CN113759862A - 一种信号切换装置和信号控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种信号切换装置，用于核工业控制领域，包括：用于信号切换的切换单元(5)；用于接收切换指令的切换指令接口单元(1)；用于注入和/或回读测试信号的测试信号接口单元(2)；用于输入和/或输出现场信号的现场信号接口单元(3)；用于输入和/或输出系统信号的系统信号接口单元(4)，其中，切换指令接口单元(1)、测试信号接口单元(2)、现场信号接口单元(3)、系统信号接口单元(4)与切换单元(5)连接，切换单元(5)接收来自切换指令接口单元(1)的切换指令以实现来自测试信号接口单元(2)、现场信号接口单元(3)、系统信号接口单元(4)中的一个和/或多个接口单元的信号的切换。

Description

一种信号切换装置和信号控制方法

技术领域

本发明涉及核工业控制领域的控制系统，具体而言，涉及一种核工业控制领域的信号切换装置和信号控制方法。

背景技术

核工业控制领域中，控制系统通常需要具备维修旁通、定期试验、调试等功能，以验证控制系统的功能和性能。在进行维修旁通、定期试验、调试时，一般要用信号切换装置将控制系统与现场输入/输出的信号切断，以对控制系统进行维护；在维修结束后，需要将控制系统与现场输入/输出的信号导通，以实现控制系统的正常工作。

目前的核工业控制领域的信号切换装置一般采用单通道手动切换装置，该类切换装置的注入/回读接口为散接线，设备集成度不高，单个设备仅能实现几个通道的信号切换；且这种单通道手动切换装置需要切换开关逐个进行切换，切换效率低。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种信号切换装置，以解决现有信号切换装置切换效率低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种信号切换装置，包括：切换单元，切换单元用于信号切换；切换指令接口单元，切换指令接口单元用于接收切换指令；测试信号接口单元，测试信号接口单元用于注入和/或回读测试信号；现场信号接口单元，现场信号接口单元用于输入和/或输出现场信号；系统信号接口单元，系统信号接口单元用于输入和/或输出系统信号；

其中，切换指令接口单元、测试信号接口单元、现场信号接口单元、系统信号接口单元与切换单元连接，切换单元接收来自切换指令接口单元的切换指令以实现来自测试信号接口单元、现场信号接口单元、系统信号接口单元中的一个和/或多个接口单元的信号的切换。

以下是本发明对上述方案的进一步优化：

进一步的，测试信号接口单元、现场信号接口单元、系统信号接口单元的信号为多通道信号。

进一步的，切换单元接收来自切换指令接口单元的切换指令实现多个通道的信号切换。

进一步的，切换单元接收来自切换指令接口单元的切换指令实现来自测试信号接口单元和现场信号接口的多个通道信号的同时切换。多个信号通道同时切换提高了信号切换装置的切换效率，而且多个通道信号的同时切换，也降低了传统切换装置人为因素失误的风险。

进一步的，切换单元包括切换模块，切换模块执行每个通道线路的切换，切换模块包括第一切换逻辑器件和第二切换逻辑器件。

进一步的，第一切换逻辑器件根据切换指令接口单元的切换指令实现来自测试信号接口单元的测试信号和来自现场信号接口单元的现场信号的信号切换，以使测试信号接口单元的测试信号与系统信号接口单元的信号连通，或使现场信号接口单元的现场信号与系统信号接口单元的信号连通。

进一步的，第二切换逻辑器件将来自现场信号接口单元的现场信号设定在特定状态。从而保证了控制系统的系统功能正常、不会导致现场设备的误动作。

进一步的，切换单元还包括延时模块，延时模块使得切换输出配置模块先输出配置值，然后再切换来自测试信号接口单元的测试信号和来自现场信号接口单元的现场信号。保证了信号切换不会对现场设备造成扰动。

进一步的，用于输入和/或输出现场信号的现场信号接口单元的接口可作为现场信号的输入端或输出端。现场信号接口单元的通用设计降低了信号切换装置的开发和后续应用维护成本。

根据本发明的另一方面，提供了一种信号控制方法，信号切换装置接收切换指令，信号切换装置根据切换指令控制多通道信号的同时切换。

应用本发明的技术方案，有效减轻了通道切换的工作量，降低了人为因素失误风险；保证了控制系统输出处于安全状态，不会发生控制系统拒动或误动；且可以降低设备的开发和后续项目应用维护成本。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了传统的信号切换装置的结构示意图；

