接地，将设备的金属外壳、正常情况下不带电的金属部件利用导线和大地连接，使金属外壳、金属部件与大地保持同一电位，这样当设备出现故障时，金属外壳、金属部件的漏电流就能顺利导入大地，人即使接触到这些部件也不会有触电的危险。

FCT(Functional Circuit Test，功能测试)测试站设备就是这样的一个自动化设备，其在使用的过程中通过导线直接连接到大地。但是，现有的测试站设备在使用的过程中虽然进行了接地保护，却不能实时的对设备的接地情况进行监控，这样，当设备的接地发生了故障，操作员不能及时的知道，会带来损伤产品、损害设备以及危害人体安全等严重后果。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种接地安全控制点的监测方法，在测试站设备中通过比较接地安全控制点之间的电压与预设的接地安全标准电压，对各个接地点进行实时的监控，对产品安全、设备安全以及人体安全进行保障。

本发明采用以下技术方案：

一种接地安全控制点的监测方法，包括步骤：根据至少一路接地安全控制点之间的电压与预设的接地安全标准电压间的比较结果，输出对应每一路的安全监测电平信号；根据输入的至少一路安全监测电平信号，调整 输出一路安全动作电平信号；根据安全动作电平信号，执行接地安全保护动作。

优选地，所述的根据至少一路接地安全控制点之间的电压与预设的接地安全标准电压间的比较结果，输出对应每一路的安全监测电平信号的步骤进一步包括：

根据第一电源以及连接在第一电源上的第一电阻、和第二电阻，通过第一电阻、第二电阻间的电阻分压方式获取并输出所述接地安全标准电压；

根据第二电源以及连接在第二电源上的第三电阻、和待测控制点间电阻，通过第三电阻、待测控制点间电阻之间的电阻分压方式获取并输出所述接地安全控制点间电压。

根据第一电源、第一电阻、和第二电阻，获取并输出所述接地安全标准电压；

根据第二电源、第三电阻、和待测控制点间电阻，获取并输出所述接地安全控制点间电压。

在本技术方案中，比较的结果取决于待测控制点间电阻两端的电压(即为前面描述的控制点之间的电压)和第二电阻两端的电压(即预设的接地安全标准电压)，而待测控制点间电阻两端的电压取决于待测控制点间电阻/(待测控制点间电阻+第三电阻)的比值和第二电源，第二电阻两端的电压取决于第二电阻/(第一电阻+第二电阻)的比值以及第一电源，若待测控制点间电阻两端的电压大于第二电阻两端的电压，则比较的结果输出高电平，若待测控制点间电阻两端的电压小于第二电阻两端的电压，则比较的结果输出低电平，这样，在实际应用中，通过监测待测控制点间电阻的电阻值即可知道设备是否接地良好，实现对待待测接地安全设备接地情况的实施监测。

进一步优选地，所述根据输入的至少一路安全监测电平信号，调整输出一路安全动作电平信号的步骤进一步包括：根据每一成对安全监测电平信号，通过逻辑选择方式输出一第一选择控制电平信号；其中，如果有 一路不成对安全监测电平信号，则直接输出一第一选择控制电平信号。

进一步优选地，所述根据输入的至少一路安全监测电平信号，调整输出一路安全动作电平信号的步骤还包括：根据所述的多路第一选择控制电平信号，通过逻辑选择方式输出一安全动作电平信号。

进一步优选地，根据八路安全监测电平信号，调整输出一路安全动作电平信号，其中进一步包括：根据每一成对安全监测电平信号，通过逻辑选择方式输出一第一选择控制电平信号；根据每一成对第一选择控制电平信号，通过逻辑选择方式输出一第二选择控制电平信号；根据所述的多路第二选择控制电平信号，通过逻辑选择方式输出一安全动作电平信号。

