CN204271748U - 一种冗余4-20mA电流输出切换电路 - Google Patents
一种冗余4-20mA电流输出切换电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN204271748U CN204271748U CN201420833043.3U CN201420833043U CN204271748U CN 204271748 U CN204271748 U CN 204271748U CN 201420833043 U CN201420833043 U CN 201420833043U CN 204271748 U CN204271748 U CN 204271748U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- change
- module
- output
- input
- 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.)
- Active
Links
Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种冗余4-20mA电流输出切换电路，第一D/A转换电路的输入端与主模块的第一输出端连接，第一D/A转换电路的输出端与第一V/I转换电路的输入端连接，所述第一快速关断电路的输入端与主模块的第二输出端连接，第一快速关断电路的输出端与第一V/I转换电路连接；第二D/A转换电路的输入端与从模块的第一输出端连接，第二D/A转换电路的输出端与第二V/I转换电路的输入端连接，所述第二快速关断电路的输入端与从模块的第二输出端连接，第二快速关断电路的输出端与第二V/I转换电路连接。本实用新型克服了现有技术中4-20mA电流输出模块冗余电路缺少对电流输出通道精确度和量程是否超限判断，提高了电路的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型具体涉及一种冗余4-20mA电流输出切换电路。
背景技术
冗余4-20mA电流输出模块在工控行业较为复杂的环境下进行应用，比如电力、石化等，冗余4-20mA电流输出模块为两两配置，一个为主，另一个为从，同时接受上位机控制，通过输出4～20mA电流带动负载设备运行。平时主模块输出4-20mA电流驱动负载，从模块等待。当主模块出现故障时，进行主从切换，主模块备用，从模块进行工作，以保证负载设备安全可靠的运行。要实现上述功能，就必须建立一套完善的冗余切换架构方式。
目前常用的实现方法原理框图如图8所示，冗余模块通常一个模块处于主用状态、另一个侧处于备用状态，主、从信息判断机制是根据冗余模块上电后，谁先工作谁为主，反之为从模块。主、从模块之间通过RS232通讯实现相互数据交换。主、从模块具备关断电流输出通道电路，当故障发生后，切除故障模块，剩下的模块进入（或保持）主用状态。
现有4-20mA电流输出模块冗余切换方案缺少对电流输出通道精确度和量程是否超限判断，关断电路以关断整个模块外配电电源为主，造成了模块其余通道不能正常工作。
发明内容
本实用新型针对现有4-20mA电流输出模块冗余电路缺少对电流输出通道精确度和量程是否超限判断，提出了一种可靠性好的冗余4-20mA电流输出冗余切换电路。
解决上述技术问题的技术方案如下：
一种冗余4-20mA电流输出切换电路，包括主模块、从模块以及连接于主模块和从模块之间的通讯模块，还包括第一D/A转换电路、第一V/I转换电路、第一快速关断电路、第二D/A转换电路、第二V/I转换电路、第二快速关断电路；
第一D/A转换电路的输入端与主模块的第一输出端连接，第一D/A转换电路的输出端与第一V/I转换电路的输入端连接，所述第一快速关断电路的输入端与主模块的第二输出端连接，第一快速关断电路的输出端与第一V/I转换电路连接；
第二D/A转换电路的输入端与从模块的第一输出端连接，第二D/A转换电路的输出端与第二V/I转换电路的输入端连接，所述第二快速关断电路的输入端与从模块的第二输出端连接，第二快速关断电路的输出端与第二V/I转换电路连接。
优选地，在主模块和从模块之间连接有主从判断电路。
优选地，主从判断电路包括脉冲信号发送模块以及脉冲信号接收模块，脉冲信号发送模块与脉冲信号接收模块电连接。
优选地，所述第一快速关断电路与主模块之间连接有第一光耦隔离电路，所述第二快速关断电路与从模块之间连接有第四光耦隔离电路。
优选地，所述第一D/A转换电路与主模块之间连接有第二光耦隔离电路，所述第二D/A转换电路与从模块之间连接有第五光耦隔离电路。
