CN210666477U - 一种具有电源故障诊断功能的dcs系统 - Google Patents
一种具有电源故障诊断功能的dcs系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN210666477U CN210666477U CN201921746403.5U CN201921746403U CN210666477U CN 210666477 U CN210666477 U CN 210666477U CN 201921746403 U CN201921746403 U CN 201921746403U CN 210666477 U CN210666477 U CN 210666477U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- power supply
- voltage
- signal
- monitoring unit
- 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
Images
Landscapes
- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种具有电源故障诊断功能的DCS系统,在每一个电源模块上设置电源诊断模块,用于检测相应的一个电源模块参数,并判断各电源模块状态,根据检测电源参数,控制中心对各电源模块进行诊断与预警,及时掌握每个电源模块的实时情况,实现的对电源模块的实时监测。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业自动化控制技术领域,尤其是涉及一种具有电源故障诊断功能的DCS系统。
背景技术
目前,DCS系统在各行各业已经普及, 如制药、水处理、石化行业,DCS系统上电源作为整个DCS控制系统的核心,电源质量的好坏直接影响着整套DCS系统的稳定运行,传统DCS电源一般作为一个独立的个体参与DCS系统的供电, 一般采用热备冗余的方式对整个DCS系统进行供电,主电源在供电的同时,热备电源处于热备状态,当主电源出现故障时,热备电源可以在最小控制周期内切换成主电源。但是该传统方法,无法实现对整个DCS系统中各个节点的电源质量进行评估,更不能对一些节点上隐匿的潜在故障做出提前预警,提前让维护人员知道整套系统电源网络存在的隐患。
具体地,一些DCS系统电源冗余采用2个电源通过二极管并联输出的方式,无法分布式的对每个被供电的电源节点进行监控,该分布式电源诊断方法采用了独立的工业总线技术,同时需要MCU参与诊断,很难在原有的基础上进行改造。
因此,如何实现对DCS系统上电源的检测,实时获得电源的状态,是目前亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种具有电源故障诊断功能的DCS系统,在每一个电源模块上设置电源诊断模块,用于检测相应的一个电源模块参数,并判断各电源模块状态,根据参数,控制中心对各电源模块进行诊断与预警,及时掌握每个电源模块的实时情况,实现的对电源模块的实时监测。
本实用新型的上述实用新型目的通过以下技术方案得以实现:
一种具有电源故障诊断功能的DCS系统,DCS系统包括至少一个电源模块、控制中心,各电源模块通过总线与控制中心电连接,还包括与电源模块数量相同的电源诊断模块,在各电源模块与控制中心之间分别设置电源诊断模块,每一电源诊断模块用于检测相应的一个电源模块参数,并判断各电源模块状态,通过总线将检测到的各电源模块参数、状态、地址传输到控制中心,控制中心对各电源模块进行诊断与预警。
本实用新型进一步设置为:电源诊断模块包括中央处理器、供电电压监控单元、供电电流监控单元、峰值电压监控单元、峰值电流I/V转换电路、热损耗监测单元、纹波小信号检波电路、脉宽频率检测电路、输入输出电源功耗监控电路、SPI通讯接口电路,中央处理器分别与供电电压监控单元、供电电流监控单元、峰值电压监控单元、峰值电流I/V转换电路、热损耗监测单元、纹波小信号检波电路、脉宽频率检测电路、输入输出电源功耗监控电路、SPI通讯接口电路连接,各电路分别实现对电源一个性能参数的监测。
本实用新型进一步设置为:供电电压监控单元,包括分压电路、跟随电路,用于对供电电压进行降压后利用跟随电路进行阻抗隔离,然后输入到中央处理器中。
本实用新型进一步设置为:供电电流监控单元包括采样电路、放大电路、电压偏置电路,采样电路用于采样供电电流的大小,放大电路用于将采样到的电流信号进行放大,电压偏置电路用于对放大后的电流信号进行偏置,并将偏置信号传输给中央控制器。
本实用新型进一步设置为:脉宽频率检频电路包括隔离电路,用于将供电电源的PWM信号进行隔离后传输给中央控制器。
本实用新型进一步设置为:热损耗监测单元包括采样电路、滤波电路、电压跟随电路,采样电路用于采集电源模块的温度,滤波电路用于对检测到的温度值进行滤波,电压跟随电路用于实现检测电路与中央控制器之间的阻抗隔离。
本实用新型进一步设置为:纹波小信号检波电路包括信号衰减电路、隔离电路、放大电路、AD转换电路,隔离电路的输入连接信号衰减电路,其输出连接放大电路,放大电路的输出连接AD转换电路,信号衰减电路将检测信号进行缩小,经过隔离电路阻止直流信号通过交流信号后,传输给放大电路进行放大,最后将放大后的模拟量数据转换为数字量数据,再传输给控制中心。
本实用新型进一步设置为:峰值电压监控单元包括分压电路、第一最大值采样记录电路,第一最大值采样记录电路包括二级跟随电路,在二级跟随电路之间设置有电压存储电路,将经过分压电路后的输入电压信号,经过第一级跟随电路后,传输到电压存储电路中进行存储,当输入电压信号增大时,电压存储电路中对增大的电压值进行存储,当输入电压信号减小时,电压存储电路保存输入电压信号的最大值,第二级跟随电路进行阻抗隔离,将存储的输入电压信号最大值传输给控制中心。
本实用新型进一步设置为:峰值电流I/V转换电路包括依次连接的差分电路、放大电路、最大值采样记录电路,差分电路将采样到的电压值转换为电流值,经过放大电路放大后,再经过最大值采样记录电路采样峰值电流值,并传输给控制中心。
本实用新型进一步设置为:SPI通讯接口电路包括四路,分别通过电阻与控制中心的SPI接口连接,电阻用于限流与解耦,SPI通讯接口电路用于与外部模块集成。
与现有技术相比,本申请的有益技术效果为:
1、本申请通过在每个电源模块上设置电源参数诊断模块,对每个电源模块的参数进行检测,及时掌握每个电源模块的实时情况,实现的对电源模块的实时监测;
2、进一步地,本申请对不同的电源参数分别独立检测,可根据情况设置检测参数,实现对电源模块的相应检测;
3、进一步地,诊断与预警软件综合控制站及电源诊断模块的各类信息,实现了对系统的全面诊断。
附图说明
图1是本申请的一个具体实施例的DCS系统结构示意图;
图2是本申请的一个具体实施例的供电电压监控结构示意图;
图3、4是本申请的一个具体实施例的供电电流监控电路结构示意图;
图5是本申请的一个具体实施例的脉宽频率检频电路结构示意图;
图6是本申请的一个具体实施例的热损耗监测单元结构示意图;
图7是本申请的一个具体实施例的最大值采样记录电路结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
本实用新型的一种具有电源故障诊断功能的DCS系统,如图1所示,DCS系统包括至少一个主站(MN)节点、至少一个从站(CN)节点,每个主站下配备有多个从站,每个节点包括一个电源模块、电源诊断模块,每个电源模块作为整个DCS系统下的从站(CN)节点,具有唯一的ID。各电源模块通过总线与控制中心电连接,在各电源模块与控制中心之间分别设置电源诊断模块,每一个电源诊断模块用于检测相应的一个电源模块参数,根据检测结果判断各电源模块的状态,通过总线将检测到的各电源模块参数、状态、地址传输到控制中心,控制中心通过诊断与预警软件对各电源模块进行诊断与预警。
在本申请的一个具体实施例中,电源诊断模块检测的参数包括:输入功率、输入电压、输入电流、峰值电压、峰值电流、纹波峰值、Buck控制器开关频率、电源转换效率、热损耗的检测与分析。
在本申请的一个具体实施例中,电源诊断模块包括中央处理器、供电电压监控单元、供电电流监控单元、峰值电压监控单元、峰值电流I/V转换电路、热损耗监测单元、纹波小信号检波电路、脉宽频率检测电路、输入输出电源功耗监控电路、SPI通讯接口电路,中央处理器分别与供电电压监控单元、供电电流监控单元、峰值电压监控单元、峰值电流I/V转换电路、热损耗监测单元、纹波小信号检波电路、脉宽频率检测电路、输入输出电源功耗监控电路、SPI通讯接口电路连接,各单元电路分别实现对电源一个性能参数的监测。
中央处理器与控制中心通过SPI、UART、CAN接口中的至少一种实现通讯。
在本申请的一个具体实施例中,供电电压监控单元包括分压电路、跟随电路,用于对供电电压进行降压后利用跟随电路进行阻抗隔离,然后输入到中央处理器中。