进一步优选地，根据每一安全监测电平信号，控制一个安全控制状态显示灯，当该路接地安全控制点之间存在安全隐患时，点亮安全控制状态显示灯。

进一步优选地，所述根据安全动作电平信号，执行接地安全保护动作进一步包括：根据安全动作电平信号，控制一安全警报蜂鸣器和一安全动作继电器，当至少一路接地安全控制点之间存在安全隐患时，鸣响安全警报蜂鸣器并使安全动作继电器执行安全断路保护动作。

进一步优选地，所述根据安全动作电平信号，执行接地安全保护动作的步骤进一步包括：将安全动作电平信号进行信号增强，以便驱动接地安全保护动作。

进一步优选地，还包括步骤：

对需监测接地安全的每一个设备，设置一组接地安全控制点，并通过将一组接地安全控制点组成一接地安全监测回路，建立一路接地安全控制 点。

进一步优选地，所述需监测接地安全设备为FCT测试站中接地设备。

在本发明提供的一种接地安全控制点的监测方法，其有益效果在于：

在本发明中，通过采集待测接地安全设备接地的阻抗(待测控制点间电阻两端的电压)和标准电阻(第二电阻两端的电压)去比较，给出高低电平信号给安全警报蜂鸣器，如果给的是低电平信号，安全警报蜂鸣器会报警，提示作业员，设备接地不合格，并通过安全动作继电器切断产品测试点，禁止设备继续作业，这样保障了操作员人身安全的同时，保护了产品和设备的安全；且在各个接地安全控制点每路安全监测电平信号都对应有安全控制状态显示灯，可以实时提醒操作员待测接地安全设备是否正常接地；

另外，本发明提供的一种接地安全控制点的监测方法，当需要给更多的待测接地安全设备进行监控时，可以任意进行扩展；且该一种接地安全控制点的监测方法可以对任意需要进行接地监控的待测接地安全设备进行实时监控，应用广泛。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1为本发明提供的接地安全控制点的监测方法一种实施例的示意图。

图2为本发明提供的接地安全控制点的监测方法另一实施例的示意图。

图3为实现本发明接地安全控制点的监测方法的一个电路结构示意图。

图4为本发明实现多路安全接地安全控制点的监测结构示意图。

附图标记：

U1-第一电源，U2-第二电源，R1-第一电阻，R2-第二电阻，R3-第三电阻，

R4-待测控制点间电阻，Q1-比较器，H1-第一或非门，H2-第二或非门，J- 安全动作继电器，

H3-第三或非门，H4-第四或非门，Y1-第一与门，Y2-第二与门，

Y3-第三与门，F1-第一反相器，F2-第二反相器，W-安全警报蜂鸣器，①、②、③、④、⑤、⑥-控制点。

具体实施方式

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，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅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，并获得其他的实施方式。

如图1为本发明提供的接地安全控制点的监测方法一种实施例的示意图。如图1，一种接地安全控制点的监测方法，包括步骤：

S1根据至少一路接地安全控制点之间的电压与预设的接地安全标准电压间的比较结果，输出对应每一路的安全监测电平信号；

S2根据输入的至少一路安全监测电平信号，调整输出一路安全动作电平信号；

S3根据安全动作电平信号，执行接地安全保护动作。

图2为本发明提供的接地安全控制点的监测方法另一实施例的示意图。如图2所示，一种接地安全控制点的监测方法，包括步骤：

S1根据至少一路接地安全控制点之间的电压与预设的接地安全标准电压间的比较结果，输出对应每一路的安全监测电平信号。

S2根据输入的至少一路安全监测电平信号，调整输出一路安全动作电平信号。

S21根据每一安全监测电平信号，控制一个安全控制状态显示灯，当该路接地安全控制点之间存在安全隐患时，点亮安全控制状态显示灯。

S3根据安全动作电平信号，执行接地安全保护动作。

S31根据安全动作电平信号，执行接地安全保护动作进一步包括：根据安全动作电平信号，控制一安全警报蜂鸣器和一安全动作继电器，当至少一路接地安全控制点之间存在安全隐患时，鸣响安全警报蜂鸣器并使安全动作继电器 执行安全断路保护动作。

