CN1239559A - 可编程逻辑控制器的诊断输入装置 - Google Patents

可编程逻辑控制器的诊断输入装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1239559A
CN1239559A CN97180224.6A CN97180224A CN1239559A CN 1239559 A CN1239559 A CN 1239559A CN 97180224 A CN97180224 A CN 97180224A CN 1239559 A CN1239559 A CN 1239559A
Authority
CN
China
Prior art keywords
input
resistance
current source
led
series
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN97180224.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1154030C (zh
Inventor
K·R·克拉克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Building Technologies AG
Original Assignee
Siemens Industrial Automation Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Industrial Automation Inc filed Critical Siemens Industrial Automation Inc
Publication of CN1239559A publication Critical patent/CN1239559A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1154030C publication Critical patent/CN1154030C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423—Input/output
    • G05B19/0425—Safety, monitoring
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/05—Programmable logic controllers, e.g. simulating logic interconnections of signals according to ladder diagrams or function charts
    • G05B19/054—Input/output
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/25—Pc structure of the system
    • G05B2219/25428—Field device

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Programmable Controllers (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

本发明描述了一种可编程逻辑控制器的输入装置。简言之，用一主要是容性的输入阻抗对输入进线电压进行整流，以避免热散失。该整流电源接着与电流源一起工作，以便一旦达到一设定点，该电流源的电流不再随增大的输入电压而增大。还通过使大多数输入电流从该电流源流出，利用该电流源来防止关状态漏电流开通输入光耦合器，直到满足齐纳二极管所设定的导通阈值为止。

