CN114460834A - 电源装置、自动控制设备及控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电源装置、自动控制设备及控制方法，电源装置包括：电源电路的输出端用于与直流母线连接；安全电路与所述电源电路连接，所述安全电路用于获取急停信号并响应输出控制信号给所述电源电路，以控制所述电源电路的通断；通过电源电路的输出端与直流母线连接，应用电源装置时，将电源电路的输出端通过直流母线与负载装置例如自动控制设备中的驱动器连接，以使得电源装置能够实现供电功能，而安全电路与电源电路连接，安全电路用于获取急停信号并响应输出控制信号给电源电路，以控制电源电路的通断，从而提高电源装置的安全性，功能较丰富。

Description

电源装置、自动控制设备及控制方法

技术领域

本申请实施例涉及但不限于安全技术领域，尤其涉及一种电源装置、自动控制设备及控制方法。

背景技术

目前，对于自动控制设备，例如机器人而言，为了保证机器人的正常工作，通常会设置动力电源与机器人的驱动器连接。相关技术中，所采用的动力电源通常只能为机器人进行供电，功能较单一。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本发明实施例提供了一种电源装置、自动控制设备及控制方法，不仅能够实现供电功能，还能够加强安全性，功能较丰富。

第一方面，本发明实施例提供了一种电源装置，包括：

电源电路，所述电源电路的输出端用于与直流母线连接；

安全电路，与所述电源电路连接，所述安全电路用于获取急停信号并响应输出控制信号给所述电源电路，以控制所述电源电路的通断。

第二方面，本发明实施例提供了一种自动控制设备，包括如第一方面实施例所述的电源装置。

第三方面，本发明实施例提供了一种自动控制设备的控制方法，应用于如第二方面实施例所述的自动控制设备，所述自动控制设备的控制方法包括：

所述安全电路获取所述急停信号，并根据第一预设时间阈值、所述急停信号响应输出控制信号给所述电源电路，以控制所述电源电路的通断。

根据申请的上述实施例，至少具有如下有益效果：通过电源电路的输出端与直流母线连接，应用电源装置时，将电源电路的输出端通过直流母线与负载装置例如自动控制设备中的驱动器连接，以使得电源装置能够实现供电功能，而安全电路与电源电路连接，安全电路用于获取急停信号并响应输出控制信号给电源电路，以控制电源电路的通断，从而提高电源装置的安全性，功能较丰富。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明实施例的自动控制设备的结构示意图；

图2为本发明实施例的电源装置的结构示意图；

图3为本发明实施例的自动控制设备的控制方法的流程示意图；

图4为本发明实施例的自动控制设备的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

相关技术中，所采用的动力电源通常只能为机器人进行供电，功能较单一。

基于此，本发明实施例提供了一种电源装置、自动控制设备及控制方法，不仅能够实现供电功能，还能够加强安全性，功能较丰富。

可理解的是，目前在安全功能的标准下，多模块组合并不能提高安全功能等级，同时零散的组合成本均比较高，体积比较大，安装的复杂度要求也比较高，而本发明实施例的电源装置安装简便，出错的概率较低，体积容量也更小。

下面结合附图，对本申请实施例的方法作进一步阐述。

具体地，参照图1，第一方面，本发明实施例提供一种电源装置，包括电源电路和安全电路，电源电路的输出端用于与直流母线连接；安全电路与电源电路连接，安全电路用于获取急停信号并响应输出控制信号给电源电路，以控制电源电路的通断。

可以理解的是，本发明实施例通过电源电路的输出端与直流母线连接，应用电源装置时，将电源电路的输出端通过直流母线与负载装置例如自动控制设备中的驱动器连接，以使得电源装置能够实现供电功能，而安全电路与电源电路连接，安全电路用于获取急停信号并响应输出控制信号给电源电路，以控制电源电路的通断，从而提高电源装置的安全性，功能较丰富。

可以理解的是，电源电路可以为AC/DC电源电路。

具体地，电源电路包括电源模块，电源模块用于与直流母线连接，电源模块与安全电路连接，安全电路用于获取急停信号并响应输出控制信号给电源模块，以控制电源模块的通断。所设置的电源模块可用于实现供电功能。

一些实施例中，电源模块包括第一电池和第二电池。

可以理解的是，电源电路包括开关模块，电源模块通过开关模块用于与直流母线连接，开关模块与安全电路连接，安全电路用于获取急停信号并响应输出控制信号给开关模块，开关模块用于响应于控制信号以实现控制电源模块的通断。本发明实施例通过设置开关模块，以使得通过开关模块来实现对电源模块的通断。

一些实施例中，开关模块包括第一继电器开关K1、第二继电器开关K2、第一电感L19、和第二电感L20。

为了保证开关模块的正常使用，提高电源装置的安全性，本发明实施例的电源电路包括检测模块，开关模块和电源模块均通过检测模块连接安全电路，检测模块用于检测开关模块的开关状态并响应输出开关检测信号给安全电路，安全电路用于接收开关检测信号并响应输出第一报警信号。

一些实施例中，检测模块包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一光耦合器U1和第二光耦合器U2。