优选地，还包括第一回读电路以及第二回读电路，第一回读电路的输入端与第一快速关断电路的输出端连接，第一回读电路的输出端与主模块的输入端连接，第二回读电路的输入端与第二快速关断电路的输出端连接，第二回读电路的输出端与从模块的输入端连接。
优选地，所述第一回读电路包括第一I/V转换电路、第一A/D转换电路，第一I/V转换电路的输入端与第一快速关断电路的输出端连接，第一I/V转换电路的输出端与第一A/D转换电路的输入端连接，第一A/D转换电路的输出端与主模块的输入端连接；
所述第二回读电路包括第二I/V转换电路、第二A/D转换电路，第二I/V转换电路的输入端与第二快速关断电路的输出端连接，第二I/V转换电路的输出端与第二A/D转换电路的输入端连接，第二A/D转换电路的输出端与从模块的输入端连接。
优选地，第一回读电路还包括第三光电隔离电路，该第三光电隔离电路连接于第一A/D转换电路与主模块之间；
第二回读电路还包括第六光电隔离电路，该第六光电隔离电路连接于第二A/D转换电路与从模块之间。
优选地，第一快速关断电路和第二快速关断电路均包括三极管、第一光电耦合器、开关管，三极管的基极为控制信号输入端，三极管的发射极与电源连接，三极管的集电极与第一光电耦合器的发光二极管的一端连接，第一光电耦合器的发光二极管的另一端与电源连接，第一光电耦合器的光敏三极管的集电极与电源连接，第一光电耦合器的光敏三极管的发射极与开关管的输入端连接。
优选地，开关管的输出端连接一个稳压二极管。
采用了上述方案，本实用新型通过状态信息判断机制，当某个模块出现故障，则自动成为从模块，并关闭输出通道。通过回读电路来判断主、从电流输出模块的电流输出通道工作状况，确保模块输出精度、量程等，并以此为依据判断是否关断通道，以及是否进行冗余切换。并且通过快速关断电路的作用，当模块通道工作状况出现异常时必须快速关断输出通道，启用从模块相对应输出通道，保证系统可靠运行。这样，本实用新型很好地解决了现有4-20mA电流输出模块冗余切换方案缺少对电流输出通道精确度和量程是否超限判断，避免输出信号叠加，同时在通道故障时能有效的关断通道输出，避免误输出，确保冗余模块的可靠性。
附图说明
图1为本实用新型的电路结构方框图；
图2为主模块（或从模块）及其外围电路的示意图；
图3为第一D/A转换电路与第一V/I转换电路以及第一快速关断电路连接的原理图；
图4为主从判断电路的原理图；
图5为回读电路中的I/V转换电路的原理图；
图6为回读电路中的A/D转换电路的原理图；
图7为回读电路中的光电隔离电路的原理图；
图8为现有技术中的冗余4-20mA电流输出模块的示意图。
具体实施方式
如图1至图7所示，本实用新型的一种冗余4-20mA电流输出切换电路，包括主模块1、从模块2以及连接于主模块和从模块之间的通讯模块3，还包括第一D/A转换电路4、第一V/I转换电路5、第一快速关断电路6、第二D/A转换电路7、第二V/I转换电路8、第二快速关断电路9、主从判断电路10。
如图2所示，主模块1和从模块2的结构相同，均是以单片机A1为核心，在辅以外围电路，其中单片机A1的型号为P89C669，外围电路由监控芯片A2和相应的电阻和电容所组成，其中，监控芯片A2的型号为X5O45。冗余模块之间所处的状态需要有信息连接，如：冗余模块谁处于主状态，谁处于从状态，相互通知模块自诊断信息，这些信息的可靠性意味着冗余模板切换的可靠性。如图1所示，主、从模块之间通过RS232通讯方式实现数据相互交换，通讯数据是实时状态。实际连接中，SIN与SOUT应交叉连接，主模块的发送端与从模块的接收端连接，从模块的发送端与主模块的接收端连接。交换数据主要有：主、从对外通讯是否正常；主、从工作状态信息、电流输出通道状态信息、通道切换次数信息、电流输出关断次数信息等。
如图3所示，第一D/A转换电路4采用DAC7611芯片，第一D/A转换电路4的输入端与主模块1的第一输出端连接，第一D/A转换电路4与主模块1之间连接有第二光耦隔离电路4a，第二光耦隔离电路4a的型号为PC817，第一D/A转换电路4的输出端与第一V/I转换电路5的输入端连接，第一V/I转换电路5由运算放大器、三极管、电阻以及电容所组成，其中运算放大器的型号为TLV2211。所述第一快速关断电路6的输入端与主模块1的第二输出端连接，第一快速关断电路6的输出端与第一V/I转换电路5连接。所述第一快速关断电路6与主模块1之间连接有第一光耦隔离电路6a，第一光耦隔离电路6a的型号为PC817。
