CN107703928A - 控制系统及保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种控制系统，该控制系统包括主控装置，被控对象及连接于所述主控装置和所述被控对象之间的开关装置。所述主控装置提供控制信号给所述被控对象。所述开关装置用于打开和关闭所述主控装置和所述被控对象之间的通道。所述控制系统还包括连接于所述主控装置和所述开关装置之间的保护装置。所述保护装置独立于所述主控装置之外安装，并在所述主控装置发生异常时关闭所述开关装置以切断所述主控装置和所述被控对象之间的通道，使所述被控对象不再受所述主控装置的控制。这样，由于控制系统中的保护装置独立于主控装置之外，当主控装置发生异常时，保护装置仍可独立工作，可提高控制系统的稳定性。本发明还提供一种保护装置。

Description

控制系统及保护装置

技术领域

本发明涉及一种控制系统，特别涉及一种控制系统的保护装置。

背景技术

目前，大多数控制系统的设备保护单元或系统与总控制单元或系统编译在同一电气控制元件内，这使得设备对于器件损坏的风险集中在了一起。不论是PLC还是其他电子控制系统，在特定的条件下，例如磁场干扰，温湿度异常等，都有一定的不稳定性，若发生某一关键性器件的损坏致使系统错误的判断、不能发出有效的判定等情况时，设备将处于“失控”状态，这是极其危险的。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种稳定性较好的控制系统。

一种控制系统，其包括主控装置，被控对象及连接于所述主控装置和所述被控对象之间的开关装置，所述主控装置提供控制信号给所述被控对象以保证所述被控对象正常工作；所述开关装置用于打开和关闭所述主控装置和所述被控对象之间的通道；所述控制系统还包括连接于所述主控装置和所述开关装置之间的保护装置；所述保护装置独立于所述主控装置之外安装，并在所述主控装置发生异常时关闭所述开关装置以切断所述主控装置和所述被控对象之间的通道，使所述被控对象不再受所述主控装置的控制。

在一实施例中，所述保护装置包括检测单元，比较单元，控制单元和执行单元；所述监测单元监测所述主控装置的运行状态并输出监测信号；所述比较单元将接收到所述监测信号的次数与预定值相比较以判断监测信号和预定值是否匹配，所述比较单元在监测信号与预定值相匹配时发出比较信号，并将比较信号发送给所述控制单元；所述控制单元响应比较信号输出控制信号并将控制信号发送给所述执行单元；所述执行单元响应控制信号关闭所述开关装置以切断所述主控装置和所述被控对象的通道。

在一实施例中，所述保护装置在控制逻辑的优先级上等于或高于所述主控装置。

在一实施例中，所述保护装置与所述主控装置和所述被控对象为开环控制以使所述保护装置的稳定性不受所述主控装置和所述被控对象所影响。

在一实施例中，所述保护装置具有独立的电源。

另外，本发明还提供一种稳定性较好的保护装置。

一种保护装置，用于控制系统内，所述控制系统还包括主控装置，被控对象及连接于所述主控装置和所述被控对象之间的开关装置，所述主控装置提供控制信号给所述被控对象以保证所述被控对象正常工作；所述开关装置用于打开和关闭所述主控装置和所述被控对象之间的通道；所述保护装置连接于所述主控装置和所述开关装置之间；所述保护装置独立于所述主控装置之外安装，并在所述主控装置发生异常时关闭所述开关装置以切断所述主控装置和所述被控对象之间的通道，使所述被控对象不再受所述主控装置的控制。

在一实施例中，所述保护装置包括检测单元，比较单元，控制单元和执行单元；所述监测单元监测所述主控装置的运行状态并输出监测信号；所述比较单元将接收到所述监测信号的次数与预定值相比较以判断监测信号和预定值是否匹配，所述比较单元在监测信号与预定值相匹配时发出比较信号，并将比较信号发送给所述控制单元；所述控制单元响应比较信号输出控制信号并将控制信号发送给所述执行单元。所述执行单元响应控制信号关闭所述开关装置以切断所述主控装置和所述被控对象的通道。

在一实施例中，所述保护装置在控制逻辑的优先级上等于或高于所述主控装置。

在一实施例中，所述保护装置与所述主控装置和所述被控对象为开环控制以使所述保护装置的稳定性不受所述主控装置和所述被控对象所影响。

在一实施例中，所述保护装置具有独立的电源。

综上所述，本发明为应对控制系统因突发事件造成的不良损坏而产生的控制紊乱、失控等异常情况，而提出一种控制系统。在本发明提供控制系统中，所述保护装置独立于所述主控装置之外安装，以使得当所述主控装置发生不可逆的突发损坏时，所述保护装置可及时启动应急保护措施。这样，由于控制系统中的保护装置独立于主控装置之外，当主控装置发生异常时，保护装置仍可独立工作，可提高控制系统的稳定性。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的控制系统的功能模块图。

具体实施方式

在详细描述实施例之前，应该理解的是，本发明不限于本申请中下文或附图中所描述的详细结构或元件排布。本发明可为其它方式实现的实施例。而且，应当理解，本文所使用的措辞及术语仅仅用作描述用途，不应作限定性解释。本文所使用的“包括”、“包含”、“具有”等类似措辞意为包含其后所列出之事项、其等同物及其它附加事项。特别是，当描述“一个某元件”时，本发明并不限定该元件的数量为一个，也可以包括多个。

如图1所示，本发明提供一种控制系统99。控制系统99包括主控装置10，开关装置30，被控对象40和保护装置50。保护装置50独立于主控装置10之外安装，且主控装置10和保护装置50各自具有独立的电源。这样，保护装置50与主控装置10相互分离，使得当主控装置10发生突发状况或者不可逆的突发损坏等异常时，保护装置50可以正常启动运行，并且可以及时启动事先设定的应急保护措施。本实施例中，主控装置10是DSP为处理器的控制系统。开关装置30根据需要可以设置为接触器或者电磁阀。被控对象40为电力线路或者天然气管道。保护装置50是针对天然气管道切断为主要目的的应急保护系统。

开关装置30连接在主控装置10和被控对象40之间，开关装置30用于打开和关闭主控装置10和被控对象40之间的通道。开关装置30默认处于打开状态时，主控装置10提供控制信号B给被控对象40以保证被控对象40正常工作。在本实施方式中，开关装置30可以包含两层开关单元即第一开关单元和第二开关单元。第一开关单元由主控装置10来控制。第二开关单元由保护装置50来控制。第二开关单元比第一开关单元更靠近气源。

保护装置50连接在主控装置10和开关装置30之间。保护装置50包括检测单元520，存储单元530，比较单元550，控制单元560，执行单元570。检测单元520监测主控装置10的运行状态并输出监测信号A。检测单元520并联在主控装置10上，并在监测到主控装置10发生突发状况或者不可逆的突发损坏等异常时发出监测信号A。在本实施方式中，检测单元520可以是一个传感器。存储单元530为Flash寄存器。在其他实施方式中，检测单元520也可以集成在主控装置10内，作为是主控装置10上的一个在失控时会产生特定信号的装置(如watchdog等)，检测单元520为保护装置50和主控装置10的交叉部分。

比较单元550将接收到监测信号A的次数与预定值C相比较以判断监测信号和预定值是否匹配。比较单元550在监测信号A与预定值C相匹配时发出比较信号，并将比较信号发送给控制单元560。在本实施方式中，上述预定值C预先存储在存储单元530内。在本实施方式中，可以在比较单元550中集成计数器，该计数器用于累计比较单元550接收到监测信号A的次数。

控制单元560响应比较信号输出控制信号B并将控制信号B发送给执行单元570。执行单元570响应控制信号B关闭开关装置30以切断主控装置10和被控对象40的通道使被控对象40不再受主控装置10控制。在本实施方式中，控制单元560可以是一个特殊继电器如温度继电器，也可以由有多种多个继电器及其他电其器材组成。执行单元570是控制单元560控制的下一级动作结构，其可以为独立的结构，也可以集成在控制单元560内。执行单元570可以为继电器。在其他实施方式中，存储单元530和比较单元550也可以集成在控制单元560内。

下面以燃气轮机控制系统为一个具体的实施例来具体阐述本发明。保护装置50基于DSP芯片实现控制和处理。将主控装置10的DSP内在的watchdog电路在程序跑飞情况下会产生复位信号的特征作为监测信号。当主控装置10连续遭受外界干扰时，主控装置10的watchdog程序会连续产生复位信号，同时，此复位信号作为保护装置50的监测信号，使检测单元520不断接收到监测信号。当监测信号的数量达到一定次数(通过计数器产生信号A与预定值C匹配)时，可以判定“主控装置10无法正常运行”，此时，由保护装置50接管，使被控对象40平稳停机。具体如下：

当计数器计数达到预定次数时，即A＝C，产生比较信号，本案例中C为计数器的设置值。

控制单元560接收到比较信号后，触发平稳停机程序，并接手主控装置10的部分操作。

案例中，以燃气轮机系统为例，主要停机操作步骤：减少燃气供应量至熄火-------切断发电机对外连接-------切断前端燃气供应------开启通风冷却或盘车冷却。

特殊情况下，如发生严重事故时，此时主控装置10会产生切断燃气供应的信号，此时保护装置50辅助操作，利用本身应急电源供应不断电的优势，检测燃气是否切断，当检测“燃气未切断”时，辅助操作切断燃气前端供应。此处的燃气前端供应是指比主控装置10控制的电磁阀更靠近气源的并由保护装置50独立控制的电磁阀(前述第二开关单元)。

由上可知，使用上述控制系统99，当保护装置50连续一次或一次以上监测到控制系统10发生异常，保护装置50会启动并关闭开关装置30以阻隔有可能成为危险源的被控对象40。其中开关装置30可以为可控阀门或开关，用于切断或释放可控量，该可控量例如为燃气轮机的燃气、燃油系统的油路。

由上述实施例可知，被控对象30及保护装置50与主控装置10为开环控制，各装置的稳定性不相互影响。保护装置50在控制逻辑的优先级上等于或高于主控装置10，这样设置使得当主控装置10发生突发状况时，保护装置50能够在第一时间启动并运行，以实现保护人身安全、保护设备为主要目的，将损失降至最低。

综上所述，本发明为应对控制系统99因突发事件造成的不良损坏而产生的控制紊乱、失控等异常情况，而提出的一种控制系统99。将保护装置50与主控装置10相互分离，且考虑到简便性原则，该保护装置50的保护原则上是控制系统中危险源的切断，如燃气轮机的燃气、燃油系统的油路等。保护装置50的触发判定以对应主控装置“失控”时将产生的信号为输入信号，通过一定的逻辑电路，输出信号来切断危险源，达到阻隔危险的目的。在本发明的控制系统99中，保护装置可简可繁，维护更换方便，分散危险，对于控制系统的稳定运行和设备的保护具有良好的适应性。

本文所描述的概念在不偏离其精神和特性的情况下可以实施成其它形式。所公开的具体实施例应被视为例示性而不是限制性的。因此，本发明的范围是由所附的权利要求，而不是根据之前的这些描述进行确定。在权利要求的字面意义及等同范围内的任何改变都应属于这些权利要求的范围。

Claims (10)

1.一种控制系统，其包括主控装置，被控对象及连接于所述主控装置和所述被控对象之间的开关装置，所述主控装置提供控制信号给所述被控对象以保证所述被控对象正常工作；所述开关装置用于打开和关闭所述主控装置和所述被控对象之间的通道；其特征在于：所述控制系统还包括连接于所述主控装置和所述开关装置之间的保护装置；所述保护装置独立于所述主控装置之外安装，并在所述主控装置发生异常时关闭所述开关装置以切断所述主控装置和所述被控对象之间的通道，使所述被控对象不再受所述主控装置的控制。

2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于：所述保护装置包括检测单元，比较单元，控制单元和执行单元；所述监测单元监测所述主控装置的运行状态并输出监测信号；所述比较单元将接收到所述监测信号的次数与预定值相比较以判断监测信号和预定值是否匹配，所述比较单元在监测信号与预定值相匹配时发出比较信号，并将比较信号发送给所述控制单元；所述控制单元响应比较信号输出控制信号并将控制信号发送给所述执行单元；所述执行单元响应控制信号关闭所述开关装置以切断所述主控装置和所述被控对象的通道。

3.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述保护装置在控制逻辑的优先级上等于或高于所述主控装置。

4.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述保护装置与所述主控装置和所述被控对象为开环控制以使所述保护装置的稳定性不受所述主控装置和所述被控对象所影响。

5.如权利要求1-4任一项所述的控制系统，其特征在于，所述保护装置具有独立的电源。

6.一种保护装置，用于控制系统内，所述控制系统还包括主控装置，被控对象及连接于所述主控装置和所述被控对象之间的开关装置，所述主控装置提供控制信号给所述被控对象以保证所述被控对象正常工作；所述开关装置用于打开和关闭所述主控装置和所述被控对象之间的通道；其特征在于：所述保护装置连接于所述主控装置和所述开关装置之间；所述保护装置独立于所述主控装置之外安装，并在所述主控装置发生异常时关闭所述开关装置以切断所述主控装置和所述被控对象之间的通道，使所述被控对象不再受所述主控装置的控制。

7.如权利要求6所述的保护装置，其特征在于：所述保护装置包括检测单元，比较单元，控制单元和执行单元；所述监测单元监测所述主控装置的运行状态并输出监测信号；所述比较单元将接收到所述监测信号的次数与预定值相比较以判断监测信号和预定值是否匹配，所述比较单元在监测信号与预定值相匹配时发出比较信号，并将比较信号发送给所述控制单元；所述控制单元响应比较信号输出控制信号并将控制信号发送给所述执行单元。所述执行单元响应控制信号关闭所述开关装置以切断所述主控装置和所述被控对象的通道。

8.如权利要求6所述的保护装置，其特征在于，所述保护装置在控制逻辑的优先级上等于或高于所述主控装置。

9.如权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述保护装置与所述主控装置和所述被控对象为开环控制以使所述保护装置的稳定性不受所述主控装置和所述被控对象所影响。

10.如权利要求6-9任一项所述的控制系统，其特征在于，所述保护装置具有独立的电源。