图3为实现本发明接地安全控制点的监测方法的一个电路结构示意图。如图3所示，根据至少一路接地安全控制点之间的电压与预设的接地安全标准电压间的比较结果，输出对应每一路的安全监测电平信号部分的电路(以下简称安全比较电路)。包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、待测控制点间电阻R4、比较器Q1、第一电源U1以及第二电源U2。

其中，第一电阻R1的第一端与第一电源U1连接、第二端分别与第二电阻R2的第一端和比较器Q1的负输入端连接；第二电阻R2的第二端接地；根据第一电源U1以及连接在第一电源U1上的第一电阻R1、和第二电阻R2，通过第一电阻R1、第二电阻R2间的电阻分压方式获取并输出所述接地安全标准电压。

第三电阻R3的第一端与第二电源U2连接、第二端分别与待测控制点间电阻R4的第一端和比较器Q1的正输入端连接；待测控制点间电阻R4的第二端接地；根据第二电源U2以及连接在第二电源U2上的第三电阻R3、和待测控制点间电阻R4，通过第三电阻R3、待测控制点间电阻R4之间的电阻分压方式获取并输出所述接地安全控制点间电压。

比较器Q1的输出端与后续的或非门输入端连接。从上面的描述知道，上述安全比较电路中，其将待测控制点间电阻R4两端的电压(即上述控制点之间的电压)与第二电阻R2两端的电压(即上述预设的接地安全标准电压)进行比较输出安全监测电平信号。且当待测控制点间电阻R4两端的电压大于第二电阻R2两端的电压时，则比较器Q1输出高电平(即1)，当待测控制点间电阻R4两端的电压小于第二电阻R2两端的电压时，则比较器Q1输出低电平(即0)；又从安全比较电路中的构成可以看出，待测控制点间电阻R4两端的电压取决于待测控制点间电阻R4/(待测控制点间电阻R4+第三电阻R3)的比值和第二电源U2，第二电阻R2两端的电压取决于第二电阻R2/(第一电阻R1+第二电阻R2)的比值以及第一电源U1。在具体实施例中，第一电源U1和第二电源U2都为3.3V(伏)电源，第一电阻R1的阻值为100K(千欧)，第二电阻R2的阻值为1K，第三电阻R3的阻值为100Ω(欧姆)，比较器Q1的型号为 LM324，在该实施例中，第二电阻R2/(第一电阻R1+第二电阻R2)的比值为1/(1+101)＝1/101；由于第三电阻R3的阻值为100欧姆，因此在使用该安全比较电路对待测接地安全设备的接地情况进行监控时，如果该待测控制点间电阻R4的阻值大于1Ω，则比较器Q1的正输入端的电压大于负输入端的电压，比较器Q1输出的安全监测电平信号为高电平；当该待测控制点间电阻R4的阻值小于1Ω，则比较器Q1的正输入端的电压小于负输入端的电压，比较器Q1输出的安全监测电平信号为低电平，这样，通过监测待测控制点间电阻R4的电阻值即可知道设备是否接地良好，实现对待待测接地安全设备接地情况的实时监测。要说明的是，在该实施例中，我们对上述的比较器Q1、两个电源以及各个电阻的具体型号取值都不做限定，即在其他实施例中，只要比较器Q1能够根据待测控制点间电阻R4两端的电压和第二电阻R2两端的电压进行输出都包括在本发明的内容中，如第一电阻R1的阻值为100K(千欧)，第二电阻R2的阻值为1K，第三电阻R3为300Ω，第一电源U1和第二电源U2为3.3V，此时则在检测的过程中，只要将检测出来的待测控制点间电阻R4与3Ω进行比较就可以知道设备接地是否正常，简单来说，只要能够根据第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电源U1、第二电源U2的值确定待测控制点间电阻R4的测量参照值即可。