可以理解的是，检测模块用于检测开关模块的开关状态，当开关模块处于异常开关状态时，例如安全电路获取了急停信号并响应输出控制信号给开关模块，而开关模块未能响应于控制信号以控制电源模块的断开，此时，检测模块根据检测的开关模块的异常开关状态并响应输出异常开关检测信号给安全电路，以使得安全电路根据接收的异常开关检测信号，并响应输出第一报警信号，以便自动控制设备根据第一报警信号及时作出响应，例如根据第一报警信号发出警报声和/或开启警示灯，此外，工作人员还可在获知第一报警信号后及时采取措施，以保证自动控制设备的安全性。

具体地，安全电路包括逻辑模块，逻辑模块与开关模块连接，逻辑模块用于获取急停信号并响应输出控制信号给开关模块以及根据急停信号响应输出第二报警信号。

可以理解的是，通过设置逻辑模块来获取急停信号并响应输出控制信号给开关模块，以使得开关模块响应于控制信号以实现控制电源模块的通断，而逻辑模块还可根据急停信号响应输出第二报警信号，该第二报警信号用于表示电源装置获取到急停信号后通过逻辑模块作出的响应，而第一报警信号用于表示开关模块处于异常开关状态时，通过检测模块输出的异常开关检测信号给安全电路后，通过安全电路作出的响应。逻辑模块响应输出第二报警信号后，以便自动控制设备根据第二报警信号及时作出响应，例如根据第二报警信号发出警报声和/或开启警示灯，此外，工作人员还可在获知第二报警信号后及时采取措施，以保证自动控制设备的安全性。

一些实施例中，逻辑模块包括依次连接的第一逻辑模块和第二逻辑模块，第一逻辑模块与开关模块连接；第一逻辑模块用于获取急停信号并响应输出第一逻辑信号给第二逻辑模块以及响应输出控制信号给开关模块；第二逻辑模块用于接收第一逻辑信号并响应输出第二报警信号。

具体如图所示，通过所设置的第一逻辑模块，以便对急停信号作逻辑判断处理，以响应输出第一逻辑信号给第二逻辑模块以及响应输出控制信号给开关模块，开关模块响应于控制信号以实现控制电源模块的通断，通过所设置的第二逻辑模块，以便对第一逻辑信号作逻辑判断处理，以响应输出第二报警信号。

可以理解的是，开关模块包括至少两个开关单元，第一逻辑模块包括至少两个逻辑单元，开关单元与逻辑单元一一对应设置；至少两个逻辑单元分别用于获取急停信号，并分别响应输出第一逻辑信号给第二逻辑模块以及分别响应输出对应的控制信号给对应的开关单元，开关单元用于响应于对应的控制信号以实现控制电源模块的通断；第二逻辑模块用于接收来自至少两个逻辑单元的第一逻辑信号并响应输出第二报警信号。

通过设置至少两个逻辑单元，以使得至少两个逻辑单元分别获取急停信号，以便加强对整个电源装置的安全性，提高信号检测准确性，进而保证自动控制设备的安全。通过至少两路逻辑电路对急停信号作逻辑判断处理，并根据至少两路逻辑电路的判断结果，来实现对电源模块的通断以及及时预警，具体地，通过至少两个逻辑单元获取急停信号，并分别响应输出第一逻辑信号给第二逻辑模块以及分别响应输出对应的控制信号给对应的开关单元，所设置的至少两个开关单元，能够与逻辑单元一一对应设置，以使得开关单元能够响应于对应的控制信号以实现控制电源模块的通断，而第二逻辑模块接收来自至少两个逻辑单元的第一逻辑信号后，对至少两个第一逻辑信号作逻辑判断处理以响应输出第二报警信号。

一些实施例中，开关单元为继电器开关，通过设置继电器开关，增加逻辑电路的交互和监测，实现了低成本的安全功能。

一些实施例中，检测模块分别与至少两个开关单元连接，以使得检测模块分别检测至少两个开关单元的开关状态并响应输出开关检测信号给安全电路，而安全电路用于接收开关检测信号并响应输出第一报警信号。可以理解的是，当其中一个开关单元处于异常开关状态时，检测模块可根据检测的异常开关状态响应输出异常开关检测信号给安全电路。

可以理解的是，本发明实施例还可通过获取控制器的使能信号，来进一步实现对电源模块的通断以及及时预警。具体地，至少两个逻辑单元还分别用于获取来自控制器的使能信号，并分别根据对应的使能信号和急停信号响应输出第一逻辑信号给第二逻辑模块，以及分别响应输出对应的控制信号给对应的开关单元。

一些实施例中，逻辑单元对应的结构相同，开关单元对应的结构也相同。通过设置至少两个逻辑单元和至少两个开关单元，便于提高安全电路对电源电路的安全性。

可以理解的是，电源装置包括指示灯电路，指示灯电路与第二逻辑模块连接，指示灯电路用于响应第二报警信号。通过设置指示灯电路，以便指示灯电路响应于第二报警信号，例如，指示灯电路包括若干LED灯，当指示灯电路接收到第二报警信号时，LED灯亮起，以表示此时的电源装置获取到急停信号，需要及时控制电源模块的断开，以保证电源装置的安全性。另一些实施例中，指示灯电路还可响应于第一报警信号，此时指示灯电路中LED灯亮起，以表示此时的开关模块存在异常，以便提醒工作人员进行维修检查。响应于第一报警信号的LED灯与响应于第二报警信号的LED灯的工作方式可设置为不同，例如LED灯亮起的颜色不同，或亮起的频率不同等，可根据实际情况设置，本申请对此不作具体限定。