具体地,供电电压监控单元,如图2所示,其中,Vin表示输入电压的采样值,经过电阻R207、R219分压之后,将Vin输入电压分压到单片机内部ADC可接受的电压范围内。DZ200用于稳压。L302、C329,R304以及C331构成二级低通滤波器,用于对检测到的采样电压进行滤波,运算放大器U306A组成电压跟随电路,用于增加输入阻抗,形成ADC_V电压,此电压直接进入到中央处理器ADC口,进行ADC采样。
在本申请的一个具体实施例中,供电电流监控单元包括采样电路、放大电路、电压偏置电路,采样电路用于采样供电电流的大小,放大电路用于将采样到的电流信号进行放大,电压偏置电路用于对放大后的电流信号进行偏置,并将偏置信号传输给中央控制器。
具体地,供电电流监控单元,即I/V转换电路,如图3所示,取样电阻RT串联到Vin输入供电电源的主回路中,VB、VD取样网络为RT取样电阻两端的电压,由U305A、U305B、U306B构成的仪器用放大电路,其两个输入端阻抗平衡并且阻值很高,且输入偏置电流比较低。
为了尽可能的保证将整个测量范围内的电压值,取电压值在ADC采样基准的0.5倍~1倍之间,如图4所示,增加了由R325、R328、R332组成一个电压偏置电路,其输出电压为输入到单片机ADC采集口的采样电压。
在本申请的一个具体实施例中,脉宽频率检频电路包括隔离电路,用于将供电电源的PWM信号进行隔离后传输给中央控制器。
具体地,如图5所示,隔离电路包括逻辑门电路。
在本申请的一个具体实施例中,热损耗监测单元包括采样电路、滤波电路、电压跟随电路,采样电路用于采集电源模块的温度,滤波电路用于对检测到的温度值进行滤波,电压跟随电路用于实现检测电路与中央控制器之间的阻抗隔离。
具体地,热损耗监测单元,如图6所示,Rtemp为取样电阻,与电阻R4组成分压电路,对电压VCC进行分压,得到采样电压,电感L1、电容C1、电感R1、电容C2构成二级低通滤波器,DZ用于稳压,用于将Rtemp的电压值稳定在一个范围内。U3A则进行电压跟随,增加ADC输入口的输入阻抗。最终获得的电压为Temp_check,该电压进入到单片机的ADC采样口进行ADC采样。通过ADC采样值,最终获得温度值,通过温度值,以及输入功率和输出功率,进行建模,从而获得热损耗。
在本申请的一个具体实施例中,纹波小信号检波电路包括信号衰减电路、隔离电路、放大电路、AD转换电路,隔离电路的输入连接信号衰减电路,其输出连接放大电路,放大电路的输出连接AD转换电路,信号衰减电路将检测信号进行缩小,经过隔离电路阻止直流信号通过交流信号后,传输给放大电路进行放大,最后将放大后的模拟量数据转换为数字量数据,再传输给控制中心。
具体地,隔离电路包括电容,AD转换电路包括AD转换芯片。
在本申请的一个具体实施例中,峰值电压监控单元包括分压电路、第一最大值采样记录电路,第一最大值采样记录电路包括二级跟随电路,在二级跟随电路之间设置有电压存储电路,将经过分压电路后的输入电压信号,经过第一级跟随电路后,传输到电压存储电路中进行存储,当输入电压信号增大时,电压存储电路中对增大的电压值进行存储,当输入电压信号减小时,电压存储电路保存输入电压信号的最大值,第二级跟随电路进行阻抗隔离,将存储的输入电压信号最大值传输给控制中心。
具体地,如图7所示,第一最大值采样记录电路包括放大器U3A、U3B、二极管D1、D2、电容C5,放大器U3B作为一级跟随电路对采样分压后的采样值进行跟随,经过由二极管D2、电容C5组成的电压存储电路后,将采样值进行存储,因二极管D2的存在,当输入采样值增加时,电容C5上的值增加,当输入采样值减小时,电容C5上的值保持最大值不变,再经过二级跟随电路,将电容C5上的最大值传输给控制中心。
在本申请的一个具体实施例中,峰值电流I/V转换电路包括依次连接的差分电路、放大电路、最大值采样记录电路,差分电路将采样到的电压值转换为电流值,经过放大电路放大后,再经过最大值采样记录电路采样峰值电流值,并传输给控制中心。
具体地,放大电路采用仪器放大电路,提高放大的精确度。
在本申请的一个具体实施例中, SPI通讯接口电路包括四路,分别通过电阻与控制中心的SPI接口连接,电阻用于限流与解耦,SPI通讯接口电路用于与外部模块集成。
