CN109491304A - 一种控制系统故障自检电路和故障自检方法 - Google Patents

一种控制系统故障自检电路和故障自检方法 Download PDF

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刘敏杰
李健
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Abstract

本发明公开了一种控制系统故障自检电路和故障自检方法，涉及故障自检技术领域，包括以下步骤：(Ⅰ)逻辑控制器向执行模块发送信息，使执行模块停止工作，然后同时进行步骤(Ⅱ)、步骤(Ⅲ)及步骤(Ⅳ)，或按照任意顺序进行步骤(Ⅱ)、步骤(Ⅲ)及步骤(Ⅳ)；(Ⅱ)检测控制系统的电源模块是否正常工作；(Ⅲ)检测控制系统线路是否正常；(Ⅳ)检测逻辑控制器状态是否正常；(Ⅴ)如果控制系统的电源模块、线路及逻辑控制器的状态都正常，则判断是执行模块故障或者操作错误；逻辑控制器重新向执行模块发送信号，使执行模块重新开始工作；本发明控制系统故障自检电路结构简单，不用改变控制系统原本的电路连接。

Description

一种控制系统故障自检电路和故障自检方法
技术领域
本发明涉及故障自检技术领域，具体为一种控制系统故障自检电路和故障自检方法。
背景技术
控制系统一般由：继电器、开关、线路连接、逻辑控制器、执行机构等组成。现有的控制系统在逻辑控制器中内嵌了复杂的控制逻辑，当发生故障时，现场人员在无专业人员的帮助下很难判断故障原因，导致控制系统维护成本高，维护周期长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种控制系统故障自检电路和故障自检方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种控制系统故障自检电路，包括信号发生器、故障监测模块、电压传感器及控制系统；
所述控制系统包括电源模块、开关模块、逻辑控制器及执行模块，所述电源模块连接所述逻辑控制器，用于向所述逻辑控制器供电；所述逻辑控制模块连接所述执行模块，用于控制所述执行模块的工作状态，且所述逻辑控制器具有若干个输入端；所述开关模块包括若干个开关模块，所述开关模块与所述逻辑控制器的输入端一一对应，所述开关模块分别连接所述逻辑控制器上对应的输入端；
所述电压传感器设置在所述电源模块及所述逻辑控制模块之间，检测所述电源模块的输出电压；
所述信号发生器连接所述开关模块、所述逻辑控制器及所述故障监测模块；
所述故障监测模块连接所述电压传感器、所述逻辑控制器及所述执行单元。
本发明还提出了一种控制系统故障自检方法，包括以下步骤：
(Ⅰ)在控制系统故障时，开始故障自检，逻辑控制器向执行模块发送信息，使执行模块停止工作，然后同时进行步骤(Ⅱ)、步骤(Ⅲ)及步骤(Ⅳ)，或按照任意设定的顺序依次进行步骤(Ⅱ)、步骤(Ⅲ)及步骤(Ⅳ)；
(Ⅱ)检测控制系统的电源模块是否正常工作；
(Ⅲ)检测控制系统线路是否正常；
(Ⅳ)检测逻辑控制器状态是否正常；
(Ⅴ)如果控制系统的电源模块、线路及逻辑控制器的状态都正常，则判断是执行模块故障；逻辑控制器重新向执行模块发送信号，使执行模块重新开始工作。
进一步的，所述步骤(Ⅱ)的具体方法如下：电压传感器检测电源模块的输出电压，并将电压信号送至故障监测模块，故障监测模块根据来自电压传感器的电压信号，判断电源模块是否正常工作。
进一步的，若电源模块的输出电压出现瞬时突变或周期性波动，则故障监测模块判断电源模块收到外界干扰，没有正常工作。
进一步的，所述步骤(Ⅲ)的具体方法如下：
故障监测模块控制信号发生器，使信号发生器按照设定的顺序向各个所述开关模块的输出端发送信号；逻辑控制器的输入端检测到来自信号发生器的信号后，立即向故障监测模块发送反馈信号；