可以理解的是，电源装置包括整流电路，电源电路的输入端通过整流电路分别用于与零线、火线连接，整流电路用于将输入的交流电能整流为直流电能。通过设置整流电路，以便对输入的交流电能整流为直流电能，通过在电源电路和零线、火线之间设置整流电路，以使得整流电路滤除脉动直流电压中的交流成分。

例如参照图2，整流电路包括桥式整流器，桥式整流器由多只整流二极管作桥式连接，通过桥式整流器，将交流电转变为直流电，以实现向电源模块充电。

可以理解的是，电源装置包括滤波电路，电源电路的输出端用于通过滤波电路连接负载装置，滤波电路用于对电源电路输出的输出电压进行滤波。通过设置滤波电路，以便对电源电路输出的输出电压进行滤波，以尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留直流成分，使输出电压的纹波系数降低，使电压波形变得比较平滑。

例如滤波电路包括滤波电容，滤波电容用于滤除交流成分，使输出的输出电压的波形更平滑。

可以理解的是，电源装置包括电压泄放电路，电压泄放电路连接于滤波电路与负载装置之间，电压泄放电路用于电源电路断电后将滤波电路存储的电压进行泄放。由于本发明实施例的电源装置在电源电路的输出端加有滤波电路，例如连接较大的滤波电容，在电源电路断电后，滤波电容上的电压不是立即降低，而是通过负载装置例如自动控制设备中的驱动器进行放电而慢慢降低，因此，通过在滤波电路与负载装置之间设置电压泄放电路，以便在电源电路断电后将滤波电路存储的电压进行泄放，以使得电源装置不带电，以便电路的检修和调试。

例如参照图1、图2，电压泄放电路包括泄放电阻R5，当电源装置通电后正常工作时，泄放电阻R5基本上不起作用，当电源电路断电时，泄放电阻R5实现将滤波电路存储的电压进行泄放，即在电源电路断电后的很短时间内，起快速泄放滤波电路例如滤波电容中残留电荷的作用。

如图2所示，电压泄放电路用于接收Soft_Brk信号，以实现电源电路断电后将滤波电路存储的电压进行泄放。具体地，Soft_Brk信号表示软件控制刹车泄放的输入(也可不使用)。本发明实施例的电源装置支持软件主动进行刹车泄放，以对泄放做提前预测控制。而所设置的硬件刹车泄放即本发明实施例的外接泄放电阻R5是作最后的保护，在软件失效的时候可通过泄放电阻R5做第二道保护措施，以有效保证电源装置的安全性。

第二方面，本发明实施例提供了一种自动控制设备，包括如第一方面实施例所述的电源装置。

需说明的是，本发明的电源装置实施例的内容均适用于本自动控制设备的实施例，本自动控制设备的实施例所具体实现的功能与上述电源装置实施例相同，并且达到的有益效果与上述电源装置达到的有益效果也相同，在此不再赘述。

可以理解的是，参照图1，本发明实施例的电源装置可以应用到自动控制设备中。电源电路可以为AC/DC电源电路，电源电路与安全电路连接，控制信号为Ctr1和/或Ctr2，电源装置与若干个驱动器例如驱动器Driver_B、驱动器Driver_C等之间共用直流母线，即电源电路的输出端与直流母线连接，若干个驱动器均与直流母线连接。控制器Control_A获取急停信号并响应输出使能信号Pwr_en给安全电路。图1中，RTN表示实时以太网总线，可以扩展多个驱动器级联；220Vac_in表示220V交流电输入，310Vdc表示310V直流电，24dc表示24V直流电，Estop1表示第一急停信号Estop1，Estop2表示第二急停信号Estop2，R5表示泄放电阻，LAN表示网络接口，控制器Control_A通过网络接口与外部设备实现通信。

可以理解的是，自动控制设备包括控制器，控制器用于获取急停信号并响应输出使能信号给安全电路，安全电路用于获取急停信号以及获取来自控制器的使能信号，并根据急停信号和使能信号响应输出控制信号给电源电路，以控制电源电路的通断。本发明实施例的自动控制设备包括控制器，通过控制器获取急停信号并响应输出使能信号给安全电路，一些实施例中，安全电路通过获取急停信号以及获取来自控制器的使能信号，并根据急停信号和使能信号响应输出控制信号给电源电路，以控制电源电路的通断。

另一些实施例中，通过至少两个逻辑单元分别用于获取来自控制器的使能信号，并分别根据对应的使能信号和急停信号响应输出第一逻辑信号给第二逻辑模块，以及分别响应输出对应的控制信号给对应的开关单元。

可以理解的是，自动控制设备还包括驱动器，控制器用于获取急停信号并响应输出减速信号给驱动器，驱动器用于接收减速信号并根据减速信号驱动自动控制设备进行减速。本发明实施例的控制器在获取急停信号后还将响应输出减速信号给驱动器，以使得负载装置如自动控制设备中的驱动器根据减速信号驱动自动控制设备进行减速，以保证整个自动控制设备的安全性，以便工作人员进行维护。一些实施例中，自动控制设备可以为机器人，本申请对此不作具体限定。

可以理解的是，参照图1，自动控制设备还包括逻辑电源装置，逻辑电源装置用于供电给控制器。具体地，逻辑电源装置可以为AC/DC逻辑电源装置，其输入端用于连接220V交流电，逻辑电源装置的输出端与控制器Control_A连接。具体地，220V交流电输入至逻辑电源装置并经逻辑电源装置电压转换处理以输出24V直流电给控制器Control_A。通过设置逻辑电源装置，以便于通过逻辑电源装置为控制器供电。而本发明第一方面实施例的电源装置作为动力电源装置，以便于为自动控制设备中的驱动器进行供电，且本发明第一方面实施例的电源装置的安全性较高。

本发明一个实施例还提供了一种自动控制设备的控制方法，应用于如第二方面实施例的自动控制设备，参照图3，自动控制设备的控制方法包括：

步骤S100、安全电路获取急停信号，并根据第一预设时间阈值、急停信号响应输出控制信号给电源电路，以控制电源电路的通断。

具体地，本发明实施例设置第一预设时间阈值，例如1秒，在安全电路获取到急停信号并开始计时，经过第一预设时间阈值，例如1秒后，再根据急停信号响应输出控制信号给电源电路，以控制电源电路的通断。在其他实施例中，第一预设时间阈值还可以为其他数值，而不局限于本发明实施例，对此不再赘述。

需说明的是，本发明自动控制设备实施例的内容均适用于本自动控制设备的控制方法实施例，本自动控制设备的控制方法实施例所具体实现的功能与上述自动控制设备实施例相同，并且达到的有益效果与上述自动控制设备达到的有益效果也相同，在此不再赘述。

可以理解的是，参照图4，自动控制设备还包括控制器和驱动器，自动控制设备的控制方法包括：

步骤S200、控制器获取急停信号并根据急停信号响应输出减速信号给驱动器；

步骤S300、驱动器接收减速信号，并在第二预设时间阈值内根据减速信号驱动自动控制设备进行减速；其中，第二预设时间阈值小于第一预设时间阈值。

通过设置第一预设时间阈值，便于自动控制设备中其他装置例如控制器具有足够时间作出响应，如控制器获取急停信号并根据急停信号响应输出减速信号给驱动器，而在第一预设时间阈值内，电源装置并未作出任何处理，从而减少电源电路瞬时断开时造成的对自动控制设备的影响，保证安全性。而驱动器接收减速信号后，并在第二预设时间阈值内，例如第二预设时间阈值为0.7s至0.8s之间，即在0.7s至0.8s内根据减速信号驱动自动控制设备进行减速，之后，安全电路再根据第一预设时间阈值、急停信号响应输出控制信号给电源电路，以控制电源电路的通断。本发明实施例能够有效保证自动控制设备的安全性。在其他实施例中，第二预设时间阈值还可以为其他数值，而不局限于本发明实施例，对此不再赘述。

以具体实施例描述本发明实施例的电源装置、自动控制设备及控制方法。

本发明实施例的电源装置包括电源电路和安全电路，电源电路的输出端用于与直流母线连接；安全电路与电源电路连接，安全电路用于获取急停信号并响应输出控制信号给电源电路，以控制电源电路的通断。

参照图2，一些实施例中，电源电路包括第一继电器开关K1、第二继电器开关K2、第一电感L19、第二电感L20、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电池、第二电池、第一光耦合器U1和第二光耦合器U2，安全电路的第一输出端与第一电感L19的一端连接，第一电感L19的另一端连接第一电源即24V电源，第二电感L20的一端连接于第一电感L19的另一端和第一电源之间，安全电路的第二输出端与第二电感L20的另一端连接，第一继电器开关K1的常开端通过第一电阻R1连接至第一光耦合器U1中发光二极管的阳极，第一继电器开关K1的公共端和第一继电器开关K1的常闭端均用于连接直流母线，第一电池的正极连接至整流电路与第二继电器开关K2的公共端之间，第一电池的负极连接至第二光耦合器U2中发光二极管的阴极，第二电池的正极连接至整流电路与第一继电器开关K1的公共端之间，第二电池的负极连接至第一光耦合器U1中发光二极管的阴极，第二继电器开关K2的常开端通过第二电阻R2连接至第二光耦合器U2中发光二极管的阳极，第二继电器开关K2的公共端和第二继电器开关K2的常闭端均用于连接直流母线，第一光耦合器U1中光敏三极管的集电极和第二光耦合器U2中光敏三极管的集电极均连接第二电源即12V电源，第一光耦合器U1中光敏三极管的发射极通过第四电阻R4接地，第二光耦合器U2中光敏三极管的发射极通过第三电阻R3接地，安全电路的第二输出端与第二电感L20的另一端连接。

可以理解的是，逻辑模块包括依次连接的第一逻辑模块和第二逻辑模块，其中，开关模块包括至少两个开关单元，第一逻辑模块包括至少两个逻辑单元，至少两个逻辑单元分别用于获取急停信号，并分别响应输出第一逻辑信号给第二逻辑模块以及分别响应输出对应的控制信号给对应的开关单元，开关单元用于响应于对应的控制信号以实现控制电源模块的通断；第二逻辑模块用于接收来自至少两个逻辑单元的第一逻辑信号并响应输出第二报警信号。