图2示出了根据本发明的信号切换装置的切换原理图；以及

图3示出了信号切换装置的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1：切换指令接口单元，2：测试信号接口单元，3：现场信号接口单元，4：系统信号接口单元；

5：切换单元，51：第一继电器，52：第二继电器，53：拨码开关，54：延时模块。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。术语“包括”在使用时表明存在特征，但不排除存在或增加一个或多个其他特征；“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

核工业控制项目如核电工程项目的控制系统在进行维修旁通、定期试验、调试时，需要用信号切换装置将控制系统与现场输入/输出的信号切断，以对控制系统进行维护。信号切换装置在进行信号切换时，需满足切换效率高的要求。

本发明的信号切换装置提供了一种多个通道同时切换的信号切换装置，即采用一个切换指令来实现多个通道信号的同时切换，从而能够避免如图1所示的传统切换装置不同通道信号通过切换开关逐个切换而造成的效率低下的问题，而且多个通道信号的同时切换，也降低了传统切换装置人为因素失误的风险。

如图2所示，本发明的信号切换装置包括切换信号的切换单元5、接收切换指令的切换指令接口单元1、注入和/或回读测试信号的测试信号接口单元2、输入和/或输出现场信号的现场信号接口单元3；输入和/或输出系统信号的系统信号接口单元4。其中，切换指令接口单元1、测试信号接口单元2、现场信号接口单元3及系统信号接口单元4与切换单元5连接。切换单元5接收来自切换指令接口单元1的切换指令，实现测试信号接口单元2的信号和现场信号接口单元3的信号的切换，即可实现测试信号接口单元2与系统信号接口单元4导通，或实现现场信号接口单元3与系统信号接口单元4导通；切换单元5接收来自切换指令接口单元1的切换指令也可以实现现场信号的状态的切换，即切换单元5接收来自切换指令接口单元1的切换指令，切换测试信号接口单元2、现场信号接口单元3、系统信号接口单元4中的一个和/或多个接口单元的信号。

图3是信号切换装置的结构示意图，测试信号接口单元2和系统信号接口单元4采用预制电缆，提高了系统集成度，避免了传统切换装置单通道、集成度不高的问题。

测试信号接口单元2和系统信号接口单元4的预制电缆为多芯预制电缆、现场信号接口单元3为多位数的端子排，即测试信号接口单元2注入和/或回读的测试信号为多通道测试信号、系统信号接口单元4输入和/或输出的系统信号为多通道系统信号、现场信号接口单元3输入和/或输出的现场信号为多通道现场信号。相应的，图2中显示的切换原理图中的切换单元5只是其中一个通道的切换单元5的原理图，也就是说信号切换装置具有由多个信号通道组成的多个切换单元5，这些切换单元5的原理图一致。本实施例中测试信号接口单元2和系统信号接口单元4的预制电缆为16芯，也可根据实际需求采用其他芯数的预制电缆；端子排采用16位端子排，也可根据实际需求采用其他位数的端子排，相应的信号切换装置具有16个信号通道，如果预制电缆的芯数、端子排位数等发生变化，信号切换装置的信号通道数量也会发生变化。

信号切换装置的测试信号接口单元2、现场信号接口单元3、系统信号接口单元4的为多芯预制电缆或多端子的端子排，但切换指令接口单元1采用快插连接器，如可采用DB25连接器，或者其他类型的快插连接器，且切换指令接口单元1只接收单一的切换指令。测试信号接口单元2和现场信号接口单元3的多个通道信号共用来自切换指令接口单元1的单一的切换指令。多个切换单元5接收切换指令实现多个通道信号的切换，如可以实现来自测试信号接口单元2和现场信号接口的多个通道信号的切换。因多个通道形成的多个切换单元5的共用一个切换指令，故能够实现多个通道信号的同时切换，从而提高的信号切换装置的切换效率。

