CN111736069A - 一种避免信号采集线混线的继电器状态安全采集系统 - Google Patents

一种避免信号采集线混线的继电器状态安全采集系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种避免信号采集线混线的继电器状态安全采集系统，包括安全编码信号源以及若干安全采集板，安全采集板设有安全编码信号采集模块、激励检测信号产生模块以及故障诊断模块，安全编码信号源用于产生安全编码信号和安全编码参考信号；安全编码信号采集模块通过信号采集线与继电器干触点的中接点连接，采集安全采集信号；激励检测信号产生模块用于产生激励检测信号，激励检测信号合入安全采集信号；故障诊断模块将合入激励检测信号后的安全采集信号与安全编码参考信号进行比较，判断故障类型和故障位置。本发明有效防止由于较多数量的采集输入信号时连线错误所导致采集接点混乱的情况，可对信号线短路故障进行隔离。

Description

一种避免信号采集线混线的继电器状态安全采集系统
技术领域
本发明涉及信号采集技术领域。
背景技术
目前计算机联锁系统存在大量的继电器、干触点信号，继电器、干触点信号的状态的可靠检测将直接影响系统的安全性。为了可靠检测继电器的状态，目前一种常用的方式是同一个继电器的两组接点通过两个采集码位分别接至计算机联锁系统的采集板卡，计算机联锁系统通过比较两个采集位的状态判定继电器的采集位状态。这种方式能够比较好的判断信号线的开路、短路等故障，且采集板卡内部产生动态激励信号，保证系统安全性，如图1所示。
但是这种方式系统的可维护性较差。具体为：由于所有继电器互斥接点连接的参考信号Z都是同一个信号，当系统存在较多数量的采集输入信号时，极易造成连线错误时，导致采集接点混乱，难以排查，效率低下，调试时间难以受控。如图2所示，具体为：
1.当两个不同采集对象的采集线缆混线时，导致采集故障。如图2混线方式一所示：当安全采集1和安全采集3的参考信号发生混线时，则安全采集1采集到的是外部采集信号2的状态信息，安全采集3采集到的是外部采集信号1的状态信息，造成系统采集错误。
2.当不同的参考线发生混线时，仍然会发生采集故障。如图2混线方式二所示：当参考Z1与参考Z2发生混线时，安全采集1采集到的是Z2的参考信号，对应的是外部采集信号2的信息；安全采集3采集到的是Z1的参考信号，对应的是外部采集信号1的信息，造成系统采集错误。
目前，为了解决这个问题，有一种方案是对继电器的每个触点的前后接点均进行采集判断，如图3所示。该方案需要安全通道数量巨多，线缆数量翻倍，建设和维护成本代价相当大，即便如此，也只能解决上述混线方式一，混线方式二仍然无法解决。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题就是提供一种避免信号采集线混线的继电器状态安全采集系统，在不影响系统安全性问题的前提下，提升系统可用性。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种避免信号采集线混线的继电器状态安全采集系统，包括安全编码信号源以及若干安全采集板，所述安全采集板设有安全编码信号采集模块、激励检测信号产生模块以及故障诊断模块，其中：
所述安全编码信号源用于产生安全编码信号和安全编码参考信号，所述安全编码信号具有若干对，每对安全编码信号对应传输至其中一个继电器组，每对安全编码信号具有安全编码信号1和安全编码信号2，分别输入继电器干触点的前接点与后接点；
安全编码信号采集模块，通过信号采集线与继电器干触点的中接点连接，采集安全采集信号；
激励检测信号产生模块，用于产生激励检测信号，激励检测信号合入安全采集信号，所述激励检测信号包含识别故障位置的识别信息；
故障诊断模块，将合入激励检测信号后的安全采集信号与安全编码参考信号进行比较，判断故障类型和故障位置，其中故障类型包括开路故障和短路故障。
优选的，所有安全编码信号1均相同，组成安全编码信号组1；所有安全编码信号2均相同，组成安全编码信号组2。
优选的，同一安全编码信号组的安全采集信号，合入的激励检测信号的编码不同，以识别发生故障所对应的继电器组和安全采集板。
优选的，同一安全采集板不同安全采集通道采集的安全采集信号，合入的激励检测信号的时间不同，以识别该安全采集板发生故障所在安全采集通道。
优选的，若安全编码信号之间发生短路，根据上报故障所在安全采集通道号定位出故障位置，若连接到同一块安全采集板不同通道间发生短路，根据分时判断出故障所在安全采集通道。
优选的，若连接到不同安全采集板的安全采集通道间发生短路，首先通过激励检测信号编码的不同判断出故障所对应的继电器组和安全采集板，然后再通过激励检测信号分时将故障定位精确到该安全采集板的具体安全采集通道。优选的，在每个采集信号线上串联故障隔离器件。
优选的，所述故障隔离器件安装在靠近被检测的继电器触点处。
优选的，所述故障隔离保护器件为二极管。
本发明采用的技术方案，在继电器干触点的前接点与后接点分别输入不同的安全编码信号，如安全编码信号1和安全编码信号2，然后通过中接点采集，通过相位比较来实现对安全输入信号的判断，从而确定故障类型和故障位置。
综上，本发明具有如下有益效果：
1、采用中接点采集方式，信号采集线与继电器干触点的中接点连接，只需一个安全采集通道即可获取前后接点状态，可有效防止由于较多数量的采集输入信号时连线错误所导致采集接点混乱的情况。
2、在每个信号采集线上串联故障隔离器件，对信号采集线短路故障进行隔离，防止信号采集线上的故障混入到安全编码信号，引起更大范围故障。
3、故障隔离器件的位置决定了短路线检测的范围，短路检测只在隔离器件的前端有效，所以串联的故障隔离器件安装在靠近被检测的继电器触点处，可以使得检测线缆的覆盖率最大。
4、激励检测信号包含识别故障位置的识别信息，采取分时和分码相结合的方式检测线路短路故障，由于每一个安全采集通道都拥有自己独有的编码，可以实现精确定位到具体安全采集通道的短路故障点。
5、激励检测信号在各安全采集板卡内部产生，不需要额外增加安全采集板，从而导致总成本上升。
综上，本发明便于定位故障，提升了系统可维护性，并且加入的保护器件发生开路、短路故障都能被诊断，且故障定位精度高，不影响系统安全性。
本发明的具体技术方案及其有益效果将会在下面的具体实施方式中进行详细的说明。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
图1为现有技术中继电器状态检测系统方案一示意图。
图2为现有技术中混线示意图。
图3为现有技术中继电器状态检测系统方案二示意图。
图4为本发明一种避免信号采集线混线的继电器状态安全采集系统示意图。
图5为安全编码信号示意图。
图6为同一安全编码信号组的采集信号合入的激励检测信号示意图。
图7为同一安全采集板上不同通道的采集信号合入的激励检测信号示意图。
图8为连接到同一块安全采集板不同通道间发生短路的故障定位示意图。
图9为连接到不同安全采集板的通道间发生短路故障定位示意图。
具体实施方式
下面对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。
参考图4所示，一种避免信号采集线混线的继电器状态安全采集系统，包括安全编码信号源以及若干安全采集板，所述安全采集板设有安全编码信号采集模块、激励检测信号产生模块以及故障诊断模块，其中：
所述安全编码信号源用于产生安全编码信号和安全编码参考信号，所述安全编码信号具有若干对，每对安全编码信号对应传输至其中一个继电器组，每对安全编码信号具有安全编码信号1和安全编码信号2，分别输入继电器干触点的前接点与后接点；
安全编码信号采集模块，通过信号采集线与继电器干触点的中接点连接，可采集安全采集信号；
激励检测信号产生模块，用于产生激励检测信号，激励检测信号合入安全采集信号，所述激励检测信号包含识别故障位置的识别信息；
故障诊断模块，将合入激励检测信号后的安全采集信号与安全编码参考信号进行比较，判断故障类型和故障位置。
故障类型有开路故障和短路故障两种，如果是开路的话，会采集不到安全编码信号1和安全编码信号2，只能采集到激励信号。如果是短路故障，会发生串码，从而根据发生串码识别出是短路故障。上述故障类型为基本原理，可以参考现有技术。
本实施例中，采用中接点采集方式，信号采集线与继电器干触点的中接点连接，只需要这一个采集节点，即只需一个安全采集通道即可获取前后接点状态，可有效防止由于较多数量的采集输入信号时连线错误所导致采集接点混乱的情况。
由于激励检测信号在各安全采集板卡内部产生，不需要额外增加安全采集板，从而导致总成本上升。
另外，在每个信号采集线上串联故障隔离器件。对信号采集线短路故障进行隔离，防止信号采集线上的故障混入到安全编码信号，引起更大范围故障。
而且，所述故障隔离器件安装在靠近被检测的继电器触点处。故障隔离器件的位置决定了短路线检测的范围，短路检测只在隔离器件的前端有效，所以安装在继电器触点处，可以使得检测线缆的覆盖率最大。
在本实施例中，所述故障隔离保护器件为二极管。通过简单的一个二极管即可实现故障隔离。
以下结合附图对本发明做进一步阐述。
通过安全编码信号采集输入状态的基本原理是：在继电器干触点信号的前接点与后接点分别输入不同的安全编码信号，如安全编码信号1和安全编码信号2，然后通过中接点采集安全采集信号，通过相位比较来实现对安全输入信号的判断。其波形示意图如图5所示，安全编码信号1和安全编码信号2的编码不同，且与安全编码参考信号相比，相位不一样。
所有安全编码信号1组成安全编码信号组1，所有安全编码信号2组成安全编码信号组2，每组安全编码信号的安全编码信号1和安全编码信号2的生产和传输通道完全独立，相位完全一致。即安全编码信号1和安全编码信号1’、安全编码信号1’’ ……是完全相同的信号，生产和传输通道完全独立，相位完全一致；安全编码信号2同上，即安全编码信号2和安全编码信号2’、安全编码信号2’’ ……是完全相同的信号，生产和传输通道完全独立，相位完全一致。
如图6所示，采用同一安全编码信号组的安全采集信号，其合入的激励检测信号包含不同的识别信息以提供精确的故障位置信息。这里不同的识别信息主要是编码不同，例如安全编码信号1-1合入的激励检测信号编码为4’b0101，安全编码信号1’-1 合入的激励检测信号编码为4’b0011。因而根据采集到的安全编码信息就可以判断是哪个继电器组出现的故障。
如图7所示，同一安全采集板上不同安全采集通道的安全采集信号，其合入的激励检测信号时间不同以提供精确的故障位置信息。如安全编码信号1-1先于安全编码信号1-2插入安全激励信号，所以安全编码信号1-1插入的激励检测信号1和安全编码信号1-2插入的激励检测信号2因为合入的时间不同，将被译为不同的码位。
这样，若安全编码信号之间发生短路，可以根据上报的故障的安全采集通道号定位出故障所处的精确位置，此种故障定位可以精确到板卡（安全采集板）。
如图8所示，若连接到同一块安全采集板的不同安全采集通道间发生短路，由于不同安全采集通道合入的激励检测信号时间不同，例如同样都是4’b0101的编码，不同的时间合入，最后呈现的也是不同的编码，因而通过分时判断出故障所属的安全采集通道位置，此种故障定位可以精确到安全采集通道。
如图9所示，若连接到不同安全采集板的安全采集通道间发生短路，则通过激励检测信号分时以及激励检测信号编码的不同判断出故障所属的位置，可将故障首先定位精确到板卡（安全采集板），然后再定位到板卡（安全采集板）的具体安全采集通道。
综上，对于短路故障，采取分时和分码相结合的方式检测线路短路故障，由于每一个安全采集通道都拥有自己独有的编码，可以实现精确定位到具体安全采集通道的短路故障点。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (9)

1.一种避免信号采集线混线的继电器状态安全采集系统，其特征在于：包括安全编码信号源以及若干安全采集板，所述安全采集板设有安全编码信号采集模块、激励检测信号产生模块以及故障诊断模块，其中：
所述安全编码信号源用于产生安全编码信号和安全编码参考信号，所述安全编码信号具有若干对，每对安全编码信号对应传输至其中一个继电器组，每对安全编码信号具有安全编码信号1和安全编码信号2，分别输入继电器干触点的前接点与后接点；
安全编码信号采集模块，通过信号采集线与继电器干触点的中接点连接，采集安全采集信号；
激励检测信号产生模块，用于产生激励检测信号，激励检测信号合入安全采集信号，所述激励检测信号包含识别故障位置的识别信息；
故障诊断模块，将合入激励检测信号后的安全采集信号与安全编码参考信号进行比较，判断故障类型和故障位置，其中故障类型包括开路故障和短路故障。
2.根据权利要求1所述的一种避免信号采集线混线的继电器状态安全采集系统，其特征在于：所有安全编码信号1均相同，组成安全编码信号组1；所有安全编码信号2均相同，组成安全编码信号组2。
3.根据权利要求2所述的一种避免信号采集线混线的继电器状态安全采集系统，其特征在于：同一安全编码信号组的安全采集信号，合入的激励检测信号的编码不同，以识别发生故障所对应的继电器组和安全采集板。
4.根据权利要求3所述的一种避免信号采集线混线的继电器状态安全采集系统，其特征在于：同一安全采集板不同安全采集通道采集的安全采集信号，合入的激励检测信号的时间不同，以识别该安全采集板发生故障所在安全采集通道。
5.根据权利要求4所述的一种避免信号采集线混线的继电器状态安全采集系统，其特征在于：若安全编码信号之间发生短路，根据上报故障所在安全采集通道号定位出故障位置，若连接到同一块安全采集板不同通道间发生短路，根据分时判断出故障所在安全采集通道。
6.根据权利要求4所述的一种避免信号采集线混线的继电器状态安全采集系统，其特征在于：若连接到不同安全采集板的安全采集通道间发生短路，首先通过激励检测信号编码的不同判断出故障所对应的继电器组和安全采集板，然后再通过激励检测信号分时将故障定位精确到该安全采集板的具体安全采集通道。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的一种避免信号采集线混线的继电器状态安全采集系统，其特征在于：在每个采集信号线上串联故障隔离器件。
8.根据权利要求7所述的一种避免信号采集线混线的继电器状态安全采集系统，其特征在于：所述故障隔离器件安装在靠近被检测的继电器触点处。
9.根据权利要求8所述的一种避免信号采集线混线的继电器状态安全采集系统，其特征在于：所述故障隔离保护器件为二极管。
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