一些实施例中，具体地，参照图2，第一逻辑模块包括两个逻辑单元，即第一逻辑单元和第二逻辑单元。第一逻辑单元的第一输入端用于获取第一急停信号Estop1，第一逻辑单元的第二输入端用于获取来自控制器的使能信号Pwr_en，第二逻辑单元的第一输入端用于获取第二急停信号Estop2，第二逻辑单元的第二输入端用于获取来自控制器的使能信号Pwr_en，即通道1为第一逻辑单元，通道2为第二逻辑单元；第一逻辑单元的第一输出端与第二逻辑模块的第一输入端连接，第二逻辑单元的第一输出端与第二逻辑模块的第二输入端连接，第一逻辑单元的第二输出端与第一电感L19的一端连接，第二逻辑单元的第二输出端与第二电感L20的另一端连接，第一逻辑单元的第二输出端用于根据第一急停信号Estop1响应输出第一控制信号Ctr1给电源电路，以控制第一继电器开关K1的开启，第二逻辑单元的第二输出端用于根据第二急停信号Estop2响应输出第二控制信号Ctr2给电源电路，以控制第二继电器开关K2的开启；第二逻辑模块的输出端用于根据第一急停信号Estop1和第二急停信号Estop2响应输出报警信号，例如响应输出第一报警信号和/或第二报警信号。

参照图2，第一逻辑单元包括第一延时器T1、第一触发器D1、第一与门L1、第一异或门L7、第二异或门L9、第二与门L2、第一非门P1、第二非门P2、第五非门P5、第一电容C1和第二电容C2，第一延时器T1的输入端用于获取第一急停信号Estop1，第一延时器T1的输出端与第一触发器D1的第一输入端连接，第二非门P2的输入端用于获取来自控制器的使能信号Pwr_en，第二非门P2的输出端与第一触发器D1的第二输入端连接，第一非门P1的输入端连接于第一延时器T1的输出端与第一触发器D1的第一输入端之间，第一非门P1的输入端还连接于第一与门L1的第一输入端，第一非门P1的输出端与第一触发器D1的第二输入端连接，第一触发器D1的第一输出端与第一与门L1的第二输入端连接，第一触发器D1的第二输出端接地，第二逻辑单元与第一与门L1的第二输入端连接，第二逻辑单元还与第一与门L1的第三输入端连接，第一与门L1的第四输入端与第二异或门L9的第一输入端连接，第二非门P2的输出端还连接于第一与门L1的第四输入端与第二异或门L9的第一输入端之间，第二异或门L9的第二输入端通过第四电阻R4接地，第二与门L2的第一输入端与第二逻辑单元连接，第一与门L1的输出端与第二与门L2的第二输入端连接，第二与门L2的第三输入端与第二与门L2的第四输入端并联连接至第三电源，第二与门L2的输出端与第五非门P5的输入端连接，第五非门P5的输出端与第一电感L19的一端连接，第一异或门L7的第一输入端通过第四电阻R4接地，第一异或门L7的第二输入端连接于第二与门L2的输出端与第五非门P5的输入端之间，第一异或门L7的输出端与第二逻辑模块的第一输入端连接，第二逻辑模块的第三输入端连接于第一非门P1的输入端与第一触发器D1的第一输入端之间，第一电容C1的一端连接于第一异或门L7的输出端与第二逻辑模块的第一输入端(例如第五与门L5的第一输入端即A端)之间，第一电容C1的另一端接地。

第二逻辑模块包括第五与门L5和第六与门L6，第五与门L5的第一输入端与第一逻辑单元中第一异或门L7的输出端连接，第五与门L5的第二输入端与第二逻辑单元中第三异或门L8的输出端连接，第五与门L5的第三输入端连接于第一逻辑单元中第一非门P1的输入端与第一触发器D1的第一输入端之间，第五与门L5的第四输入端连接于第二逻辑单元中第三非门P3的输入端与第二触发器D2的第一输入端之间，第五与门L5的输出端与第六与门L6的第三输入端连接，第六与门L6的第一输入端通过第一逻辑单元中第二电容C2接地，第六与门L6的第二输入端通过第二逻辑单元中第三电容C3接地，第六与门L6的第四输入端与第四电源即VDD电源连接，第六与门L6的输出端用于响应输出报警信号，即安全状态输出。

可以理解的是，第一逻辑单元和第二逻辑单元对应的结构相同。具体地，第二逻辑单元包括第三延时器T3、第二触发器D2、第三与门L3、第三异或门L8、第四异或门L10、第四与门L4、第三非门P3、第四非门P4、第六非门P6、第三电容C3和第四电容C4，原理与第一逻辑单元相同，本发明实施例对此不再赘述。可以理解的是，

本发明实施例的电源装置根据安全功能的规范要求、分立电子原器件的前提下，使用开关单元如继电器开关的三触点功能(常开点、常闭点和中间切换点)，增加逻辑电路的交互和监测，实现了低成本的安全功能。且电源装置的尺寸较小，采用合理的PCB叠层，实现对强弱电的隔离，能够有效增加安全功能也不增加体积。

本发明实施例的安全功能：

定义，急停状态(以Estop表示)：

正常信号：Estop＝0(低电平)，表示未触发急停；急停信号：Estop＝1(高电平或开路)，表示触发急停；

定义，使能状态(以Pwr_en表示)：

使能信号：Pwr_en＝0(低电平)，表示使能电源装置上电；Pwr_en＝1(高电平或开路)，表示此时禁使能，需关闭电源装置掉电；

具体地，在电源装置上电前排查；电源装置上电后，自动控制设备的系统自查，此时的急停状态为：释放正常信号即Estop＝0；自动控制设备的控制器控制电源装置中的安全电路上电使能，即释放使能信号Pwr_en＝0。此时系统运行，自动控制设备例如机器人动作。

可以理解的是，本发明实施例的电源装置可以为直流母线电源装置，具体为3kW。

本发明实施例的触发急停：

自动控制设备例如机器人运行过程中，发生事故，工作人员按下急停按钮，同一时刻，电源装置即直流母线电源装置、控制器、驱动器同时检测到急停信号，本发明实施例以系统释放两个急停信号，具体为第一急停信号Estop1、第二急停信号Estop2，以及电源装置设置两路逻辑电路为例：

针对0类停止：

电源装置中的两个逻辑单元分别获取第一急停信号Estop1、第二急停信号Estop2，此时第一延时器T1、第二延时器T2立即输出低电平；与此同时，控制器获取第一急停信号Estop1和第二急停信号Estop2，会立即中断所有运动指令，并响应输出减速信号给驱动器，该减速信号也可以为抱闸/刹车指令；与此同时，驱动器会立即关断PWM波，并响应输出抱闸/刹车信号给电机，电机开始依靠摩擦自由不可控刹车。

针对1类停止：

电源装置中的两个逻辑单元分别获取第一急停信号Estop1、第二急停信号Estop2后开始计时，此时的计时时间T＜第一预设时间阈值Td(可通过硬件设定，例如1s)，即在第一预设时间阈值Td内电源装置不做任何处理；与此同时，控制器获取急停信号后开始强制快速减速，可理解的是，通常该快速减速时间在0.5s左右，之后再响应输出减速信号给驱动器，该减速信号也可以为抱闸/刹车指令，控制器还将响应输出使能信号给电源装置，以迫使电源装置电源禁使能。与此同时，驱动器开始计时，计时时间T＜第二预设时间阈值Td1(可通过FPGA设定，例如0.7s至0.8s之间)，在计时过程中，即在第二预设时间阈值Td1内，驱动器接收控制器发出的减速信号，并根据减速信号响应输出抱闸/刹车信号给电机，以驱动电机进行减速，之后对电机抱闸刹车。

可以理解的是，本发明实施例的1类停止中，电源装置采用了计时但最可靠(纯硬件)，使得驱动器(FPGA)和控制器(软件)能够更好实现急减速刹车抱闸，降低安全事故。

在触发急停之后，可通过专家/工作人员排查，然后再释放急停信号，自动控制设备的系统重新使能电源装置(必须先Pwr_en＝1，再Pwr_en＝0)，即急停信号释放后，Pwr_en必须由1→0的跳变，电源装置才能正常上电，之后自动控制设备的系统恢复正常，开始工作。

本发明实施例的电路原理：

以第一路逻辑电路即第一逻辑单元分析本发明实施例，第二路逻辑电路即第二逻辑单元原理相同。

可以理解的是，自动控制设备例如机器人准备启动运行，此时Estop1/Estop2＝1，Pwr_en＝1或0；

按下急停按钮，释放急停信号，此时：

第一延时器T1：F＝1(立即生效，触发急停信号后才会开始计时)；

第一触发器D1：输入：R＝0(不复位)，D＝1，C＝0或1；第一触发器D1输出：Q＝0(保持)；

第一与门L1：输入：A＝1，B＝0，C＝0(第二路逻辑电路即通过第二逻辑单元监测)，D＝0或1；第一与门L1输出：F＝0；

第一异或门L7/第二异或门L9：输入：继电器开关状态分别和控制逻辑、Pwr_en匹配；第一异或门L7/第二异或门L9输出：1；

安全状态：输入：第五与门L5和第六与门L6全部为1；第五与门L5和第六与门L6分别输出：F＝1(无报警)；

第二与门L2：输入：A＝1，B＝L1_F＝0，C＝D＝1；第二与门L2输出：F＝0；

继电器开关状态：输入：Ctr1＝1；输出：断开。

可以理解的是，系统上电(Pwr_en＝0)；需说明的是，当Pwr_en在Estop释放后已经是Estop＝0，则必须先禁使能Pwr_en＝1，然后再使能Pwr_en＝0，此时：

第一触发器D1：输入：R＝0(不复位)，D＝1，C＝0→1(上升沿)；第一触发器D1输出：Q＝1；

第一与门L1：输入：A＝1，B＝1，C＝1(第二路逻辑电路即通过第二逻辑单元监测)，D＝1；第一与门L1输出：F＝1；

第一异或门L7/第二异或门L9：输入：继电器开关状态分别和控制逻辑、Pwr_en匹配；第一异或门L7/第二异或门L9输出：1；

安全状态：输入：第五与门L5和第六与门L6全部为1；第五与门L5和第六与门L6分别输出：F＝1(无报警)；

第二与门L2：输入：A＝1，B＝L1_F＝1，C＝D＝1；第二与门L2输出：F＝1；

继电器开关状态：输入：Ctr1＝0；输出：闭合。

可以理解的是，通过在第一异或门L7、第二异或门L9、第三异或门L8以及第四异或门L10输出加电容(对应第一电容C1、第二电容C2、第四电容C4以及第三电容C3)滤波，是为了满足继电器开关状态和控制逻辑、Pwr_en进行匹配。

可以理解的是，当自动控制设备例如机器人工作运行过程中，按下急停按钮，释放急停信号，此时，Estop1/Estop2＝1，Pwr_en＝0，第一延时器T1：延时器开始延时计数，第一延时器T1输出：F＝1(保持)；其他所有逻辑状态：输出：保持不变。

可以理解的是，针对本发明实施例的0类停止，将直接跳过延时；

在延时Td过程中：控制器规划自动控制设备如机器人减速以及刹车抱闸，驱动器接收减速信号，实现减速和刹车抱闸；

在延时Td之后：第一延时器T1：F＝0(触发电源装置的急停逻辑)；

第一触发器D1：输入：R＝1(复位)，D＝0，C＝1；第一触发器D1输出：Q＝0；

第一与门L1：输入：A＝0，B＝0，C＝0(第二路逻辑电路即通过第二逻辑单元监测)，D＝1；第一与门L1输出：F＝0；

第一异或门L7/第二异或门L9：输入：继电器开关状态分别和控制逻辑、Pwr_en不匹配；第一异或门L7/第二异或门L9输出：0；

安全状态：输入：第五与门L5_A或第六与门L6_A至少一组输入为0；第五与门L5和第六与门L6分别输出：F＝0(报警)；

第二与门L2：输入：A＝0，B＝L1_F＝0，C＝D＝1；第二与门L2输出：F＝0；

继电器开关状态：输入：Ctr1＝1；输出：断开。

可以理解的是，自动控制设备的系统控制运行，控制器输出使能信号：Pwr_en＝0(使能信号)，Estop1/Estop2＝1，此时：

第一触发器D1：输入：R＝1(复位)，D＝0，C＝0→1(上升沿)；第一触发器D1输出：Q＝0；

第一与门L1：输入：A＝0，B＝0，C＝0(第二路逻辑电路即通过第二逻辑单元监测)，D＝1；第一与门L1输出：F＝0；

第一异或门L7/第二异或门L9：输入：继电器开关状态分别和控制逻辑、Pwr_en不匹配；第一异或门L7/第二异或门L9输出：0；

安全状态：输入：第五与门L5_A或第六与门L6_A至少一组输入为0；第五与门L5和第六与门L6分别输出：F＝0(报警)；

第二与门L2：输入：A＝0，B＝L1_F＝0，C＝D＝1；第二与门L2输出：F＝0；

继电器开关状态：输入：Ctr1＝1；输出：断开。

可以理解的是，通过在第一异或门L7、第二异或门L9、第三异或门L8以及第四异或门L10输出加电容(对应第一电容C1、第二电容C2、第四电容C4以及第三电容C3)滤波，是为了满足继电器开关状态和控制逻辑、Pwr_en进行匹配。

可以理解的是，继电器开关状态即第一继电器开关K1、第二继电器开关K2对应的继电器开关状态。

可以理解的是，参照图2，自第六与门L6的F输出端，可输出安全状态。其中，Safe_fbk信号表示安全状态输出反馈，即本发明实施例的电源装置中，当安全电路发生安全事件或电路发生安全故障，则输出报警信号(如第一报警信号和/或第二报警信号)对应的信号指示；Safe_led信号表示指示灯信号反馈，例如，本发明实施例的指示灯电路与第二逻辑模块中的第六与门L6的F输出端连接，指示灯电路可用于接收并响应第二报警信号，当Safe_led信号为第二报警信号时，响应于第二报警信号以控制指示灯电路中LED灯亮起。

综上所述，相关技术中，通常使用两点接触的开关，只能实现Cat-2，这种架构的安全级别不高(一般只能实现PLc)，现在工控行业一般要求PLd，而本发明实施例采用继电器开关的三触点功能，在需要满足使用Cat-3的架构的情况下，三触点的继电器开关在较低的成本下，能够实现输出状态的有效检测。

此外，本发明实施例的刹车泄放功能支持软硬件双输入控制，即软件泄放：可接受外部控制器或其它主机设备预测刹车的动作，提前规划刹车控制；硬件泄放：当软件泄放失效或失灵，硬件能够监测直流母线电压，并自动泄放过压，保护产品本身和其它电机负载不易损坏。

相关技术中的驱动器的电源通常为：电源(AC转DC)+逆变器(DC转AC)集成在一起，如果有5个轴，则需要5个电压泄放电路，进而需要5个电源+5个逆变器+5个电压泄放电路。此外，相关技术中没有集成安全模块，需另外在外部增加安全模块。而本发明实施例能够实现电源共用(AC转DC 310V)，通过将电源模块共用挂在总线上，实现1个电源+1个电压泄放电路例如泄放电阻+1个安全电路，面向N个逆变器。本发明实施例的电源装置小巧，节省空间，利于驱控一体。

相关技术中的220V交流电输入进来，310V直流电就直接上电输出了，而本发明实施例的控制器和电源装置之间有个使能信号，本发明实施例通过电源装置使能，以使控制器能控制电源装置是否输出310V直流。

与相关技术相比，本发明实施例能够将供电功能、安全功能、泄放功能集成于一体，实现了低成本小尺寸的安全功能模块，对于用户使用空间限制更小，更容易安装，并满足了产品的安全功能。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。

Claims (19)

1.一种电源装置，其特征在于，包括：

电源电路，所述电源电路的输出端用于与直流母线连接；

安全电路，与所述电源电路连接，所述安全电路用于获取急停信号并响应输出控制信号给所述电源电路，以控制所述电源电路的通断。

2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述电源电路包括电源模块，所述电源模块用于与直流母线连接，所述电源模块与所述安全电路连接，所述安全电路用于获取急停信号并响应输出控制信号给所述电源模块，以控制所述电源模块的通断。