Description

可编程逻辑控制器的诊断输入装置
本发明一般涉及可编程逻辑控制器，尤其涉及一种可编程逻辑控制器的电隔离诊断输入装置。
可编程逻辑控制器(PLC’S)随其成本和尺寸的减小而得到日渐频繁的使用。这种应用的增长在由于可与PLC一起工作的操作系统和极其便于写入适当的指令组的软件工具在数量与类型上有惊人增长的同时，也因为功能的增强。
因此，以前所安装的PLC在用如新操作指令、附加输入/输出(I/0)指令和信号、尤其是用测试仪器工作时有可能被修改或改编。因此，这种PLC有更多的用途，这些应用常很关键，或者其中的故障可能向上或向下波及相关联的设备。
所以，相当普遍且必须的是，使I/O线与PLC或PLC所接至的设备相互隔离，以便在因电力波动等而引起故障的情况下，防止损坏相关的设备，或者把相关设备的损坏至少隔离至尽可能少的项。
业已颁布了许多标准，它们规定了隔离的范围或程度。一种这样的标准是IEC1131，该标准规定了诸如PLC之类自动化系统的各种类型输入装置的操作特性。
但是，尽管这些标准规定了输入装置的参数，可是它们并未说明如何达到这些参数。因此，已经有大量符合这些标准的方案。遗憾的是，附加的设备必须转化附加成本、附加器件、附加电力需求，并且常令自身可与一窄范围或特定范围设备一起工作，这些窄范围或特定范围设备例如是热电偶、接近传感器等等。出现的问题是，这种具有特殊操作特性的输入设备常常很昂贵，因此，由于它们费用的缘故，常常无法使用隔离输入设计方案。这当然使相关的设备置于险境，结果是可能出现的故障实质上可能带来灾难性的后果。
更具体地说，关于上述输入要求的一个问题是，IEC1131输入本身意味着较大的标准输入电流，通常在“关”状态下约为4mA。这引起许多问题，例如热散失，或者因开通输入耦合器(例如光耦合器)而产生关状态漏电流。
因此，本发明的目的在于制造一种PLC的输入装置，该装置可以使用低成本光耦合器作为输入装置。本发明的目的还在于制造一种PLC的输入装置，该装置可以使用低压或小电压光耦合器。
本发明再一目的在于，制造一种PLC的输入装置，该装置在全线电压处限制电流，从而有合理的热散失水平。
本发明的另一目的在于，制造一种PLC的输入装置，它既考虑到更小且更便宜的装置的使用，也考虑到将大量电路封装于一较小外壳内。
本发明的再一目的在于，制造一种PLC的输入装置，它防止关状态漏电流开通隔离电路输入光耦合器，直到满足一特定导通阈值为止。
最后，本发明又一目的在于，制造一种与可连接场(field)装置的自动化装置一起使用的输入隔离装置，它包括：AC-DC电源，其中有容性输入阻抗装置，用来从输入电压产生低压输出电压；电流源，具有接至输出电压的输入端，用来产生恒定预定最大输出电流；诊断光耦合器，其中含有接至电流源的诊断LED，以便使诊断LED直到电流源的输出电流达到一预定电平才导通，由此确定当前或外部场装置；和输入光耦合器电路，其中含有一输入LED，接至所述诊断光耦合器和电流源，以便使在超过电流源所述预定电平的光耦合器输入端的电流流过输入光耦合器的输入端，从而指示出该外部场装置在工作。
现在可参见附图，附图中：
图1是根据本发明的PLC输入装置示意图。
结构
参见图1，图1示出了根据本发明的输入装置示意图。更具体地说，输入端L1接至电阻R1的一端。电阻R1的另一端接至电阻R2的一端和电容C1。电阻R2的另一端分别接至电容C1的另一端、电容C2的一端和二极管D1的阳极以及二极管D2的阴极。
电容C2的另一端分别接至输入线端L2和二极管D3的阳极以及二极管D4的阴极。二极管D1、D2、D3和D4由此跨接在电容C2的两端，从而形成全波桥式整流电路。因此，二极管D1与D3的阴极彼此相连，从而形成整流负(-)输出端，而D2与D4的阳极彼此相连，从而形成整流正(+)输出端。