第二D/A转换电路7的输入端与从模块2的第一输出端连接，所述第二D/A转换电路7与从模块2之间连接有第五光耦隔离电路7a，第五光耦隔离电路7a的型号为PC817。第二D/A转换电路7的输出端与第二V/I转换电路8的输入端连接，第二V/I转换电路8由运算放大器、三极管、电阻以及电容所组成，其中运算放大器的型号为TLV2211。所述第二快速关断电路9的输入端与从模块2的第二输出端连接，第二快速关断电路9的输出端与第二V/I转换电路8连接。所述第二快速关断电路9与从模块2之间连接有第四光耦隔离电路9a，第四光耦隔离电路9a的型号为PC817。
第一快速关断电路6和第二快速关断电路9均包括三极管P9、第一光电耦合器VC10、开关管Q1，三极管P9的基极为控制信号输入端，三极管P9的发射极与电源连接，三极管P9的集电极与第一光电耦合器VC10的发光二极管的一端连接，第一光电耦合器VC10的发光二极管的另一端与电源连接，第一光电耦合器VC10的光敏三极管的集电极与电源连接，第一光电耦合器VC10的光敏三极管的发射极与开关管Q1的输入端连接。开关管Q1的输出端连接一个稳压二极管DD1。本实用新型通过控制开关管的开、闭状态，避免冗余4-20mA电流输出模块不会存在两个电流叠加的错误，实现模块电流输出，通过检测关断报警电路，确保电流输出模块常态输出。这种快速关断电路原理简单，性能可靠，通过控制开关管，系统可靠性和安全性。
图3所示电路了工作流程为：当主模块1（或从模块2）的引脚P0.7为高电平时，开关管Q1导通，从开关管Q1的输出端输出电流IOP1，第一V/I转换电路5受开关管Q1的控制能够输出电流到负载。主模块1（或从模块2）的引脚P0.7为低电平时，开关管Q1关闭，关断输出电流IOP1，第一V/I转换电路5受开关管Q1的控制不会输出电流到负载。关断电路作用是首先关断从模块电流输出通道，防止主模块或从模块输出电流值叠加，其次通过对输出通道实时数据的采集，对损坏通道、超量程通道、超精度通道进行必要的关断，保障模块运行正常。
如图1和4所示，主从判断电路10连接在主模块1和从模块2之间。主从判断电路10包括脉冲信号发送模块10a以及脉冲信号接收模块10b，脉冲信号发送模块10a与脉冲信号接收模块10b电连接。脉冲信号发送模块10a是型号为MC54HC126AJ的芯片，脉冲信号接收模块10b由运算放大器、电阻、电容、以及二极管组成，其中运算放大器的型为LM311。
如图1至图4，主模块1和从模块2判断机制原理是，主模块1向从模块2发送脉冲为1KHz的方波信号，图4中脉冲信号发送模块10a的输入端与主模块（或从模块）的单片机的中断口P3.5连接，源自单片机的定时中断产生，MS为主模块发出脉冲波，BS为从模块接收脉冲波。从模块经信号调制处理后，判断主模块状态，当模块发生模块工作不正常、输出通道超量程、输出通道精度超0.1%，对外通讯故障等情况后，切换故障模块，剩下的模块进入（或保持）主状态。
如图5至图7所示，还包括第一回读电路以及第二回读电路，第一回读电路的输入端与第一快速关断电路6的输出端连接，第一回读电路的输出端与主模块1的输入端连接，第二回读电路的输入端与第二快速关断电路9的输出端连接，第二回读电路的输出端与从模块2的输入端连接。所述第一回读电路包括第一I/V转换电路11、第一A/D转换电路12，第一I/V转换电路11的输入端与第一快速关断电路6的输出端连接，第一I/V转换电路11的输出端与第一A/D转换电路12的输入端连接，第一A/D转换电路12的输出端与主模块1的输入端连接。第一回读电路还包括第三光电隔离电路12a，该第三光电隔离电路12a连接于第一A/D转换电路12与主模块1之间。
所述第二回读电路包括第二I/V转换电路13、第二A/D转换电路14，第二回读电路的结构与第一回读电路相同。第二I/V转换电路13的输入端与第二快速关断电路9的输出端连接，第二I/V转换电路13的输出端与第二A/D转换电路14的输入端连接，第二A/D转换电路14的输出端与从模块2的输入端连接。第二回读电路还包括第六光电隔离电路14a，该第六光电隔离电路14a连接于第二A/D转换电路14与从模块2之间。
在各个回读电路中，从开关管Q1输出的电流IOP1，由I/V转换电路转换产生电压信号，经线性光耦隔离后，输出到A/D转换电路，A/D转换电路将模拟的电压信号转换为数字电压信号，经过电隔离电路处理后传送到单片机采。回读电路的功能主要是对输出电流信号进行实时监测，防止模块超精度范围、输出通道超量程，输出通道损坏。
Claims (10)
