[發(fā)明專利]多路模擬輸入輸出電路的故障診斷裝置及故障診斷方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010117432.2
• 申請日: 2010-02-20
• 公開（公告）號: CN101825900A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 寺江尚;石川雅一;古田康幸;吉田克己;西岡淳;清藤康弘;笠原武則;長山修一;川和藤也;久保田學(xué);大谷辰幸;田中秀千代
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 汪惠民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于進(jìn)行可編程的電子裝置中所使用的多路模 擬輸入輸出電路的故障診斷的裝置以及其方法。

背景技術(shù)

針對核電站或化學(xué)工廠等潛在危險性高的工藝設(shè)施，當(dāng)萬一 有情況發(fā)生時，為了降低對工作人員以及周圍環(huán)境的影響，在采 取隔墻等防護(hù)設(shè)施這種被動的對策的同時，也采取利用緊急停止 裝置等的安全裝置的主動的對策。

其中，安全裝置等的控制手段在以往是通過繼電器等的電 磁、機(jī)械單元來實現(xiàn)的。但是，近年來，隨著以可編程的電子裝 置(PLC：Programmable?Logic?Controller)為代表的可編程控 制設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，作為安全控制系統(tǒng)的控制單元，使用這些控 制設(shè)備的需求不斷增長。

非專利文獻(xiàn)1中所示的IEC61508就是順應(yīng)該動向所發(fā)行的 國際規(guī)格，規(guī)定了在安全控制系統(tǒng)的一部分中使用電的/電子的/ 可編程的電子裝置的情況下的必要條件。即，在IEC61508中， 作為安全控制系統(tǒng)的能力的尺度，定義了SIL(Safety?Integrity Level)，規(guī)定了與1到4的級別對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)的要求事項。顯示出： SIL越高，可以降低工藝設(shè)施所具有的潛在危險性的程度越高。 即，該SIL的級別意味著，當(dāng)檢測出工藝設(shè)施的異常時，可以在 多大程度上確切地實施所規(guī)定的安全控制。

安全控制裝置，即使在通常的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下為非激活，當(dāng)工藝 設(shè)施發(fā)生異常時，也需要其立刻激活。因此，時常進(jìn)行自我診斷， 不斷進(jìn)行自身的健全性檢查尤為重要。另外，在需要高SIL的安 全控制系統(tǒng)中，為了將由于未檢測出的故障而導(dǎo)致系統(tǒng)不運轉(zhuǎn)的 幾率降低到最低，需要實施范圍廣·精度高的自我診斷。

在IEC61508中，分別介紹了適用于構(gòu)成安全控制裝置的每 種重要部件的自我診斷技術(shù)方法。各自的技術(shù)方法的有效性以診 斷率的形式顯示。在此，診斷率是指，在各構(gòu)成要素的所有故障 中，采用該診斷技術(shù)方法時可以檢測出的故障的比例。

另外，作為PLC的構(gòu)成要素之一的模擬輸入輸出裝置的故障 檢測手段，采用另外設(shè)置故障診斷用電路的方法，即，通過將電 路二重化等的方法檢測故障的方法。例如，有人提出了以下的方 案，即，為了診斷與A/D轉(zhuǎn)換器連接的多路復(fù)用器(multiplexer) 的故障，通過將多路復(fù)用器二重化，并比較它們的輸出，來診斷 多路復(fù)用器的故障(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。

另外，也有人提出了這樣的方案，即，在檢測出A/D轉(zhuǎn)換器 的故障時，在A/D轉(zhuǎn)換器的前面設(shè)置多路復(fù)用器，將該多路復(fù)用 器的輸入與電源電壓和接地電壓連接，來進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換器的故障 診斷(參照專利文獻(xiàn)2)。

另外，還有人提出了如下的技術(shù)方案，即，對不需要外接電 路的A/D轉(zhuǎn)換器的好壞進(jìn)行判斷的方法，準(zhǔn)備從低電位到高電位 的測試電壓，通過將該測試電壓作為A/D轉(zhuǎn)換信號輸出，并根據(jù) 該輸出值，來進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換器的好壞判斷(參照專利文獻(xiàn)3)。

另外，還有人提出了如下的技術(shù)方案，即，生成多個測試模 式，對輸入的模擬信號和測試模式信號進(jìn)行切換，提供給包括A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬處理部，根據(jù)由A/D轉(zhuǎn)換器輸出的測試模式信號的 數(shù)字信號，對模擬與數(shù)字的混合電路的障礙進(jìn)行檢測(參照專利 文獻(xiàn)4)。

專利文獻(xiàn)1：JP特開平1-101020號公報

專利文獻(xiàn)2：JP特開平8-330959號公報

專利文獻(xiàn)3：JP特開2007-285764號公報

專利文獻(xiàn)4：JP特開2004-228928號公報

非專利文獻(xiàn)1：IEC61508-1～7，“Functional?safety?of electrical/electronic/programmable?electronic safety-related?systems”part1-part7

但是，在上述專利文獻(xiàn)1～4所示的技術(shù)中，雖然可以分別檢 測出多路復(fù)用器的故障或A/D轉(zhuǎn)換器的故障，但是不能同時檢測 出這兩種部件的故障而且在此基礎(chǔ)上將其故障的原因區(qū)分開。

例如，在專利文獻(xiàn)2記載的技術(shù)中，在多路復(fù)用器的各信道 之間輸入了相同電壓值的情況下，特別是在輸入選擇信號本身發(fā) 生了故障等情況下，會產(chǎn)生有連正在發(fā)生故障的情況都不能檢測 出的這一問題。即，專利文獻(xiàn)1～4所示的故障診斷方法，在要求 高的故障診斷檢測率的系統(tǒng)中，不能確保充分的功能安全。

發(fā)明內(nèi)容