D1与D3连在一起的阴极(-)接至齐纳二极管Z1的阴极、电阻R3的一端和晶体管Q2的输入(集电极)端。齐纳二极管Z1的另一端接至输入光耦合器的发光二极管(LED)阳极端。输入光耦合器中LED的另一端接至LED(Igreen)的阳极，不过可以理解为，在不脱离本发明实质和范围的情况下，可以采用其他颜色的LED.Igreen的另一端接至电阻R3的另一端、晶体管Q1的集电极、电容C4的一端和晶体管Q2的基极。
晶体管Q2的发射极接至诊断光耦合器中的LED。该诊断光耦合器中LED的另一端接至电容C4的另一端、晶体管Q1的基极和电阻R4的一端。电阻R4的另一端接至晶体管Q1的发射极以及二极管D2与D4的另一端(+)。
操作
参见图1描述本发明的整体运行。具体地说，可知，两输入端L1与L2之间的输入阻抗包括两个电阻R1与R2以及两个电容C1与C2，不过电阻R1与电容C1是实际阻抗器件，电阻R1与电容C1上降落了大部分的AC输入线电压。在本发明的最佳实施例中，该阻抗差不多完全是容性的，以避免热散失。电阻R2用来在没有输入电压时对电容C1充电。电容C2用来滤除高频噪音，在本发明的最佳实施例中，电容C2在本发明的最佳使用频段(60Hz)内不起作用。
还可看出，输入电压通过二极管D1-D4进行全波整流，以便提供一适当的DC电压。晶体管Q1与Q2、电阻R4与R3构成一电流源。流过电阻R4的电流由晶体管Q2的Vbe确定。在本发明的最佳实施例中，该电流约为6.6mA。电容C4用来防止整个电路发生振荡。
因此，当两线端L1与L2之间出现电压，如借助一场装置例如一接近开关可发现的那样，在本发明的最佳实施例中，该电压为120VAC，此时电流将开始流过晶体管Q2、电阻R4和诊断光耦合器LED。在本发明的最佳实施例中约为3伏的导通电压处，诊断光耦合器中有足够的电流使其被隔离的输出端导通，它又用作一诊断位，由此指示出象一接近开关等等这样的场装置的现状。由于场装置表现出漏电流，并且因此如所提供给PLC那样，流过诊断光耦合器逻辑侧的漏电流的缺少会指示出该现场装置工作不正常，所以，这有时被称作断线传感器(broken wire sensor)。电流Idiag将随增大的电压继续增大，直到到达一预定设定点为止。在此点处，流过Q2的电流不再增大。
另外，一旦到达该设定点，电阻R3中的电流增大。当R3电阻电压到达齐纳二极管Z1所设定的阈值点时，电流将流过输入光耦合器LED和绿LED，在本发明的最佳实施例中，该电压约为42VAC。可以理解，在不脱离本发明的实质与范围的情况下，可以采用其他输入电压和阈值电平。
可以看出，诊断光耦合器把信号传递给逻辑电路。根据图1整个电路中对元件值的选择，由于诊断光耦合器的输出可以在输入线频率的一倍时产生方波，所以诊断光耦合器的输出可以受到滤波。另外，诊断光耦合器LED包括在上述电流源中，以便一旦达到上述设定点，LED前向电流(Idiag)就变为恒值，由此还有助于限制电路中的功耗。
与电阻R3电气并联的是三个二极管Z1、绿LED和输入光耦合器的LED。选择齐纳二极管Z1，以使它能设定一阈值，在该阈值处，电路将流过输入光耦合器LED和绿状态LED。因此，该绿LED有效地指示出象接近开关这样的场装置的激励情况，同时输入光耦合器的逻辑侧经本发明的输入通道(ON或OFF)将场装置的状态(在有一接近开关的情况下，它是一特定项的存在或缺少)传递给其逻辑侧，该逻辑侧接至PLC上一I/0端口，同时保持电气隔离。由于有这种电路结构，所以直到达到上述电流源的设定点，电流才开始在输入光耦合器LED中流动，由此防止了大量的漏电流使输入端导通和提供不可靠的逻辑信号。之后，一旦达到该设定点，流过输入光耦合器LED的电流就与输入线电压成正比。
可理解的是，在不脱离本发明的实质与范围的情况下，可以对本发明作各种变换，而本发明的保护范围由所附的权利要求书限定。