如图2，信号切换装置的切换单元5包括切换模块，切换模块执行每个通道线路的切换。切换模块包括第一切换逻辑器件和第二切换逻辑器件，在实际应用中，切换模块可以包括3个切换逻辑器件或更多的切换逻辑器件。第一切换逻辑器件和/或第二切换逻辑器件可以采用继电器，也可以采用其他切换逻辑器件。第一切换逻辑器件对应的是第一继电器51，第二切换逻辑器件对应的是第二继电器52。其中第一继电器51为双刀双掷继电器，第一继电器51接收切换指令接口单元1的切换指令，切换测试信号接口单元2与系统信号接口单元4导通，或切换现场信号接口单元3与系统信号接口单元4导通，从而实现来自测试信号接口单元2的测试信号和来自现场信号接口单元3的现场信号之间的信号切换，以使测试信号接口单元2的测试信号与系统信号接口单元4的信号导通，或使现场信号接口单元3的现场信号与系统信号接口单元4的信号导通。

与第一继电器51并联的第二继电器52为单刀双掷继电器，将来自现场信号接口单元3的现场信号设定在特定状态，即在控制系统需要维修、定期试验或调试时，将控制系统与输入/输出的现场信号断开，在维修、定期试验或调试完成后，将控制系统与现场输入/输出的信号导通，从而保证了控制系统的系统功能正常、不会导致现场设备的误动作。

其中，第二继电器52控制现场信号的状态切换还可以配合切换输出配置模块以实现不同通道的不同的状态切换。控制系统的信号切换装置有多个信号通道，在控制系统中，不同的信号通道有着不同的状态设定需求，通过配置切换输出配置模块，可以将不同通道的现场信号的状态切换至不同的状态。切换输出配置模块采用两组或多组并联的切换输出配置器件，切换输出配置器件可以为拨码开关53或其他切换输出配置器件。拨码开关53支持模拟量信号或开关量信号，在模拟量信号或开关量信号的切换指令发出后，拨码开关53输出配置值0或1，控制不同通道的第二继电器52动作，从而将不同通道的现场信号设定在特定状态。本实施例中的拨码开关53为8位拨码开关，两个拨码开关53并联可控制16个通道中现场信号的状态，在实际应用中，拨码开关53可以根据实际需求采用不同位数的拨码开关53，以实现相应数量的通道信号切换。

因为拨码开关53配置0、1值需占用一定的时间，拨码开关53与第二继电器52串联，且第二继电器52与第一继电器51并联，为了防止两个并联回路的线路切换出现混乱，在第一继电器51回路中设置有延时模块54以实现切换指令信号的延时。延时模块54使得第二继电器52回路中的拨码开关53先输出配置值，然后第一继电器51回路中的双刀双掷继电器和第二继电器52回路中的单刀双掷继电器才进行切换，使得测试信号接口单元2与系统信号接口单元4导通，现场信号接口单元3与系统信号接口单元4断开，且现场信号处于信号闭合状态，从而能够防止现场设备的误动作；也可以使得现场信号接口单元3与系统信号接口单元4导通，测试信号接口单元2与系统信号接口单元4断开，且现场信号处于信号非闭合状态，避免了系统拒动的现象。即，延时模块54使得拨码开关53先输出配置值，然后再切换来自测试信号接口单元2的测试信号和来自现场信号接口单元3的现场信号，保证了信号切换不会对现场设备造成扰动。本发明的信号切换装置根据现场需求，设置现场信号正负端导通或断开，可用于4～20mA串联级联应用场景，保证控制系统试验时，不会对其他输入信号造成影响。

现场信号一般包括模拟量输出信号和开关量输出信号，而且根据现场需求，有时需要输入现场信号，有时需要输出现场信号。为了进一步降低信号切换装置的开发和后续应用维护成本，本发明的信号切换装置的现场信号接口单元3的端子采用统一的接口，该统一的接口可以接不同的信号线，可以作为现场信号的输入端，也可作为现场信号的输出端；同时也可以作为模拟量信号输入/输出端，或可作为开关信号输入/输出端。现场信号接口单元3的通用设计特征，实现了现场输入信号和现场输出信号的切换，也实现了模拟量信号和开关量信号的切换。

本发明的信号切换装置采用多通道同时切换方式，有效减轻了通道切换的工作量，降低了人为因素失误风险。结合上述信号切换装置，下面对本发明的信号控制方法进行介绍。

该信号控制方法包括以下步骤：

1)步骤1：信号切换装置接收控制系统发出的切换指令；

2)步骤2：信号切换装置输出配置模块的配置值，即信号切换装置通过拨码开关53将来自切换指令接口单元1的模拟量信号或开关量信号切换指令配置成高电平信号1或低电平信号0；

3)步骤3：信号切换装置输出配置模块的配置值后，信号切换装置同时切换多个通道的测试信号和现场信号；

4)步骤4：信号切换装置将多个通道的现场信号设定在信号闭合状态或信号非闭合状态。

对于上述的方法实施例，并不限于所描述的步骤顺序，依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。而且在实际应用中，以上各方法所涉及的动作并不一定是本发明所必须的。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明的信号切换装置采用多通道同时切换方式，有效减轻了通道切换的工作量，降低了人为因素失误风险；信号切换装置可根据现场需求将拨码开关53进行配置，可将现场信号设定在特定状态，以保证控制系统输出处于安全状态，不会发生控制系统拒动或误动；且信号切换装置的现场信号接口单元3采用通用设计，可以降低设备的开发和后续项目应用维护成本；信号切换装置的测试信号接口单元2采用预制电缆，便于拆装。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种信号切换装置，其特征在于，包括：切换单元(5)，所述切换单元(5)用于信号切换；切换指令接口单元(1)，所述切换指令接口单元(1)用于接收切换指令；测试信号接口单元(2)，所述测试信号接口单元(2)用于注入和/或回读测试信号；现场信号接口单元(3)，所述现场信号接口单元(3)用于输入和/或输出现场信号；系统信号接口单元(4)，所述系统信号接口单元(4)用于输入和/或输出系统信号；

其中，所述切换指令接口单元(1)、所述测试信号接口单元(2)、所述现场信号接口单元(3)、所述系统信号接口单元(4)与所述切换单元(5)连接，所述切换单元(5)接收来自所述切换指令接口单元(1)的切换指令以实现来自所述测试信号接口单元(2)、所述现场信号接口单元(3)、所述系统信号接口单元(4)中的一个和/或多个接口单元的信号的切换。

2.根据权利要求1所述的信号切换装置，其特征在于，所述测试信号接口单元(2)、所述现场信号接口单元(3)、所述系统信号接口单元(4)的信号为多通道信号。

3.根据权利要求2中任一项所述的信号切换装置，其特征在于，所述切换单元(5)接收来自所述切换指令接口单元(1)的所述切换指令实现所述多个通道的信号切换。

4.根据权利要求3所述的信号切换装置，其特征在于，所述切换单元(5)接收来自所述切换指令接口单元(1)的所述切换指令实现来自所述测试信号接口单元(2)和所述现场信号接口单元(3)的所述多个通道信号的同时切换。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的信号切换装置，其特征在于，所述切换单元(5)包括切换模块，所述切换模块执行每个通道线路的切换，所述切换模块包括第一切换逻辑器件和第二切换逻辑器件。

6.根据权利要求5所述的信号切换装置，其特征在于，所述第一切换逻辑器件根据所述切换指令接口单元(1)的所述切换指令实现来自所述测试信号接口单元(2)的所述测试信号和来自所述现场信号接口单元(3)的所述现场信号的信号切换，以使测试信号接口单元(2)的测试信号与所述系统信号接口单元(4)的信号连通，或使现场信号接口单元(3)的现场信号与所述系统信号接口单元(4)的信号连通。

7.根据权利要求5所述的信号切换装置，其特征在于，所述第二切换逻辑器件将来自所述现场信号接口单元(3)的现场信号设定在特定状态。

8.根据权利要求7所述的信号切换装置，其特征在于，所述切换单元(5)还包括延时模块(54)，所述延时模块(54)使得所述切换输出配置模块先输出配置值，然后再切换来自所述测试信号接口单元(2)的测试信号和来自所述现场信号接口单元(3)的现场信号。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的信号切换装置，其特征在于，用于输入和/或输出现场信号的所述现场信号接口单元(3)的接口可作为现场信号的输入端或输出端。

10.一种信号控制方法，其特征在于，权利要求1-4中任意一项所述的信号切换装置接收所述切换指令；所述信号切换装置根据所述切换指令控制多通道信号的同时切换。

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