若故障监测模块没有接收到任一反馈信号，则判断线路故障，且故障监测模块找到信号发生器最近发出的控制信号，并按照信号发生器向各个线路输出控制信号的顺序找出故障的线路；若故障监测模块接收到全部反馈信号，则判断线路正常。
进一步的，故障监测模块还在执行模块的输入端处获取信号，若故障监测模块获取到逻辑控制器送至执行模块的信号，则判断逻辑控制器与执行模块之间的线路正常；若故障监测模块没有获取到信号，则判断逻辑控制器与执行模块之间的线路故障。
进一步的，所述步骤(Ⅳ)包括如下步骤：
(Ⅳa)故障监测模块向逻辑控制器发送通讯信号，逻辑控制器接收到通讯信号后将通讯信号反馈给故障监测模块；故障监测模块检测通讯信号报文是否完整，若通讯信号报文不完整，则逻辑控制器的通讯系统工作状态不正常；
(Ⅳb)由故障监测模块控制信号发生器向逻辑控制器的输入端多次输入不同的逻辑信号，并由故障监测模块不断检测逻辑控制器输出端的信号，若故障监测模块接收到的信号与逻辑控制器预计输出的信号不符，则逻辑控制器的I/O通道工作状态不正常；
(Ⅳc)若逻辑控制器的通讯系统和I/O通道均正常，则逻辑控制器的整体工作状态正常。
其中，步骤(Ⅳa)和步骤(Ⅳb)同时进行，或者按照设定的顺序依次进行。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.使用本发明控制系统故障自检方法能够在没有专业人员在场时，自动确定控制系统发生故障的位置，减少控制系统的维护成本，缩短维护周期。
2.本发明控制系统故障自检电路结构简单，不用改变控制系统原本的电路连接。
附图说明
图1是本发明控制系统故障自检电路的结构示意图；
图2是本发明故障自检方法实施例一的流程图。
附图标记中：信号发生器1；故障监测模块2；电压传感器3；控制系统4；电源模块41；开关模块42；逻辑控制器43；执行模块44。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
实施例一
本发明提出了一种控制系统故障自检电路，如图1所示，包括信号发生器1、故障监测模块2、电压传感器3及控制系统4；控制系统4包括电源模块41、开关模块42、逻辑控制器43及执行模块44，电源模块41连接逻辑控制器43，用于向逻辑控制器43供电；逻辑控制器43连接执行模块44，控制执行模块44按照一定的逻辑工作；逻辑控制器43具有若干个输入端，且开关模块42包括若干个开关模块，这些开关模块和逻辑控制器43的输入端一一对应，且开关模块分别和逻辑控制器43上对应的输入端相连。当开关模块开通时，该开关模块对应的逻辑控制器43的输入端接收到信号，以实现特定的逻辑功能，控制执行模块进行特定的动作。
电压传感器3设置在电源模块41及逻辑控制模块43之间，检测电源模块41的输出电压，并将电压信号送至故障监测模块2。信号发生器1连接开关模块42、逻辑控制器43及故障监测模块2，接收来自故障监测模块2的命令，并向开关模块42和逻辑控制器43的输出端发送信号。故障监测模块2连接电压传感器3、逻辑控制模块43及执行模块44，故障监测模块由于储存控制程序，并按程序执行故障自检。
本发明控制系统故障自检电路结构简单，安装方便，不用改变控制系统原本的电路连接即可将原有的控制系统改造成本发明控制系统故障自检电缆。
本发明还提出了一种控制系统故障自检方法，在控制系统发生故障时，分别检测电源模块41、线路及逻辑控制器43是否正常，若电源模块41、线路及逻辑控制器43均正常，则判断是执行模块44故障或操作失误。流程图如图2所示，具体步骤如下：
(Ⅰ)在控制系统发生故障时，开始进行故障自检，逻辑控制器43向执行模块44发送信息，使执行模块44停止工作，然后同时进行步骤(Ⅱ)、步骤(Ⅲ)及步骤(Ⅳ)。
(Ⅱ)电压传感器3检测电源模块41的输出电压，并将电压信号送至故障监测模块2，故障监测模块2根据来自电压传感器3的电压信号，判断电源模块41是否正常工作。当电源模块41输出的电压存在瞬时的突变或者周期性的波动时，则判断电源模块41受到了外界的干扰，电源模块41没有正常工作，反之，电源模块41状态正常。