Claims (11)

1.一种与可连接场装置的自动化装置一起使用的输入隔离装置，包括：
AC-DC电源，其中具有容性输入阻抗装置，用来从输入电压产生低压输出电压；
电流源，具有接至所述输出电压的输入端，用来产生恒定预定最大输出电流；
诊断光耦合器，其中含有诊断LED，接至所述电流源，以便使所述诊断LED直到所述电流源的输出电流达到预定电平才导通，由此确定现状或外部场装置；和
输入光耦合器电路，其中含有接至所述诊断光耦合器和所述电流源的输入LED，以便使出现在超过所述电流源所述预定电平的所述光耦合器输入端的电流流过所述输入光耦合器的输入端，从而指示出该外部场装置在工作。
2.根据权利要求1的装置，其中所述容性输入阻抗装置包括至少第一电容和第一电阻以及第二电容，所述第一电容与所述电源的所述输入端相串联，所述第一电阻与所述第一电容相并联，所述第二电容两端接所述输入电压。
3.根据权利要求2的装置，还包括与所述第一电容相串联的第二电阻。
4.根据权利要求2的装置，还包括与所述第二电容相并联的全波桥式整流器。
5.根据权利要求1的装置，其中所述电流源包括第三电阻和第四电阻，第三电阻与第一晶体管的集电极相串联，其中所述第三电阻与第二晶体管的集电极端和基极端相并联，第四电阻与所述第二晶体管的基极相串联而与所述第一晶体管的基极和发射极相并联，所述第二晶体管的所述集电极和所述第一晶体管的所述发射极接至所述电源的所述输出电压。
6.根据权利要求5的装置，其中所述输入光耦合器的所述输入LED与齐纳二极管相串联，由此构成一串联组合结构，该结构与所述第三电阻相并联。
7.根据权利要求5的装置，其中所述诊断光耦合器的所述LED与所述第二晶体管的所述基极相串联。
8.根据权利要求6的装置，还包括第三LED，它与所述输入光耦合器的所述LED相串联，以便在所述电源的输出电压达到预定电平时，所述第三LED受到激励。
9.一种与可连接场装置的自动化装置一起使用的输入隔离装置，包括：
AC-DC电源，其中具有容性输入阻抗装置，用来从输入电压产生低压输出电压，所述容性输入阻抗装置包括至少第一电容和第一电阻以及第二电容，第一电容与所述电源的所述输入端相串联，第一电阻与所述第一电容相并联，第二电容两端接所述输入电压；
电流源，它有接至所述输出电压的输入端，用来产生恒定预定最大输出电流，所述电流源包括第三电阻和第四电阻，第三电阻与第一晶体管的集电极相串联，其中所述第三电阻与第二晶体管的集电极端和基极端相并联，第四电阻与所述第二晶体管的基极相串联而与所述第一晶体管的基极和发射极相并联，所述第二晶体管的所述集电极和所述第一晶体管的所述发射极接至所述电源的所述输出电压；
诊断光耦合器，其中含有诊断LED，接至所述电流源，以便使所述诊断LED直到所述电流源的输出电流达到预定电平才导通，由此确定现状或外部场装置；和
输入光耦合器电路，其中含有输入LED，接至所述诊断光耦合器和所述电流源，以便使出现在超过所述电流源所述预定电平的所述光耦合器输入端的电流流过所述输入光耦合器的输入端，从而指示出该外部场装置在工作，其中所述诊断光耦合器的所述LED与所述第二晶体管的所述基极相串联；
还包括第三LED，它与所述输入光耦合器的所述LED相串联，以便在所述电源的输出电压达到预定电平时，所述第三LED受到激励。
10.根据权利要求9的装置，还包括第二电阻，它与所述第一电容相串联。
11.根据权利要求9的装置，还包括全波桥式整流器，它与所述第二电容相并联。
根据权利要求5的装置，其中所述输入光耦合器的所述输入LED与齐纳二极管相串联，由此构成串联组合结构，该结构与所述第
CNB971802246A 1996-09-30 1997-09-16 可编程逻辑控制器的诊断输入装置 Expired - Lifetime CN1154030C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/723,071 US5731595A (en) 1996-09-30 1996-09-30 Diagnostic input for programmable logic controller
US08/723,071 1996-09-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1239559A true CN1239559A (zh) 1999-12-22
CN1154030C CN1154030C (zh) 2004-06-16

Family

ID=24904712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB971802246A Expired - Lifetime CN1154030C (zh) 1996-09-30 1997-09-16 可编程逻辑控制器的诊断输入装置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US5731595A (zh)
EP (1) EP0928440B1 (zh)
JP (1) JP3329828B2 (zh)
CN (1) CN1154030C (zh)
CA (1) CA2267240C (zh)
DE (1) DE69706058T2 (zh)
ES (1) ES2161474T3 (zh)
WO (1) WO1998014846A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100449438C (zh) * 2002-09-14 2009-01-07 罗伯特-博希股份公司 通过电磁调节元件的电流的调节方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE502005006659D1 (de) * 2005-09-28 2009-04-02 Siemens Ag Peripheriebaugruppe für ein Automatisierungsgerät
DE502005006759D1 (de) * 2005-09-28 2009-04-16 Siemens Ag Peripheriebaugruppe für ein Automatisierungsgerät
CN201039025Y (zh) * 2007-04-06 2008-03-19 嘉智集团有限公司 整流降压限流装置
US9483039B2 (en) 2012-04-19 2016-11-01 Rosemount Inc. Wireless field device having discrete input/output
US9065434B2 (en) * 2012-05-17 2015-06-23 Rockwell Automation Technologies Input circuit for industrial control with low heat dissipation
CN103955161B (zh) 2014-05-14 2016-12-07 华为技术有限公司 一种监控电路及电子设备
KR20150133968A (ko) * 2014-05-21 2015-12-01 삼성전자주식회사 비동기 통신회로, 및 이를 포함하는 세탁기
KR102189479B1 (ko) * 2015-06-02 2020-12-11 엘에스일렉트릭(주) 전원 공급 장치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4275307A (en) * 1978-04-19 1981-06-23 Allen-Bradley Company Input circuit for digital control systems
JPS599566A (ja) * 1982-07-07 1984-01-18 Toshiba Corp 電圧検出装置
JPH03217904A (ja) * 1990-01-23 1991-09-25 Toshiba Mach Co Ltd 入力モジュール

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100449438C (zh) * 2002-09-14 2009-01-07 罗伯特-博希股份公司 通过电磁调节元件的电流的调节方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE69706058T2 (de) 2002-04-18
CA2267240A1 (en) 1998-04-09
US5731595A (en) 1998-03-24
DE69706058D1 (de) 2001-09-13
CA2267240C (en) 2001-06-05
ES2161474T3 (es) 2001-12-01
JP3329828B2 (ja) 2002-09-30
CN1154030C (zh) 2004-06-16
EP0928440A1 (en) 1999-07-14
EP0928440B1 (en) 2001-08-08
WO1998014846A1 (en) 1998-04-09
JP2000503156A (ja) 2000-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1154030C (zh) 可编程逻辑控制器的诊断输入装置
US20100246082A1 (en) Communication Circuit for a Digital Electronic Dimming Ballast
US5086294A (en) Indicator circuit for protecting light emitting diode
CN1316174A (zh) 作为发光二极管驱动器的逆向变换器
CN101690407B (zh) 用于调光器电路的电感负载传感器
CN1363984A (zh) 用于基于三端双向可控硅开关的控制器电路的电子功率转换器
CN1296329A (zh) 脉宽调制控制设备
US5338991A (en) High power solid state relay with input presence and polarity indication
CN106910474A (zh) 一种短路保护电路以及背光驱动电路
EP2665183B1 (en) Input circuit for industrial control with low heat dissipation
CN106105401A (zh) 用于经由主从系统运行照明装置的电路组件
CN1107248C (zh) 有关于可编程逻辑控制器的故障监视电路
CA1203569A (en) Optically coupled input circuit for digital control
US6169491B1 (en) Multiport power monitor
CN108493902B (zh) 一种自保护电路与系统
US10999906B1 (en) Self-adaptive illuminating device
CN1097342C (zh) 具有可控上升和下降特性的开关
CN202798651U (zh) 二进制量输入电路
US10952301B1 (en) Lighting device for multiple input voltages
GB2091957A (en) Voltage converter
EP0102981B1 (en) Programmable controller
CN219123118U (zh) 开关电路和包括开关电路的开关装置
CN214626337U (zh) 一种漏电保护装置以及电器
US20240039396A1 (en) Surge protection circuit
CN213694252U (zh) 过压保护电路、电源及电子设备

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SIEMENS BUILDING TECH AG

Free format text: FORMER OWNER: SIEMENS INDUSTRIAL AUTOMATION, INC.

Effective date: 20100810

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: GEOGIA STATE, USA TO: GEORGIA STATE, USA

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20100810

Address after: American Georgia

Patentee after: Siemens Building Tech AG

Address before: Georgia, USA

Patentee before: Siemens Industrial Automation, Inc.

CX01 Expiry of patent term
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20040616