[發(fā)明專利]一種具有動態(tài)診斷故障能力的高速脈沖量采集電路

有效

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• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN108107866B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 冷強;王嵚峰;劉志凱;梁成華;王冬;冀苗苗
• 申請（專利權(quán)）人: 中核控制系統(tǒng)工程有限公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 呂巖甲

本發(fā)明屬于脈沖信號采集技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有動態(tài)診斷故障能力的高速脈沖量采集電路。動態(tài)診斷實現(xiàn)如下：控制光耦O3關(guān)閉輸入通道，然后控制光耦O47開關(guān)診斷通道，F(xiàn)PGA輸入脈沖信號，此時光耦O25的輸出接到光耦O26的輸入側(cè)，脈沖信號通過打開關(guān)斷光耦O26將信號傳遞至光耦O26輸出端的5管腳，然后FPGA能正確接收到相應(yīng)的脈沖個數(shù)則判斷為正常狀態(tài)，反之則為故障態(tài)。本發(fā)明的硬件電路不僅能判斷高速脈沖量信號采集的電路是否采集有故障，而且能實時將狀態(tài)信息上送。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于脈沖信號采集技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有動態(tài)診斷故障能力的高速脈沖量采集電路。

背景技術(shù)

在工業(yè)控制領(lǐng)域，核電DCS系統(tǒng)是其一個重要的分支。核電DCS系統(tǒng)針對現(xiàn)場到DCS系統(tǒng)的數(shù)字信號，如電機運行狀態(tài)、故障信號、核堆中子輻射量信號等重要信號輸入會專門設(shè)計相應(yīng)的模塊進(jìn)行采集，然后將采集來的信號上送給控制站進(jìn)行處理。由于核電站的特性，現(xiàn)場信號對于DCS系統(tǒng)需進(jìn)行隔離，保證在某一部分特殊損壞的情況下，不影響整個主控制站安全運行。目前國內(nèi)外針對DCS系統(tǒng)脈沖量輸入使用最多且較為穩(wěn)定的方案是通過光耦或者光繼等隔離器件來實現(xiàn)的。

上述采用的方案有可能因現(xiàn)場不可預(yù)測的風(fēng)險或事件導(dǎo)致其采集的通道失效，如采集電路的電阻虛焊或者光耦的前級輸入損壞等等。那么一旦出現(xiàn)這些問題也就意味著現(xiàn)場設(shè)備的脈沖量輸入狀態(tài)已不能獲取，也無法對現(xiàn)場做出相應(yīng)的控制，這些問題對于核電安全級系統(tǒng)來說是不可接受的。工業(yè)上自診斷方法為一段時間接收不到相應(yīng)的信號則認(rèn)為通道失效。但是這種判斷并不能絕對的確定是否真的是模塊自身輸入信道的問題還是現(xiàn)場信號輸入不正確或信號在進(jìn)模塊之前為正確傳輸進(jìn)來。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有動態(tài)診斷故障能力的高速脈沖量采集電路，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：

一種具有動態(tài)診斷故障能力的高速脈沖量采集電路，光耦O26的前端輸入二極管正極串接電阻R59并連接到光耦O47輸出端的發(fā)射極和光耦O3輸出端的發(fā)射極，光耦O26的前端輸入二極管負(fù)極接通道輸入的信號地，光耦O26輸出端的6管腳接FPGA的3.3V供電電源正極，光耦O26輸出端的4管腳接FPGA的3.3V供電電源負(fù)極，光耦O26輸出端的5管腳串接電阻R79到FPGA管腳，光耦O26輸出端的5管腳與電源地跨接表貼陶瓷電容C77進(jìn)行輸入信號濾波，光耦O26輸出端的6和4管腳跨接表貼陶瓷電容C78進(jìn)行供電電源濾波；光耦O3的輸入側(cè)二極管正極通過電阻R13接3.3V上拉電源正極，光耦O3的輸入側(cè)二極管負(fù)極接FPGA的IO管腳，光耦O3的輸出端的集電極接現(xiàn)場的信號輸入正極，再與現(xiàn)場的信號輸入正與輸入地之間并聯(lián)一個雙向TVS管；光耦O47的輸入側(cè)二極管正極通過電阻R116接3.3V上拉電源正極；光耦O25的前端輸入的二極管正極串接電阻R55上拉到FPGA電源正極，光耦O25的前端輸入的二極管負(fù)極串接電阻R56到FPGA的IO管腳，光耦O25輸出端的6管腳接通道信號的5V供電電源正極，光耦O25輸出端的4管腳接通道信號的5V供電電源負(fù)極，光耦O25輸出端的5管腳串接電阻R80到光耦O47的輸出端集電極，光耦O25輸出端的5管腳與電源地跨接表貼陶瓷電容C6進(jìn)行輸入信號濾波，光耦O25輸出端的6和4管腳跨接表貼陶瓷電容C2進(jìn)行供電電源濾波。

所述的光耦O26的導(dǎo)通閾值在3～5V范圍內(nèi)。

所述的電阻R79的阻值為10Ω。

所述的表貼陶瓷電容C77為15pF。

所述的表貼陶瓷電容C78為100nF。

所述的電阻R80的阻值為10Ω。

所述的表貼陶瓷電容C6為15pF。

所述的表貼陶瓷電容C2為100nF。