(Ⅲ)故障监测模块2控制信号发生器1，使信号发生器1按照设定的顺序向开关模块42内的各个开关模块的输出端发送控制信号，控制信号通过开关模块42和逻辑控制器43之间的各个线路被送至逻辑控制器43的各个输入端,且故障监测模块2记录下信号发生器1向各个线路发送控制信号的顺序。逻辑控制器43接收到来自信号发生器1的控制信号后，立即向故障监测模块2发送和控制信号对应的反馈信号。
当故障监测模块2未接收到任一反馈信号时，则判断线路出现了故障，且故障监测模块2立即找出信号发生器1最近发出的控制信号，并确认该控制信号是信号发生器1第几个发出的，并对比信号发生器向各个线路发送控制信号的顺序，找出该控制信号是向哪个线路发出的，则该线路存在故障。若故障监测模块2接收到全部反馈信号，则判断开关模块42及逻辑控制器43之间的线路正常工作。
同时，由于信号发生器1向逻辑控制器43发送了控制信号，逻辑控制器43会向执行模块44发送信号，但由于执行模块44已经停止工作，执行模块44不会接收来自逻辑控制器43的信号，故障监测模块2从执行模块44的输入端接收信号，若故障监测模块2接收到逻辑控制器43向执行模块44发送的信号，则判断逻辑控制器43与执行机构44之间的线路正常；若故障监测模块2没有接收到逻辑控制器43向执行模块44发送的信号，则判断逻辑控制器43和执行模块44之间的线路故障。
(Ⅳ)通过故障监测模块2检测逻辑控制器43的工作状态是否正常，包括以下步骤，其中步骤(Ⅳa)和步骤(Ⅳb)同时进行：
(Ⅳa)故障监测模块2向逻辑控制器43发送通讯信号，逻辑控制器43接收到通讯信号后将通讯信号反馈给故障监测模块2；故障监测模块2检测通讯信号报文是否完整，若通讯信号报文不完整，则逻辑控制器43的通讯系统工作状态不正常；
(Ⅳb)由故障监测模块2控制信号发生器1向逻辑控制器43的输入端多次输入不同的逻辑信号，并由故障监测模块2不断检测逻辑控制器43输出端的信号，若故障监测模块2接收到的信号与逻辑控制器43预计输出的信号不符，则逻辑控制器43的I/O通道工作状态不正常；
(Ⅳc)若逻辑控制器43的通讯系统和I/O通道均正常，则逻辑控制器43的整体工作状态正常。
(Ⅴ)如果控制系统的电源模块41、线路及逻辑控制器43的工作状态都正常，则判断是执行模块44故障。逻辑控制器43向执行模块44发送信号，使执行模块44重新开始工作。
因为步骤(Ⅱ)、步骤(Ⅲ)及步骤(Ⅳ)同时进行，若步骤(Ⅱ)、步骤(Ⅲ)及步骤(Ⅳ)中的某一个步骤中检测出控制系统中的某一部分存在故障，步骤(Ⅱ)、步骤(Ⅲ)及步骤(Ⅳ)中的其他步骤仍会继续进行，直到确认完毕控制系统的电源模块41、线路及逻辑控制器43均是否故障，才会结束故障自检。
如果控制系统的电源模块41、线路及逻辑控制器43中存在故障，此时仍不能判断执行模块44是否正常工作，此时需要修复控制系统的电源模块41、线路及逻辑控制器43中存在故障的部分，并重新启动控制系统。若控制系统正常工作，则判断执行模块44正常工作，且电源模块41、线路及逻辑控制器43中的故障均成功修复；若控制系统正常工作，则需要重新启动故障自检。
使用本发明控制系统故障自检方法能够在没有专业人员在场时，自动确定控制系统发生故障的位置，减少控制系统的维护成本，缩短维护周期。
实施例二
和实施例一的区别在于，本实施例的控制系统故障自检方法的步骤(Ⅱ)、步骤(Ⅲ)及步骤(Ⅳ)不是同时进行，而是按照设定的顺序依次进行。若其中某一个步骤检测出控制系统内存在的故障，则立即停止故障自检，维修人员修复检测出的故障后重新启动故障自检；若其中某一个步骤检测出控制系统系统内该部分没有故障，则按照设定的顺序进行下一步。
实施例三
