[發明專利]一種開關量信號控制電路和控制方法

在審

• 申請號: 202010559707.1
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111654276A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 汪亮;袁鵬;王文宇;李愛武;劉勇;鄒志強;解苗;唐賽;朱晶亮;肖紅
• 申請（專利權）人: 湖南中科電氣股份有限公司
• 主分類號: H03K17/94
• 分類號: H03K17/94
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強;劉冬

本發明提供一種開關量信號控制電路和控制方法，開關量信號控制電路包括微處理器、第一開關管、繼電器，微處理器具有第一I/O接口、第二I/O接口、第三I/O接口，第一開關管的控制端與第一I/O接口電連接，繼電器的一對常開觸點連接在開關量信號控制電路的受控電路中，開關量信號控制電路還包括第二開關管、開關管驅動單元，第一開關管、第二開關管、繼電器線圈串聯電連接于第一供電端和地之間；開關管驅動單元具有與第三I/O接口電連接的第一端、與第二開關管的控制端電連接的第二端、與第二I/O接口電連接的第三端。本發明可以避免因第一I/O接口輸出所不希望的默認電平信號而產生誤動作的風險，安全地對繼電器進行控制。

技術領域

本發明涉及工業自動化控制領域，具體設計一種開關量信號可靠輸出的電路和方法。

背景技術

隨著國家步入工業4.0信息智能化時代，無人化、自動化、數字化和智能化控制已成為近年來工業現場控制領域最主要發展趨勢，幾乎已經滲透到工業控制現場中每一個領域，如無人車間、無人餐廳等應用場所；無人化、自動化、數字化和智能化控制是一種建立在可靠穩定的現場控制系統采集和輸出的基礎之上，對自動控制的精度以及準確度的要求越來越高，如模擬量的采集、開關量輸入信號采集、開關量信號輸出控制等等。

傳統的開關量信號輸出控制主要原理圖如下圖1（a）、圖1（b）所示；主要通過配置微處理器MCU輸出I/O口的高低電平狀態來控制晶體三極管或增強型MOSFET電子開關的狀態，繼而達到繼電器線圈的得電或失電，最終使得繼電器觸點閉合或斷開，圖1（a）、圖1（b）的方式具有電氣隔離和抗共模干擾能力強的優點，但以上兩種方式具有一個致命缺點，當微處理器在得電和失電過程中，微處理器的I/O口是不確定狀態或不受控的狀態，而且微處理器芯片在得電后到開關量信號輸出I/O口初始化之前的這段時間內每一種微處理器芯片的I/O口默認狀態不同，有的微處理器芯片I/O口默認狀態為高電平，有的微處理器芯片I/O口默認狀態為低電平，因此對于圖1（a）、圖1（b）的傳統方案在上述提到不確定狀態下很容易產生開關量信號誤動作，給控制系統的穩定性、安全性和可靠性帶來致命的危害。由于默認電平不可控，因此只能針對不同微處理器進行適應性設置以避免上述誤動作。但由于不同微處理器的該默認電平不同，如果針對每個微處理器都進行相應設置，則會大大影響生產效率。

發明內容

本發明要解決的問題是針對不同微處理器在得電和失電過程中I/O口默認狀態不同而且不受控，使得傳統的開關量信號控制電路很容易在該過程中產生開關量信號誤動作而給控制系統的穩定性、安全性和可靠性帶來致命的危害的問題，提供一種開關量信號控制電路和控制方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種開關量信號控制電路，包括微處理器、第一開關管、繼電器，所述微處理器具有第一I/O接口、第二I/O接口、第三I/O接口，所述第一開關管的控制端與第一I/O接口電連接，所述繼電器的一對常開觸點連接在開關量信號控制電路的受控電路中；

其特征在于：所述開關量信號控制電路還包括第二開關管、開關管驅動單元，所述第一開關管、第二開關管、繼電器線圈串聯電連接于第一供電端和地之間；

所述開關管驅動單元具有與第三I/O接口電連接的第一端、與第二開關管的控制端電連接的第二端、與第二I/O接口電連接的第三端；

所述開關管驅動單元的電路結構使得：

（A）當所述第二I/O接口、第三I/O接口的輸出同為高電平時，所述開關管驅動單元令第二開關管關斷；

（B）當所述第二I/O接口、第三I/O接口的輸出同為低電平時，所述開關管驅動單元令第二開關管關斷；