本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例,并非依此限制本实用新型的保护范围,故:凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有电源故障诊断功能的DCS系统,DCS系统包括至少一个电源模块、控制中心,各电源模块通过总线与控制中心电连接,其特征在于:还包括与电源模块数量相同的电源诊断模块,在各电源模块与控制中心之间分别设置电源诊断模块,每一电源诊断模块用于检测相应的一个电源模块参数,并判断各电源模块状态,通过总线将检测到的各电源模块参数、状态、地址传输到控制中心,控制中心对各电源模块进行诊断与预警。
2.根据权利要求1所述的具有电源故障诊断功能的DCS系统,其特征在于:电源诊断模块包括中央处理器、供电电压监控单元、供电电流监控单元、峰值电压监控单元、峰值电流I/V转换电路、热损耗监测单元、纹波小信号检波电路、脉宽频率检测电路、输入输出电源功耗监控电路、SPI通讯接口电路,中央处理器分别与供电电压监控单元、供电电流监控单元、峰值电压监控单元、峰值电流I/V转换电路、热损耗监测单元、纹波小信号检波电路、脉宽频率检测电路、输入输出电源功耗监控电路、SPI通讯接口电路连接,各电路分别实现对电源一个性能参数的监测。
3.根据权利要求2所述的具有电源故障诊断功能的DCS系统,其特征在于:供电电压监控单元,包括分压电路、跟随电路,用于对供电电压进行降压后利用跟随电路进行阻抗隔离,然后输入到中央处理器中。
4.根据权利要求2所述的具有电源故障诊断功能的DCS系统,其特征在于:供电电流监控单元包括采样电路、放大电路、电压偏置电路,采样电路用于采样供电电流的大小,放大电路用于将采样到的电流信号进行放大,电压偏置电路用于对放大后的电流信号进行偏置,并将偏置信号传输给中央控制器。
5.根据权利要求2所述的具有电源故障诊断功能的DCS系统,其特征在于:脉宽频率检频电路包括隔离电路,用于将供电电源的PWM信号进行隔离后传输给中央控制器。
6.根据权利要求2所述的具有电源故障诊断功能的DCS系统,其特征在于:热损耗监测单元包括采样电路、滤波电路、电压跟随电路,采样电路用于采集电源模块的温度,滤波电路用于对检测到的温度值进行滤波,电压跟随电路用于实现检测电路与中央控制器之间的阻抗隔离。
7.根据权利要求2所述的具有电源故障诊断功能的DCS系统,其特征在于:纹波小信号检波电路包括信号衰减电路、隔离电路、放大电路、AD转换电路,隔离电路的输入连接信号衰减电路,其输出连接放大电路,放大电路的输出连接AD转换电路,信号衰减电路将检测信号进行缩小,经过隔离电路阻止直流信号通过交流信号后,传输给放大电路进行放大,最后将放大后的模拟量数据转换为数字量数据,再传输给控制中心。
8.根据权利要求2所述的具有电源故障诊断功能的DCS系统,其特征在于:峰值电压监控单元包括分压电路、第一最大值采样记录电路,第一最大值采样记录电路包括二级跟随电路,在二级跟随电路之间设置有电压存储电路,将经过分压电路后的输入电压信号,经过第一级跟随电路后,传输到电压存储电路中进行存储,当输入电压信号增大时,电压存储电路中对增大的电压值进行存储,当输入电压信号减小时,电压存储电路保存输入电压信号的最大值,第二级跟随电路进行阻抗隔离,将存储的输入电压信号最大值传输给控制中心。
9.根据权利要求2所述的具有电源故障诊断功能的DCS系统,其特征在于:峰值电流I/V转换电路包括依次连接的差分电路、放大电路、最大值采样记录电路,差分电路将采样到的电压值转换为电流值,经过放大电路放大后,再经过最大值采样记录电路采样峰值电流值,并传输给控制中心。
10.根据权利要求2所述的具有电源故障诊断功能的DCS系统,其特征在于:SPI通讯接口电路包括四路,分别通过电阻与控制中心的SPI接口连接,电阻用于限流与解耦,SPI通讯接口电路用于与外部模块集成。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201921746403.5U CN210666477U (zh) | 2019-10-17 | 2019-10-17 | 一种具有电源故障诊断功能的dcs系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201921746403.5U CN210666477U (zh) | 2019-10-17 | 2019-10-17 | 一种具有电源故障诊断功能的dcs系统 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN210666477U true CN210666477U (zh) | 2020-06-02 |
Family
ID=70815425
