[發(fā)明專利]一種電流信號(hào)輸出及診斷電路、故障診斷方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711007376.5
• 申請(qǐng)日: 2017-10-25
• 公開（公告）號(hào): CN107576903A
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐士斌;董良健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江中控技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): G01R31/28
• 分類號(hào): G01R31/28
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 王寶筠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電流信號(hào)輸出及診斷電路、故障診斷方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在自動(dòng)化控制技術(shù)中，電流輸出電路作為DCS(英文全稱：Distributed Control System，中文全稱：分布式控制系統(tǒng))、SIS(英文全稱：Safety Instrumented System，中文全稱：安全儀表系統(tǒng))等工業(yè)控制系統(tǒng)中主要的一個(gè)輸出組件，通常用于精確控制電機(jī)轉(zhuǎn)速、控制閥門開度、控制加熱器功率等執(zhí)行設(shè)備，電流輸出電路的失效可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備失控，造成生產(chǎn)事故。

現(xiàn)有技術(shù)中，電流信號(hào)輸出電路常采用圖1所示的電壓跟隨電路，負(fù)載設(shè)備R_load串接在電源側(cè)，利用運(yùn)算放大器U1的負(fù)反饋實(shí)現(xiàn)MCU(Microcontroller Unit，微控制器)控制晶體管U2的輸出，保證DAC(Digital To Analog Converter，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路)的輸出端電壓V2與晶體管U2的輸出端電壓V3保持一致，則流經(jīng)負(fù)載設(shè)備R_load的電流值與流經(jīng)電阻R1的電流值一致，具體輸出電流值為V3/R1，即V2/R1，具體實(shí)現(xiàn)原理框圖參見圖1，通過該電路可以實(shí)現(xiàn)電流信號(hào)的控制。但若圖1所示的電路中的任一個(gè)器件發(fā)生失效，都可能導(dǎo)致輸出電流錯(cuò)誤，例如，當(dāng)R1的阻值發(fā)生漂移時(shí)，輸出電流V2/R1一定會(huì)發(fā)生漂移，由于該電路不具備故障診斷能力，無法及時(shí)的進(jìn)行故障報(bào)警和導(dǎo)向安全，可能導(dǎo)致設(shè)備失控，造成生產(chǎn)事故。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種電流信號(hào)輸出及診斷電路、故障診斷方法及系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電流信號(hào)的故障診斷，及時(shí)進(jìn)行故障報(bào)警和導(dǎo)向安全，保證設(shè)備的正常運(yùn)行，避免造成生產(chǎn)事故。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

一種電流信號(hào)輸出及診斷電路，包括：微控制器、電流信號(hào)輸出電路、電流信號(hào)診斷電路、輸出開關(guān)以及旁路開關(guān)，其中：

所述電流信號(hào)輸出電路的電源輸入端作為所述電流信號(hào)輸出及診斷電路的輸入端與配電電源相連；

所述輸出開關(guān)的第二端作為所述電流信號(hào)輸出及診斷電路的輸出端與負(fù)載設(shè)備相連，所述負(fù)載設(shè)備的另一端接地；

所述電流信號(hào)輸出電路的輸出端與所述電流信號(hào)診斷電路的輸入端相連；

所述電流信號(hào)診斷電路的第一輸出端分別與所述輸出開關(guān)和所述旁路開關(guān)相連，所述旁路開關(guān)的另一端接地；

所述微控制器的輸出端與所述電流信號(hào)輸出電路的輸入端相連，所述微控制器控制所述電流信號(hào)輸出電路輸出流向所述負(fù)載設(shè)備的電流；

所述微控制器的輸入端與所述電流信號(hào)診斷電路的第二輸出端相連，所述微控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述輸出電流，當(dāng)監(jiān)測(cè)到所述輸出電流超出預(yù)設(shè)精度范圍時(shí)，則所述微控制器控制所述輸出開關(guān)斷開和/或控制所述旁路開關(guān)閉合和/或控制所述電流信號(hào)輸出電路進(jìn)入故障安全狀態(tài)。

優(yōu)選的，所述電流信號(hào)輸出電路包括：數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、運(yùn)算放大器、第一電阻以及晶體管，其中：

所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸入端作為所述電流信號(hào)輸出電路的輸入端與所述微控制器的輸出端相連；

所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸出端與所述第一電阻的一端相連，其公共端作為所述電流信號(hào)輸出電路的電源輸入端與所述配電電源相連；

所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸出端與所述運(yùn)算放大器的同相輸入端相連，所述運(yùn)算放大器的反相輸入端與所述晶體管的輸入端相連，所述運(yùn)算放大器的輸出端與所述晶體管的控制端相連；

所述第一電阻的另一端與所述晶體管的輸入端相連，所述晶體管的輸出端作為所述電流信號(hào)輸出電路的輸出端與所述電流信號(hào)診斷電路的輸入端相連。

優(yōu)選的，所述晶體管為半導(dǎo)體開關(guān)管。

優(yōu)選的，所述半導(dǎo)體開關(guān)管為PMOS管。

優(yōu)選的，所述半導(dǎo)體開關(guān)管PNP型晶體管。

優(yōu)選的，所述電流信號(hào)診斷電路包括：模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、差分放大電路以及第二電阻，其中：

所述第二電阻的第一端作為所述電流信號(hào)診斷電路的輸入端與所述電流信號(hào)輸出電路的輸出端相連；

所述第二電阻的第二端作為所述電流信號(hào)診斷電路的第一輸出端與所述輸出開關(guān)和所述旁路開關(guān)相連；

所述差分放大電路的正相輸入端與所述第二電阻的第一端相連，所述差分放大電路的反相輸入端與所述第二電阻的第二端相連，所述差分放大電路的輸出端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連；

所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端作為所述電流信號(hào)診斷電路的第二輸出端與所述微控制器的輸入端相連。