和实施例一的区别在于，本实施例的控制系统故障自检方法的步骤(Ⅳa)和步骤(Ⅳb)不是同时进行，而是按照设定的顺序依次进行。若其中某一个步骤检测出逻辑控制器43内存在的故障，则立即停止故障自检，维修人员修复检测出的故障后重新启动故障自检；若其中某一个步骤检测出逻辑控制器43内该部分没有故障，则按照设定的顺序进行下一步。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种控制系统故障自检电路，其特征在于，包括信号发生器、故障监测模块、电压传感器及控制系统；
所述控制系统包括电源模块、开关模块、逻辑控制器及执行模块，所述电源模块连接所述逻辑控制器，用于向所述逻辑控制器供电；所述逻辑控制模块连接所述执行模块，用于控制所述执行模块的工作状态，且所述逻辑控制器具有若干个输入端；所述开关模块包括若干个开关元件，所述开关元件与所述逻辑控制器的输入端一一对应，所述开关元件分别连接所述逻辑控制器上对应的输入端；
所述电压传感器设置在所述电源模块及所述逻辑控制模块之间，检测所述电源模块的输出电压；
所述信号发生器连接所述开关模块及所述故障监测模块；
所述故障监测模块连接所述电压传感器、所述逻辑控制器及所述执行单元。
2.一种控制系统故障自检方法，其特征在于，(Ⅰ)在控制系统故障时，开始故障自检，逻辑控制器向执行模块发送信息，使执行模块停止工作，然后同时进行步骤(Ⅱ)、步骤(Ⅲ)及步骤(Ⅳ)，或按照任意设定的顺序依次进行步骤(Ⅱ)、步骤(Ⅲ)及步骤(Ⅳ)；
(Ⅱ)检测控制系统的电源模块是否正常工作；
(Ⅲ)检测控制系统线路是否正常；
(Ⅳ)检测逻辑控制器状态是否正常；
(Ⅴ)如果控制系统的电源模块、线路及逻辑控制器的状态都正常，则判断是执行模块故障；逻辑控制器重新向执行模块发送信号，使执行模块重新开始工作。
3.根据权利要求2所述的一种控制系统故障自检方法，其特征在于，所述步骤(Ⅱ)的具体方法如下：电压传感器检测电源模块的输出电压，并将电压信号送至故障监测模块，故障监测模块根据来自电压传感器的电压信号，判断电源模块是否正常工作。
4.根据权利要求3所述的一种控制系统故障自检方法，其特征在于，若电源模块的输出电压出现瞬时突变或周期性波动，则故障监测模块判断电源模块收到外界干扰，没有正常工作。
5.根据权利要求2所述的一种控制系统故障自检方法，其特征在于，所述步骤(Ⅲ)的具体方法如下：
故障监测模块控制信号发生器，使信号发生器按照设定的顺序向各个所述开关元件的输出端发送信号；逻辑控制器的输入端检测到来自信号发生器的信号后，立即向故障监测模块发送反馈信号；
若故障监测模块没有接收到任一反馈信号，则判断线路故障，且故障监测模块找到信号发生器最近发出的控制信号，并按照信号发生器向各个线路输出控制信号的顺序找出故障的线路；若故障监测模块接收到全部反馈信号，则判断线路正常。
6.根据权利要求5所述的一种控制系统故障自检方法，其特征在于，故障监测模块还在执行模块的输入端处获取信号，若故障监测模块获取到逻辑控制器送至执行模块的信号，则判断逻辑控制器与执行模块之间的线路正常；若故障监测模块没有获取到信号，则判断逻辑控制器与执行模块之间的线路故障。
7.根据权利要求2所述的一种控制系统故障自检方法，其特征在于，所述步骤(Ⅳ)包括如下步骤：
(Ⅳa)故障监测模块向逻辑控制器发送通讯信号，逻辑控制器接收到通讯信号后将通讯信号反馈给故障监测模块；故障监测模块检测通讯信号报文是否完整，若通讯信号报文不完整，则逻辑控制器的通讯系统工作状态不正常；
(Ⅳb)同时由故障监测模块控制信号发生器向逻辑控制器的输入端多次输入不同的逻辑信号，并由故障监测模块不断检测逻辑控制器输出端的信号，若故障监测模块接收到的信号与逻辑控制器预计输出的信号不符，则逻辑控制器的I/O通道工作状态不正常；
(Ⅳc)若逻辑控制器的通讯系统和I/O通道均正常，则逻辑控制器的整体工作状态正常。
其中，步骤(Ⅳa)和步骤(Ⅳb)同时进行，或者按照设定的顺序依次进行。
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