CN112731134A - 数字量输入状态自检电路、方法、装置及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种数字量输入状态自检电路，用于检测急停元件的短接状态，所述急停元件上具有两个信号输出端和一个公共端，该数字量输入状态自检电路包括两个数字量输入电路和两个第一频率信号注入电路，两个所述数字量输入电路的输入端分别与两个所述信号输出端一一对应电连接，两个所述数字量输入电路的回路端分别通过两个所述第一频率信号注入电路与所述公共端电连接。本发明有利于自动判断急停元件的两个信号输出端是否短接。此外，本发明还公开一种数字量输入状态自检方法、装置和可读存储介质。

Description

数字量输入状态自检电路、方法、装置及可读存储介质

技术领域

本发明涉及数字量输入技术领域，具体涉及一种数字量输入状态自检电路、方法、装置及可读存储介质。

背景技术

现有的数字量输入技术中主要为简单的光耦式输入，无检测与错误判断功能，如图1所示，当接入急停开关之后，其无法处理两路信号短接(即急停开关的B点和D点短接)等失效模式，因此现有的电路局限性很高，无法满足更多的检测需求，对元器件失效的覆盖率检测不足。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种数字量输入状态自检电路、方法、装置及可读存储介质，以解决背景技术中提出的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种数字量输入状态自检电路，用于检测急停元件的短接状态，所述急停元件上具有两个信号输出端和一个公共端，所述数字量输入状态自检电路包括两个数字量输入电路和两个第一频率信号注入电路，两个所述数字量输入电路的输入端分别与两个所述信号输出端一一对应电连接，两个所述数字量输入电路的回路端分别通过两个所述第一频率信号注入电路与所述公共端电连接。

其中，所述急停元件为2NC型式急停开关。

其中，所述第一频率信号注入电路包括开关模块，所述开关模块分别与所述数字量输入电路的回路端和所述公共端电连接。

其中，所述第一频率信号注入电路还包括与所述开关模块电连接的处理模块。

其中，所述开关模块包括光耦合器和三极管，所述光耦合器的阳极与所述处理模块电连接，所述光耦合器的阴极接地处理，所述光耦合器的发射极与所述三极管的基极电连接，所述光耦合器的集电极为电压输入端；所述三极管的集电极与所述数字量输入电路的回路端电连接，所述三极管的发射极与所述公共端电连接。

其中，所述处理模块包括具有五个针脚的信号缓冲器，所述信号缓冲器上的第一针脚空置；所述信号缓冲器上的第二针脚为控制信号输入端，且所述信号缓冲器上的第二针脚还通过第一电阻接地处理；所述信号缓冲器上的第四针脚与所述光耦合器的阳极电连接，且所述信号缓冲器上的第四针脚还电连接有第二电阻；所述信号缓冲器上的第三针脚接地处理；所述信号缓冲器上的第五针脚为电压输入端。

其中，所述第一频率信号注入电路还包括第三电阻，所述光耦合器的发射极通过所述第三电阻与所述三极管的基极电连接。

其中，所述第一频率信号注入电路还包括第四电阻，所述第四电阻的两端分别电连接所述三极管的基极和所述公共端。

其中，所述开关模块为继电器。

其中，所述急停元件上还具有两个信号输入端，所述数字量输入状态自检电路还包括两个第二频率信号注入电路，两个所述第二频率信号注入电路分别与两个所述信号输入端一一对应电连接。

本发明进一步提出一种数字量输入状态自检方法，该数字量输入状态自检方法包括：

向急停元件的输入端注入第一频率信号；

通过两个第一频率信号注入电路向两个数字量输入电路的回路端分别注入不同频率的第二频率信号和第三频率信号；

分别获取所述两个数字量输入电路的输出端输出的信号数据并进行比对。

本发明进一步提出一种数字量输入状态自检装置，该数字量输入状态自检装置包括：

第一信号输入模块，向急停元件的输入端注入第一频率信号；

第二信号输入模块，通过两个第一频率信号注入电路向两个数字量输入电路的回路端分别注入不同频率的第二频率信号和第三频率信号；

信号获取模块，分别获取所述两个数字量输入电路的输出端输出的信号数据并进行比对；

判断模块，根据比对结果判断所述急停元件的短接状态。

本发明还提出一种可读存储介质，该可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时至少实现前述数字量输入状态自检方法。

本发明实施例提供的数字量输入状态自检电路，通过两个第一频率信号注入电路输入不同的频率信号以及向急停元件输入另外的频率信号，然后通过获取两个数字量输入电路输出的频率信号并进行比对，若两个频率信号不同则代表急停元件的两个信号出输端无短接现象，反之则存在短接现象，从而即可自动判断急停元件的两个信号输出端是否短接。

附图说明

图1为现有数字量输入电路接入急停开关的电路结构示意图；

图2为本发明中数字量输入状态自检电路一实施例的电路结构示意图；

图3为图2中所示数字量输入电路的结构示意图；

图4为图2中所示第一频率信号注入电路的结构示意图；

图5为本发明中数字量输入状态自检电路另一实施例的电路结构示意图；

图6为本发明中数字量输入状态自检方法一实施例的流程图；

图7为本发明中数字量输入状态自检装置一实施例的模块图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，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。

本发明提出一种数字量输入状态自检电路，如图2所示，用于检测急停元件10的短接状态，急停元件10上具有两个信号输出端和一个公共端，数字量输入状态自检电路包括两个数字量输入电路20和两个第一频率信号注入电路30，两个数字量输入电路20的输入端分别与两个信号输出端一一对应电连接，两个数字量输入电路20的回路端分别通过两个第一频率信号注入电路30与公共端(即0VDC)电连接。

在本实施例中，急停元件10和数字量输入电路20均可参照现有的形式进行布置，例如数字量输入电路20即可参照图3的方式进行布置。其中，数字量输入电路20的输入端即为光耦合器ISO83的阳极，数字量输入电路20的回路端即为光耦合器ISO83的阴极。本方案的主要改进点在于增加了分别与两个数字量输入电路20电连接的两个第一频率信号注入电路30，具体为第一频率信号注入电路30分别与数字量输入电路20和急停元件10的公共端电连接。此时，两个第一频率信号注入电路30分别用于输入不同的频率信号。其中，优选急停元件10为2NC型式急停开关。本实施例中，通过两个第一频率信号注入电路30输入不同的频率信号以及向急停元件10输入另外的频率信号，然后通过获取两个数字量输入电路20输出的信号数据并进行比对，若两个信号数据不同则代表急停元件10的两个信号出输端无短接现象，反之则存在短接现象，从而即可自动判断急停元件10的两个信号输出端是否短接。

在一较佳实施例中，如图4所示，第一频率信号注入电路30包括开关模块31，开关模块31分别与数字量输入电路20的回路端和公共端电连接。其中，开关模块31可为现有的MOS管、三极管Q46和继电器等，通过开关模块31的通断即可注入不同的频率信号。

在一较佳实施例中，如图4所示，优选第一频率信号注入电路30还包括与开关模块31电连接的处理模块32，从而便于通过处理模块32控制开关模块31通断的频率，以此来控制输入不同的频率信号。

在一较佳实施例中，如图5所示，优选开关模块31包括光耦合器ISO84和三极管Q46，光耦合器ISO84的阳极与处理模块32电连接，光耦合器ISO84的阴极接地处理，光耦合器ISO84的发射极与三极管Q46的基极电连接，光耦合器ISO84的集电极为电压输入端；三极管Q46的集电极与数字量输入电路20的回路端电连接，三极管Q46的发射极与公共端电连接。其中，光耦合器ISO84的集电极输入的电压为24V。本实施例中，处理模块32通过光耦合器ISO84来控制三极管Q46的通断，从而来控制注入数字量输入电路20的频率信号。

在一较佳实施例中，如图5所示，优选处理模块32包括具有五个针脚的信号缓冲器U147，信号缓冲器U147上的第一针脚空置；信号缓冲器U147上的第二针脚为控制信号输入端，且信号缓冲器U147上的第二针脚还通过第一电阻R1126接地处理；信号缓冲器U147上的第四针脚与光耦合器ISO84的阳极电连接，且信号缓冲器U147上的第四针脚还电连接有第二电阻；信号缓冲器U147上的第三针脚接地处理；信号缓冲器U147上的第五针脚为电压输入端。其中，第二针脚用于与上位机电连接，如电脑或MCU等，第一电阻R1126的阻值为4.7KΩ，用于当系统启动并且到达稳态之前，给信号缓冲器U147的第二针脚一个稳定的电平，不会导致误操作，第二电阻R1125的阻值为330Ω，且第二电阻R1125还与外部3.3V的电源电连接，用于当信号缓冲器U147没有信号输出时保证光耦合器ISO84处于工作状态，第五针脚输入的电压为3.3V。

在一较佳实施例中，如图5所示，优选第一频率信号注入电路30还包括第三电阻R1127，光耦合器ISO84的发射极通过第三电阻R1127与三极管Q46的基极电连接。其中，第三电阻R1127的阻值为12KΩ，用于限制三极管Q46的基极与发射极之间的电流，避免损坏。

在一较佳实施例中，如图5所示，优选第一频率信号注入电路30还包括第四电阻R1128，第四电阻R1128的两端分别电连接三极管Q46的基极和公共端。其中，第四电阻R1128的阻值为10KΩ，用于当光耦合器ISO84的输出由高变低时，将三极管Q46的基极电荷快速泄放，使三极管Q46快速关断。

在一较佳实施例中，优选急停元件10上还具有两个信号输入端，数字量输入状态自检电路还包括两个第二频率信号注入电路，两个第二频率信号注入电路分别与两个信号输入端一一对应电连接。其中，第二频率信号注入电路的具体结构参照上述第一频率信号注入电路30进行布置即可，在此不作详细说明，具体的不同点在于两个第二频率信号注入电路与急停元件10信号输入端电连接，从而通过注入不同的频率信号并根据两个数字量输入电路20输出的频率信号来检测急停元件10的两个信号输入端是否存在短接的情况。

基于上述数字量输入状态自检电路，如图6所示，本发明进一步提出一种数字量输入状态自检方法，该数字量输入状态自检方法包括：

步骤S10，向急停元件的输入端注入第一频率信号；

步骤S20，通过两个第一频率信号注入电路向两个数字量输入电路的回路端分别注入不同频率的第二频率信号和第三频率信号；

步骤S30，分别获取两个数字量输入电路的输出端输出的信号数据并进行比对；

步骤S40，根据比对结果判断急停元件的短接状态。

本实施例中，向急停元件的输入端注入的第一频率信号优选为脉冲信号自带的频率信号，而向两个数字量输入电路的回路端注入的第二频率信号和第三频率信号优选采用特定信号频率注入技术，从而可使两个数字量输入电路分别输出的信号数据，在正常情况下(即急停元件的两个信号输出端没有短接)，两个信号数据分别为第一频率信号+第二频率信号和第一频率信号+第三频率信号，且该两个数据信号为不等同状态，若在不正常情况下(即急停元件的两个信号输出端短接)，则两个数据信号为等同状态，以此即可自动判断急停元件的两个信号输出端的短接状态。

基于前述所提出的数字量输入状态自检方法，如图7所示，本发明还提出一种数字量输入状态自检装置，该数字量输入状态自检装置包括：

第一信号输入模块100，用于向急停元件的输入端注入第一频率信号；

第二信号输入模块200，用于通过两个第一频率信号注入电路向两个数字量输入电路的回路端分别注入不同频率的第二频率信号和第三频率信号；

信号获取模块300，用于分别获取两个数字量输入电路的输出端输出的信号数据并进行比对；

判断模块400，用于根据比对结果判断所述急停元件的短接状态。

基于前述所提出的数字量输入状态自检方法，本发明还提出一种数字量输入状态自检设备，该数字量输入状态自检设备包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行计算机程序时至少实现如图6所示的数字量输入状态自检方法中的各个步骤。

基于前述所提出的数字量输入状态自检方法，本发明还提出一种可读存储介质，该可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时至少实现如图6所示的数字量输入状态自检方法中的各个步骤。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。

Claims (13)

1.一种数字量输入状态自检电路，用于检测急停元件的短接状态，所述急停元件上具有两个信号输出端和一个公共端，其特征在于，所述数字量输入状态自检电路包括两个数字量输入电路和两个第一频率信号注入电路，两个所述数字量输入电路的输入端分别与两个所述信号输出端一一对应电连接，两个所述数字量输入电路的回路端分别通过两个所述第一频率信号注入电路与所述公共端电连接。

2.根据权利要求1所述的数字量输入状态自检电路，其特征在于，所述急停元件为2NC型式急停开关。

3.根据权利要求1所述的数字量输入状态自检电路，其特征在于，所述第一频率信号注入电路包括开关模块，所述开关模块分别与所述数字量输入电路的回路端和所述公共端电连接。

4.根据权利要求3所述的数字量输入状态自检电路，其特征在于，所述第一频率信号注入电路还包括与所述开关模块电连接的处理模块。

5.根据权利要求4所述的数字量输入状态自检电路，其特征在于，所述开关模块包括光耦合器和三极管，所述光耦合器的阳极与所述处理模块电连接，所述光耦合器的阴极接地处理，所述光耦合器的发射极与所述三极管的基极电连接，所述光耦合器的集电极为电压输入端；所述三极管的集电极与所述数字量输入电路的回路端电连接，所述三极管的发射极与所述公共端电连接。

6.根据权利要求5所述的数字量输入状态自检电路，其特征在于，所述处理模块包括具有五个针脚的信号缓冲器，所述信号缓冲器上的第一针脚空置；所述信号缓冲器上的第二针脚为控制信号输入端，且所述信号缓冲器上的第二针脚还通过第一电阻接地处理；所述信号缓冲器上的第四针脚与所述光耦合器的阳极电连接，且所述信号缓冲器上的第四针脚还电连接有第二电阻；所述信号缓冲器上的第三针脚接地处理；所述信号缓冲器上的第五针脚为电压输入端。

7.根据权利要求6所述的数字量输入状态自检电路，其特征在于，所述第一频率信号注入电路还包括第三电阻，所述光耦合器的发射极通过所述第三电阻与所述三极管的基极电连接。

8.根据权利要求5所述的数字量输入状态自检电路，其特征在于，所述第一频率信号注入电路还包括第四电阻，所述第四电阻的两端分别电连接所述三极管的基极和所述公共端。

9.根据权利要求3所述的数字量输入状态自检电路，其特征在于，所述开关模块为继电器。

10.根据权利要求2所述的数字量输入状态自检电路，其特征在于，所述急停元件上还具有两个信号输入端，所述数字量输入状态自检电路还包括两个第二频率信号注入电路，两个所述第二频率信号注入电路分别与两个所述信号输入端一一对应电连接。

11.一种数字量输入状态自检方法，应用于权利要求1至10任一项所述的数字量输入状态自检电路，其特征在于，包括：

向急停元件的输入端注入第一频率信号；

通过两个第一频率信号注入电路向两个数字量输入电路的回路端分别注入不同频率的第二频率信号和第三频率信号；

分别获取所述两个数字量输入电路的输出端输出的信号数据并进行比对；

根据比对结果判断所述急停元件的短接状态。

12.一种数字量输入状态自检装置，其特征在于，包括：

第一信号输入模块，用于向急停元件的输入端注入第一频率信号；

第二信号输入模块，用于通过两个第一频率信号注入电路向两个数字量输入电路的回路端分别注入不同频率的第二频率信号和第三频率信号；

信号获取模块，用于分别获取所述两个数字量输入电路的输出端输出的信号数据并进行比对；

判断模块，用于根据比对结果判断所述急停元件的短接状态。

13.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求11所述的数字量输入状态自检方法。

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