3.根据权利要求2所述的电源装置，其特征在于，所述电源电路包括开关模块，所述电源模块通过所述开关模块用于与所述直流母线连接，所述开关模块与所述安全电路连接，所述安全电路用于获取急停信号并响应输出控制信号给所述开关模块，所述开关模块用于响应于所述控制信号以实现控制所述电源模块的通断。

4.根据权利要求3所述的电源装置，其特征在于，所述电源电路包括检测模块，所述开关模块和所述电源模块均通过所述检测模块连接所述安全电路，所述检测模块用于检测所述开关模块的开关状态并响应输出开关检测信号给所述安全电路，所述安全电路用于接收所述开关检测信号并响应输出第一报警信号。

5.根据权利要求3所述的电源装置，其特征在于，所述安全电路包括逻辑模块，所述逻辑模块与所述开关模块连接，所述逻辑模块用于获取急停信号并响应输出控制信号给所述开关模块以及根据所述急停信号响应输出第二报警信号。

6.根据权利要求5所述的电源装置，其特征在于，所述逻辑模块包括依次连接的第一逻辑模块和第二逻辑模块，所述第一逻辑模块与所述开关模块连接；所述第一逻辑模块用于获取急停信号并响应输出第一逻辑信号给所述第二逻辑模块以及响应输出控制信号给所述开关模块；所述第二逻辑模块用于接收所述第一逻辑信号并响应输出所述第二报警信号。

7.根据权利要求6所述的电源装置，其特征在于，所述开关模块包括至少两个开关单元，所述第一逻辑模块包括至少两个逻辑单元，所述开关单元与所述逻辑单元一一对应设置；至少两个所述逻辑单元分别用于获取急停信号，并分别响应输出第一逻辑信号给所述第二逻辑模块以及分别响应输出对应的控制信号给对应的所述开关单元，所述开关单元用于响应于对应的控制信号以实现控制所述电源模块的通断；所述第二逻辑模块用于接收来自至少两个所述逻辑单元的第一逻辑信号并响应输出所述第二报警信号。

8.根据权利要求7所述的电源装置，其特征在于，至少两个所述逻辑单元还分别用于获取来自控制器的使能信号，并分别根据对应的所述使能信号和所述急停信号响应输出第一逻辑信号给所述第二逻辑模块，以及分别响应输出对应的控制信号给对应的所述开关单元。

9.根据权利要求7或8所述的电源装置，其特征在于，所述逻辑单元对应的结构相同，所述开关单元对应的结构也相同。

10.根据权利要求6至8任一项所述的电源装置，其特征在于，所述电源装置包括指示灯电路，所述指示灯电路与所述第二逻辑模块连接，所述指示灯电路用于响应所述第二报警信号。

11.根据权利要求1至8任一项所述的电源装置，其特征在于，所述电源装置包括整流电路，所述电源电路的输入端通过所述整流电路分别用于与零线、火线连接，所述整流电路用于将输入的交流电能整流为直流电能。

12.根据权利要求1至8任一项所述的电源装置，其特征在于，所述电源装置包括滤波电路，所述电源电路的输出端用于通过所述滤波电路连接负载装置，所述滤波电路用于对所述电源电路输出的输出电压进行滤波。

13.根据权利要求12所述的电源装置，其特征在于，所述电源装置包括电压泄放电路，所述电压泄放电路连接于所述滤波电路与所述负载装置之间，所述电压泄放电路用于所述电源电路断电后将所述滤波电路存储的电压进行泄放。

14.一种自动控制设备，其特征在于，包括：如权利要求1至13任一项所述的电源装置。

15.根据权利要求14所述的自动控制设备，其特征在于，所述自动控制设备包括控制器，所述控制器用于获取急停信号并响应输出使能信号给所述安全电路，所述安全电路用于获取急停信号以及获取来自所述控制器的所述使能信号，并根据所述急停信号和所述使能信号响应输出控制信号给所述电源电路，以控制所述电源电路的通断。

16.根据权利要求15所述的自动控制设备，其特征在于，所述自动控制设备还包括驱动器，所述控制器用于获取急停信号并响应输出减速信号给所述驱动器，所述驱动器用于接收所述减速信号并根据所述减速信号驱动所述自动控制设备进行减速。

17.根据权利要求15所述的自动控制设备，其特征在于，所述自动控制设备还包括逻辑电源装置，所述逻辑电源装置用于供电给所述控制器。

18.一种自动控制设备的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求14至17任一项所述的自动控制设备，所述自动控制设备的控制方法包括：

所述安全电路获取所述急停信号，并根据第一预设时间阈值、所述急停信号响应输出控制信号给所述电源电路，以控制所述电源电路的通断。

19.根据权利要求18所述的自动控制设备的控制方法，其特征在于，所述自动控制设备还包括控制器和驱动器，所述自动控制设备的控制方法包括：

所述控制器获取所述急停信号并根据所述急停信号响应输出减速信号给所述驱动器；

所述驱动器接收所述减速信号，并在第二预设时间阈值内根据所述减速信号驱动所述自动控制设备进行减速；其中，所述第二预设时间阈值小于所述第一预设时间阈值。

Images