1.一种冗余4-20mA电流输出切换电路，包括主模块（1）、从模块（2）以及连接于主模块和从模块之间的通讯模块（3），其特征在于：还包括第一D/A转换电路（4）、第一V/I转换电路（5）、第一快速关断电路（6）、第二D/A转换电路（7）、第二V/I转换电路（8）、第二快速关断电路（9）；
第一D/A转换电路（4）的输入端与主模块（1）的第一输出端连接，第一D/A转换电路（4）的输出端与第一V/I转换电路（5）的输入端连接，所述第一快速关断电路（6）的输入端与主模块（1）的第二输出端连接，第一快速关断电路（6）的输出端与第一V/I转换电路（5）连接；
第二D/A转换电路（7）的输入端与从模块（2）的第一输出端连接，第二D/A转换电路（7）的输出端与第二V/I转换电路（8）的输入端连接，所述第二快速关断电路（9）的输入端与从模块（2）的第二输出端连接，第二快速关断电路（9）的输出端与第二V/I转换电路（8）连接。
2.根据权利要求1所述的一种冗余4-20mA电流输出切换电路，其特征在于：在主模块（1）和从模块（2）之间连接有主从判断电路（10）。
3.根据权利要求2所述的一种冗余4-20mA电流输出切换电路，其特征在于：主从判断电路（10）包括脉冲信号发送模块（10a）以及脉冲信号接收模块（10b），脉冲信号发送模块（10a）与脉冲信号接收模块（10b）电连接。
4.根据权利要求1所述的一种冗余4-20mA电流输出切换电路，其特征在于：所述第一快速关断电路（6）与主模块（1）之间连接有第一光耦隔离电路（6a），所述第二快速关断电路（9）与从模块（2）之间连接有第四光耦隔离电路（9a）。
5.根据权利要求1所述的一种冗余4-20mA电流输出切换电路，其特征在于：所述第一D/A转换电路（4）与主模块（1）之间连接有第二光耦隔离电路（4a），所述第二D/A转换电路（7）与从模块（2）之间连接有第五光耦隔离电路（7a）。
6.根据权利要求1所述的一种冗余4-20mA电流输出切换电路，其特征在于：还包括第一回读电路以及第二回读电路，第一回读电路的输入端与第一快速关断电路（6）的输出端连接，第一回读电路的输出端与主模块（1）的输入端连接，第二回读电路的输入端与第二快速关断电路（9）的输出端连接，第二回读电路的输出端与从模块（2）的输入端连接。
7.根据权利要求6所述的一种冗余4-20mA电流输出切换电路，其特征在于：所述第一回读电路包括第一I/V转换电路（11）、第一A/D转换电路（12），第一I/V转换电路（11）的输入端与第一快速关断电路（6）的输出端连接，第一I/V转换电路（11）的输出端与第一A/D转换电路（12）的输入端连接，第一A/D转换电路（12）的输出端与主模块（1）的输入端连接；
所述第二回读电路包括第二I/V转换电路（13）、第二A/D转换电路（14），第二I/V转换电路（13）的输入端与第二快速关断电路（9）的输出端连接，第二I/V转换电路（13）的输出端与第二A/D转换电路（14）的输入端连接，第二A/D转换电路（14）的输出端与从模块（2）的输入端连接。
8.根据权利要求6所述的一种冗余4-20mA电流输出切换电路，其特征在于：第一回读电路还包括第三光电隔离电路（12a），该第三光电隔离电路（12a）连接于第一A/D转换电路（12）与主模块（1）之间；
第二回读电路还包括第六光电隔离电路（14a），该第六光电隔离电路（14a）连接于第二A/D转换电路（14）与从模块（2）之间。
9.根据权利要求1至8任意一项所述的一种冗余4-20mA电流输出切换电路，其特征在于：第一快速关断电路（6）和第二快速关断电路（9）均包括三极管（P9）、第一光电耦合器（VC10）、开关管（Q1），三极管（P9）的基极为控制信号输入端，三极管（P9）的发射极与电源连接，三极管（P9）的集电极与第一光电耦合器（VC10）的发光二极管的一端连接，第一光电耦合器（VC10）的发光二极管的另一端与电源连接，第一光电耦合器（VC10）的光敏三极管的集电极与电源连接，第一光电耦合器（VC10）的光敏三极管的发射极与开关管（Q1）的输入端连接。
10.根据权利要求9所述的一种冗余4-20mA电流输出切换电路，其特征在于：开关管（Q1）的输出端连接一个稳压二极管（DD1）。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420833043.3U CN204271748U (zh) | 2014-12-25 | 2014-12-25 | 一种冗余4-20mA电流输出切换电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420833043.3U CN204271748U (zh) | 2014-12-25 | 2014-12-25 | 一种冗余4-20mA电流输出切换电路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN204271748U true CN204271748U (zh) | 2015-04-15 |