如图2，根据输入的至少一路安全监测电平信号，调整输出一路安全动作电平信号的具体实现电路包括第一或非门H1、第二或非门H2、第三或非门H3、第四或非门H4、第一与门Y1、第二与门Y2以及第三与门Y3。

电路中包括八路安全比较电路，其中，第一或非门H1、第二或非门H2、第三或非门H3以及第四或非门H4的八个输入端分别与八路上述的安全比较电路的八个输出端一一对应连接。或非门H1、H2、H3、H4根据每一成对的两路安全监测电平信号，通过逻辑选择的方式输出一路第一选择控制电平信号。易于理解，其中，如果有一路不成对安全监测电平信号，则可以直接输出一第一选择控制电平信号，此时或非门的空输入端接地。

在本技术方案中，若控制点之间的电压比预设的接地安全标准电压 高，则输出的安全监测电平信号为高电平(即1)，当控制点之间的电压比预设的接地安全标准电压低，则输出的安全监测电平信号为低电平(即0)。当输入的安全动作电平信号为低电平，则说明设备接地出现故障，若输入的第二安全动作电平为高电平，则说明设备接地良好。之所以将安全监测电平信号调整为安全动作电平信号，是因为，只有电路中控制点之间的电压比预设的接地安全标准电压低，即安全监测电平信号为低电平的情况下说明设备是接地正常的；但是安全动作电平信号为高电平的时候才是正常，所以中间需要将安全监测电平信号转换为安全动作电平信号，以满足本发明的需求。因此，此处八路安全监测电平信号变为四路信号，需采用或非门H1、H2、H3、H4，而不是与门。

第一或非门H1和第二或非门H2的输出端分别与第一与门Y1的两个输入端连接，第三或非门H3和第四或非门H4的输出端分别与第二与门Y2的两个输入端连接。与门Y1、Y2根据每一成对第一选择控制电平信号，通过逻辑选择方式输出一第二选择控制电平信号。第一与门Y1和第二与门Y2的输出端分别与第三与门Y3的输入端连接，第三与门Y3的输出端连接后续执行接地安全保护动作的实现电路。与门Y3根据所述的多路第二选择控制电平信号，通过逻辑选择方式输出一安全动作电平信号。

以上介绍了与门Y1、Y2、Y3根据所述的多路第一选择控制电平信号，通过逻辑选择方式输出一安全动作电平信号。

在上述本技术方案中，为了同时对多个设备实现实时接地监控，设置多路安全比较，又为了得到每路安全比较输出安全监测电平信号，我们连接两路安全监测电平信号作为一对。对不成对的安全监测电平信号，直接输出第一选择控制电平信号。

以上我们描述的是，同时使用8路安全比较电路测量8个待测接地安全设备各个器件的连接情况，要说明的是，这种连接适用于监控1-8个待测接地安全设备中的任意一种情况，如，当只需要对一个带测接地设备进行接地监测时，只需要输出一路安全比较电路即可，并将该安全比较电路的输出端与4个或非门8个输入端中的任意一个连接，再将8个输入端中未接入安全比较电路的引 脚接地即可实现目的。在其他实施例中，采用同样的方式，即将没有接入安全比较电路输出的悬空引脚接地即可。当然，进行设计的过程中，并不一定要采用这种同时可以对8个待测接地安全设备监控的方式，还可以采用其他的方式。如电路只包括2个或非门和一个与门，实现同时对4个待测接地安全设备监控；又如，电路包括8个或非门和6个与门，实现同时对16个待测接地安全设备的监控等等，用户可以根据实际应用中的需求自由设计，我们对此不作限定。进一步来说，在该实施例中，可以使用型号为74LS02的2输入4或非门的芯片实现各个或非门之间的连接，使用型号为74LS08的2输入4与门的芯片实现各个与门之间的连接，当然，也可以使用其他型号的芯片来实现，我们不对其进行限定。

如图3，执行接地安全保护动作的实现电路包括一安全警报蜂鸣器W和一安全动作继电器J，安全警报蜂鸣器W和安全动作继电器J的输入端分别第三与门Y3的输出端连接，当安全动作电平信号为高电平时，则说明该待测接地安全设备接地良好；若安全动作电平信号为低电平时，则说明待测接地安全设备出现接地设备，此时安全警报蜂鸣器W进行报警，提示操作员待测接地安全设备出线故障，同时安全动作继电器J断开待测接地安全设备的工作点，让待测接地安全设备停止工作。当然，该安全警报蜂鸣器W除了与第三与门Y3的输出端连接，还需要与电源VCC连接。

在一个具体实施例中，电路中还包括多个安全控制状态显示灯，每个安全控制状态显示灯分别与一个安全比较电路的输出端连接(即分别与各个或非门的输入端连接)。当待测接地安全设备接地良好，即安全比较电路输出的是低电平，则该安全控制状态显示灯正常显示；当待测接地安全设备接地出现状况，即与之对应的安全比较电路输出的是高电平，则其对应的安全控制状态显示灯熄灭，提醒操作员。

如图3，电路还包括用于信号增强的驱动部分：包括相互串联的第一反相器F1和第二反相器F2，第一反相器F1的输入端与第三与门Y3的输出端连接。第一反相器F1的输出端与第二反相器F2的输入端连接；第二反相器F2的输出端与安全警报蜂鸣器W和安全动作继电器J的输入端连接，且在该实施例中， 可以使用型号为74LS05的反相器来实现目的，当然也可以使用其他型号的反相器，我们不做限定。第一反相器F1和第二反相器F2用于将安全动作电平信号进行信号增强，以便驱动接地安全保护动作

如图4中所示，第一安全比较电路与第一待测接地安全设备对应、第二安全比较电路与第二待测接地安全设备对应、......、第N安全比较电路与第N待测接地安全设备对应，当然，图中只是示意性的画出了包括多个待测接地安全设备和多路安全比较电路的情况，当只需要对一个待测接地安全设备进行监控时，则只需要接入一路安全比较电路即可，以此类推。在实际测量中，一路安全比较电路、一个待测接地安全设备以及设备地之间形成一个接地安全监测回路。以下以第一安全比较电路和第一待测接地安全设备形成的接地安全监测回路为例对该过程做出描述：在该接地安全监测回路中，包括控制点④和控制点⑤，第一待测接地安全设备中包括控制点②和控制点③，在设备地中包括控制点①和控制点⑥，其中，控制点③和控制点①分别为该第一待测接地安全设备原本在运行过程中接设备地的两个点，控制点④和控制点③为实现本发明接地安全控制点的监测方法的电路该第一待测接地安全设备连接的两个点，控制点⑤和控制点①分别为实现本发明接地安全控制点的监测方法的电路连接设备地的两个点。在实际应用中使用该接地安全监测回路对第一待测接地安全设备进行接地监控时，控制点④到控制点③到控制点②到控制点①到控制点⑥最后到控制点⑤，形成一个接地安全监测回路。因此本发明对需监测接地安全的每一个设备，设置一组接地安全控制点，并通过将每一组接地安全控制点组成一接地安全监测回路，建立一路安全控制点。

要说明的是，如图3中所示，其中控制点④和控制点⑤实际上为待测控制点间电阻R4的两端的点(这里控制点④和控制点⑤之间的电压即为安全比较电路中描述的控制点之间的电压)，控制点⑥为该待测控制点间电阻R4的接地点。实际上，这里的待测控制点间电阻R4并不是一个真实的电阻，在电路接线的过程中，待测控制点间电阻R4的位置由电路中的外壳、铜线等构成，即在接线的过程总在控制点④和控制点⑤之间不接入任何东西，在对第一待测 接地安全设备进行接地监控时，只需要检测控制点④和控制点⑤之间的电阻是否满足电路设计过程中的要求。当第一待测接地安全设备出现接地故障时，则相应的安全控制状态显示灯灭，安全警报蜂鸣器W也会报警。另外，要注意的是，当同时对多个待测接地安全设备进行接地监控时，当控制点①到控制点⑥到控制点⑤中出现了接地故障，则所有的安全控制状态显示灯都会熄灭，同时安全警报蜂鸣器W报警，提醒操作员进行故障排查；在其他控制点出现的问题时，都只有相应线路上的安全控制状态显示灯熄灭。在具体实施例中，待测接地安全设备为FCT测试站中接地设备。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种接地安全控制点的监测方法，其特征在于，包括步骤：

根据至少一路接地安全控制点之间的电压与预设的接地安全标准电压间的比较结果，输出对应每一路的安全监测电平信号；

根据输入的至少一路安全监测电平信号，调整输出一路安全动作电平信号；及

根据安全动作电平信号，执行接地安全保护动作。

2.如权利要求1所述的接地安全控制点监测方法，其特征在于，所述的根据至少一路接地安全控制点之间的电压与预设的接地安全标准电压间的比较结果，输出对应每一路的安全监测电平信号的步骤进一步包括：

根据第一电源以及连接在第一电源上的第一电阻、和第二电阻，通过第一电阻、第二电阻间的电阻分压方式获取并输出所述接地安全标准电压；及

根据第二电源以及连接在第二电源上的第三电阻、和待测控制点间电阻，通过第三电阻、待测控制点间电阻之间的电阻分压方式获取并输出所述接地安全控制点间电压。

3.如权利要求1或2所述的接地安全控制点监测方法，其特征在于，所述根据输入的至少一路安全监测电平信号，调整输出一路安全动作电平信号的步骤进一步包括：

根据每一成对安全监测电平信号，通过逻辑选择方式输出一第一选择控制电平信号；

其中，如果有一路不成对安全监测电平信号，则直接输出一第一选择控制电平信号。

4.如权利要求3所述的接地安全控制点监测方法，所述根据输入的至少一路安全监测电平信号，调整输出一路安全动作电平信号的步骤还包括：

根据所述的多路第一选择控制电平信号，通过逻辑选择方式输出一安全动作电平信号。

5.如权利要求4所述的接地安全控制点监测方法，其特征在于，根据八路安全监测电平信号，调整输出一路安全动作电平信号，其中进一步包括：

根据每一成对安全监测电平信号，通过逻辑选择方式输出一第一选择控制电平信号；

根据每一成对第一选择控制电平信号，通过逻辑选择方式输出一第二选择控制电平信号；及

根据所述的多路第二选择控制电平信号，通过逻辑选择方式输出一安全动作电平信号。

6.如权利要求1或2所述的接地安全控制点监测方法，其特征在于：根据每一安全监测电平信号，控制一个安全控制状态显示灯，当该路接地安全控制点之间存在安全隐患时，点亮相应的安全控制状态显示灯。

7.如权利要求1或2所述的接地安全控制点监测方法，其特征在于，所述根据安全动作电平信号，执行接地安全保护动作进一步包括：根据安全动作电平信号，控制一安全警报蜂鸣器和一安全动作继电器，当至少一路接地安全控制点之间存在安全隐患时，鸣响安全警报蜂鸣器并使安全动作继电器执行安全断路保护动作。

8.如权利要求7所述的接地安全控制点监测方法，其特征在于，所述根据安全动作电平信号，执行接地安全保护动作的步骤进一步包括：将安全动作电平信号进行信号增强，以便驱动接地安全保护动作。

9.如权利要求1或2所述的接地安全控制点监测方法，其特征在于，还包括步骤：

对需监测接地安全的每一个设备，设置一组接地安全控制点，并通过将每一组接地安全控制点组成一接地安全监测回路，建立一路安全控制点。

10.如权利要求9所述的接地安全控制点监测方法，其特征在于：所述需监测接地安全设备为FCT测试站中接地设备。