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201921746403.5U Active CN210666477U (zh) | 2019-10-17 | 2019-10-17 | 一种具有电源故障诊断功能的dcs系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN210666477U (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113238535A (zh) * | 2021-06-03 | 2021-08-10 | 中国核动力研究设计院 | 一种核安全级dcs模拟量输入模块故障诊断方法及系统 |
CN114498548A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-05-13 | 合肥科威尔电源系统股份有限公司 | 过流保护方法及装置 |
-
2019
- 2019-10-17 CN CN201921746403.5U patent/CN210666477U/zh active Active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113238535A (zh) * | 2021-06-03 | 2021-08-10 | 中国核动力研究设计院 | 一种核安全级dcs模拟量输入模块故障诊断方法及系统 |
CN114498548A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-05-13 | 合肥科威尔电源系统股份有限公司 | 过流保护方法及装置 |
CN114498548B (zh) * | 2022-01-21 | 2023-10-31 | 科威尔技术股份有限公司 | 过流保护方法及装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110632912B (zh) | 一种dcs电源系统故障诊断方法 | |
CN210666477U (zh) | 一种具有电源故障诊断功能的dcs系统 | |
CN205157637U (zh) | 发电机碳刷电流分布监测系统 | |
CN103063954A (zh) | 一种多传感器阵列的电力设备状态监测系统 | |
CN109301290A (zh) | 一种带水淹诊断的燃料电池电压巡检系统 | |
CN2663986Y (zh) | 一种用于列车轮对运行状态的智能型监测装置 | |
CN114755474B (zh) | 一种智能防窃电实时监测报警系统 | |
CN111458672A (zh) | 基于机器学习的多量程电流测量校准系统 | |
CN115442210A (zh) | 一种低压停复电告警方法 | |
CN2629047Y (zh) | 计算机检测电机系统 | |
CN213302351U (zh) | 一种变电站低压交流电源系统剩余电流采集装置 | |
CN115343650A (zh) | 一种基于嵌入式系统的高精度数字电源系统 | |
CN211603351U (zh) | 一种电力设备工作瞬时磁场干扰检测系统 | |
CN210037998U (zh) | 故障录波装置 | |
CN112986665A (zh) | 二次地网电压监测装置和方法 | |
CN207851210U (zh) | 一种监测电力传输配电网络故障的指示器 | |
CN215375619U (zh) | 一种空气净化器功能模块故障检测系统 | |
CN215340048U (zh) | 工业机器人电流数据采集装置 | |
CN211349035U (zh) | 一种设备动态监控与故障预警系统 | |
CN215340100U (zh) | 一种电容监控电路、电容监控装置及排架监控设备 | |
CN220692853U (zh) | 一种基于充放电控制电路的电池组控制系统 | |
CN216252793U (zh) | 小信号采集传输系统 | |
CN211236009U (zh) | 一种应用于大电流传感器模拟量采集板 | |
CN106569134A (zh) | 一种具备内部检测的智能无线传输电池巡检系统 | |
CN214067255U (zh) | 一种电容式电压互感器二次信号采集装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |