CN107358713A - 一种全隔离式三取二表决器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全隔离式三取二表决器，主要用于远程时序控制系统中。该表决器包括指令输入模块、三取二表决模块、指令输出模块、电源模块和反馈模块；能够对三套可编程控制器的时序指令进行三取二表决，当有任意两套控制器指令正确时，即可表决输出正确的指令。本发明采用全隔离式设计，避免了输入模块与输出模块之间的相互干扰，并具备较高的负载能力，提高了控制系统的冗余容错能力和可靠性。

Description

一种全隔离式三取二表决器
技术领域
本发明属于远程时序控制领域，具体涉及一种用于远程时序控制系统的三取二表决器。
背景技术
在某些远程时序控制系统中，为了提高控制系统的可靠性和可用性，需要采用冗余容错设计。对于可编程控制器(PLC)发出的时序指令，当实时时间到达预定指令时间，采用三台可编程控制器各自发出相同的指令，并经过三取二表决器表决，只要有任意两台可编程控制器工作正常发出正确指令，表决器都能输出正确结果。
目前的三取二表决器大多采用逻辑芯片、固态继电器或者逻辑电路实现，如专利申请号为201210585045.0的方案所述，通过三个固态继电器实现对三路输入控制指令的表决，并通过光耦实现反馈观察。如专利申请号为201110188783.7的方案所述，通过四个可控开关和两个二极管实现对三路输入控制指令的表决。
上述方法在应用中至少存在以下问题：
1、输入端与输出端隔离不彻底，相互干扰的问题。
2、负载较小，可靠性和可用性不高的问题。
发明内容
本发明提供一种用于远程时序控制系统的全隔离式三取二表决器，克服了传统三取二表决器输入端与输出端之间存在干扰以及负载能力弱、可靠性不高等问题。
本发明的技术解决方案是：
一种全隔离式三取二表决器，包括指令输入模块、三取二表决模块、指令输出模块、电源模块和反馈模块；
所述指令输入模块包括三个通道，分别接入三套可编程控制器发来的指令，该指令即为开关导通信号；
所述三取二表决模块通过对电磁继电器触点的串并联实现三路指令的三取二表决功能，即当三套可编程控制器中有任意两路指令时，表决为指令输出；
所述指令输出模块实现表决后的指令输出，通过插接锁头和电缆发送到用户端控制盒内继电器输入端；
所述反馈模块包括表决回答和指令回答，所述表决回答直接取自三取二表决模块中电磁继电器的部分触点，用来观察所述三取二表决模块是否工作正常；所述指令回答取自用户端控制盒内继电器的部分触点，用来观察指令信号是否被正确接收。
基于以上方案，本发明还进一步做了如下重要优化：
三取二表决模块采用了三个电磁继电器，每一条指令都通过这三个电磁继电器实现三取二表决功能，即所述电磁继电器触点的串并联的结构满足当有任意两个继电器正常工作时，一个通路即能导通，表决为指令输出。
每个电磁继电器包括四对触点，在输入端加电后导通；其中两对触点用于指令输出，另外两对触点作为所述表决回答提供给反馈模块。
记三个电磁继电器分别为A、B、C，相应的触点依次为A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4、C1、C2、C3、C4；则：
A1－B2串联构成一路，B1－C1串联构成一路，C2－A2串联构成一路，这三路的输出并联后作为表决指令输出给用户端控制盒；
A3－B4串联构成一路，B3－C3串联构成一路，串联C4－A4构成一路，这三路的输出并联后作为表决回答直接接入反馈模块。
电源模块包括两路+24V直流电源输入，分别提供给指令输出模块和三取二表决模块。
用户端控制盒内继电器有四路输出，其中三路交由用户使用，剩余一路通过光耦接入反馈模块。
反馈模块是通过相应设置的LED灯来显示指令输出和表决回答情况。
本发明的有益效果是：
1、通过对电磁继电器触点的串并联实现三路指令的三取二表决功能，电磁继电器可以将指令输入模块与输出模块实现完全隔离，排除相互之间的干扰，且负载能力强、工作稳定性和可靠性高。
2、采用的反馈模块设计，可实时观察表决结果和指令输出是否正确，可以实时了解控制结果。
附图说明
图1是本发明三取二表决器构成结构图；
图2是任意一条指令三取二表决的原理图；
图3是三取二表决器中反馈模块的原理图；
图4是三取二表决器电路的PCB板图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步的详述。
如图1所示，该全隔离式三取二表决器包括指令输入模块、三取二表决模块、指令输出模块、电源模块和反馈模块。
指令输入模块包括三个通道，分别接入三套可编程控制器(PLC)发来的指令，该指令即为开关导通信号。
三取二表决模块通过对电磁继电器导通触点的串并联实现三路指令的三取二表决功能，即当三套可编程控制器中有任意两路指令时，表决为指令输出。从图2可以看出，继电器的输入端导通后，通过电磁力吸合实现输出端闭合，同时实现了输入端与输出端的完全隔离，输入端与输出端之间的电压、电流不会产生相互干扰。
指令输出模块实现三取二表决后的指令输出功能，通过插接锁头和电缆发送到用户端控制盒内。
电源模块包括两路+24V直流电源输入，分别作为指令电源和表决电源使用，指令电源提供指令输出模块电源，表决电源提供三取二表决模块电源。
反馈模块包括表决回答和指令回答，表决回答用来观察表决模块是否工作正常，指令回答用来观察指令信号是否正确发出。如图2所示，每个继电器的四个触点，其中两个触点用来三取二表决作为指令输出，另外两个触点同样构成三取二结构作为表决回答。
表决产生的指令输出和表决回答最终都会接入反馈模块。其中，指令输出接入用户端控制盒内继电器输入端，继电器响应后，输出端四路开关闭合，其中三路交由用户使用，一路接入反馈模块的光耦输入端，控制led灯的导通和点亮。表决回答则直接通过光耦控制led灯的导通和点亮。控制人员通过观察相应的led灯是否点亮，可以判断指令输出和表决回答是否工作正常。
如图2所示三取二表决的电路原理：对于每一条时序指令的表决输出，都需要三路控制器指令输入，通过三个电磁继电器来实现三取二表决，图2中分别为继电器A、B、C。当三路指令输入中当有任意两路指令正确时，经过表决产生指令输出。每一个继电器输出端有四个触点，如A继电器四个触点A1、A2、A3、A4，其它类似。当有指令送入时，四个触点均闭合导通。将继电器的其中两个触点通过串并联的方式构成三取二表决结构，另外两个触点同样方法构成三取二的结构作为回答反馈给控制器，用于监视表决器工作是否正常。每两个触点的物理连接都是采用硬件连接，不采用芯片连接，保证了结构的高可靠性。具体地说就是：软件程序控制三台控制器导通后，外接+24V表决器电源给继电器A、B、C线圈加电，使每个继电器的四个触点同时吸合，这样为外接的+24V指令电源提供了通路。其中两个触点用于指令输出，两个触点用于表决器的回答，判断表决器工作是否正常。指令电源分别加在三个继电器的一个触点上，指令电源接A1－B2构成一路，接B1－C1构成一路，接C2－A2构成一路，三路的输出并联后作为指令输出给用户端控制盒。由此可见，当有任意两个继电器正常工作时，一个通路即能导通，产生指令输出。另两个触点同样构成三取二结构，简单地说就是表决器电源接A3－B4构成一路，接B3－C3构成一路，接C4－A4构成一路，三路并联组成三取二结构，作为表决器的回答信号接入反馈模块，用以观察表决结果是否正确。
如图3所示，表决器回答反馈回路通过光耦实现隔离设计，可以有效地防止故障引起的高脉冲反串，造成对仪器的破坏。指令输出的+24V电压直接加到用户端控制盒继电器的输入线圈上，继电器输出端四个触点同时闭合，控制仪器的动作。其中一个作为指令回答通过光耦接入反馈模块，用以观察指令输出是否正常。

Claims (7)

1.一种全隔离式三取二表决器，其特征在于：包括指令输入模块、三取二表决模块、指令输出模块、电源模块和反馈模块；
所述指令输入模块包括三个通道，分别接入三套可编程控制器发来的指令，该指令即为开关导通信号；
所述三取二表决模块通过对电磁继电器触点的串并联实现三路指令的三取二表决功能，即当三套可编程控制器中有任意两路指令时，表决为指令输出；
所述指令输出模块实现表决后的指令输出，通过插接锁头和电缆发送到用户端控制盒内继电器输入端；
所述反馈模块包括表决回答和指令回答，所述表决回答直接取自三取二表决模块中电磁继电器的部分触点，用来观察所述三取二表决模块是否工作正常；所述指令回答取自用户端控制盒内继电器的部分触点，用来观察指令信号是否被正确接收。
2.根据权利要求1所述的全隔离式三取二表决器，其特征在于：所述三取二表决模块采用了三个电磁继电器，每一条指令都通过这三个电磁继电器实现三取二表决功能，即所述电磁继电器触点的串并联的结构满足当有任意两个继电器正常工作时，一个通路即能导通，表决为指令输出。
3.根据权利要求2所述的全隔离式三取二表决器，其特征在于：每个电磁继电器包括四对触点，在输入端加电后导通；其中两对触点用于指令输出，另外两对触点作为所述表决回答提供给反馈模块。
4.根据权利要求3所述的全隔离式三取二表决器，其特征在于：记三个电磁继电器分别为A、B、C，相应的触点依次为A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4、C1、C2、C3、C4；则：
A1－B2串联构成一路，B1－C1串联构成一路，C2－A2串联构成一路，这三路的输出并联后作为表决指令输出给用户端控制盒；
A3－B4串联构成一路，B3－C3串联构成一路，串联C4－A4构成一路，这三路的输出并联后作为表决回答直接接入反馈模块。
5.根据权利要求1所述的全隔离式三取二表决器，其特征在于：所述电源模块包括两路+24V直流电源输入，分别提供给指令输出模块和三取二表决模块。
6.根据权利要求1所述的全隔离式三取二表决器，其特征在于：所述用户端控制盒内继电器有四路输出，其中三路交由用户使用，剩余一路通过光耦接入反馈模块。
7.根据权利要求1所述的全隔离式三取二表决器，其特征在于：所述反馈模块是通过相应设置的LED灯来显示指令输出和表决回答情况。
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