Family
ID=52806593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201420833043.3U Active CN204271748U (zh) | 2014-12-25 | 2014-12-25 | 一种冗余4-20mA电流输出切换电路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN204271748U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107992023A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-05-04 | 中核控制系统工程有限公司 | 一种高精度模拟量输出自诊断冗余切换电路 |
-
2014
- 2014-12-25 CN CN201420833043.3U patent/CN204271748U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107992023A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-05-04 | 中核控制系统工程有限公司 | 一种高精度模拟量输出自诊断冗余切换电路 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107386868B (zh) | 一种用于站台门系统的模块化控制装置 | |
| CN110007663A (zh) | 核安全级dcs的开关量输出动态诊断系统及方法 | |
| CN104297631A (zh) | 用于环网柜配电终端的故障诊断设备及其诊断维修方法 | |
| CN209739079U (zh) | 列车用逻辑控制单元 | |
| CN106789511B (zh) | 基于fpga的列车用can通信转换控制方法及转换模块 | |
| CN105406589A (zh) | 一种变电站继电保护智能压板系统 | |
| CN104965478A (zh) | 一种高压直流输电换流阀控制设备及换流阀 | |
| CN110095977A (zh) | 冗余设备、主从模块判定方法、拓扑系统及通信决策方法 | |
| CN202617154U (zh) | 一种列车通讯系统 | |
| CN203930399U (zh) | 一种crh2型动车组无触点逻辑控制单元 | |
| CN204271748U (zh) | 一种冗余4-20mA电流输出切换电路 | |
| CN104600838A (zh) | 一种用于柱上开关馈线自动化终端的诊断装置及方法 | |
| CN204065322U (zh) | 用于环网柜配电终端的故障诊断设备 | |
| CN207020479U (zh) | 一种自律机冗余切换系统 | |
| CN212463199U (zh) | 一种发送器 | |
| CN201805270U (zh) | 具有新型检测装置的高可靠性25Hz电子电源 | |
| CN104267642A (zh) | 一种输出可靠电流信号的系统及方法 | |
| CN203800701U (zh) | 智能配电控制系统 | |
| CN109187650B (zh) | 一种高可靠性漏水检测系统 | |
| CN105182058A (zh) | 电池组单电池电压检测装置 | |
| CN101799510B (zh) | 一种用于箱变的wh型配电故障诊断自动化装置 | |
| CN202077226U (zh) | 电力载波点灯控制装置 | |
| CN104638758B (zh) | 远控智能燃气表集中器电源实时检测与切换电路 | |
| CN211149264U (zh) | 一种道口集中控制采集系统 | |
| CN209764986U (zh) | 一种变电站直流母线及其支路通断完整性检测系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |