專利名稱：一種可編程邏輯控制器數(shù)字量輸出裝置及自檢方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)化控制領(lǐng)域，尤其涉及一種可編程邏輯控制器數(shù)字量輸出裝置及自檢方法。
背景技術(shù)：
可編程邏輯控制器(PLC，Programmable Logic Controller)控制的數(shù)字量(開關(guān)量)在一個(gè)中規(guī)模的系統(tǒng)中用量超過(guò)一千點(diǎn)，其中輸出點(diǎn)占一半左右，因此數(shù)字量輸出的可靠性關(guān)系到整個(gè)自動(dòng)化應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性，而這些數(shù)字量輸出中的一些輸出點(diǎn)控制著系統(tǒng)的要害設(shè)備部位，系統(tǒng)對(duì)這些重要部位的輸出點(diǎn)的可靠性要求甚為苛刻?，F(xiàn)有技術(shù)中，數(shù)字量輸出點(diǎn)一般都是由功率開關(guān)控制的，這些輸出點(diǎn)的可靠性基本由功率開關(guān)的耐用性決定，當(dāng)功率開關(guān)由于老化等原因發(fā)生故障而失效的時(shí)候，往往不容易覺察到?，F(xiàn)有技術(shù)中一種改進(jìn)的方案是給這些輸出點(diǎn)增加反饋回路，以便在探測(cè)到輸出異常后及時(shí)報(bào)警，便于系統(tǒng)的維修。然而以上的做法是在輸出點(diǎn)已經(jīng)故障的情況下才做出的反應(yīng)，這個(gè)時(shí)候往往已經(jīng)給工業(yè)生產(chǎn)造成了無(wú)可挽回的損失。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)字量輸出點(diǎn)的故障監(jiān)控滯后的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種可編程邏輯控制器數(shù)字量輸出裝置，包括1/0模塊處理單元和至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管，每一個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管通過(guò)一個(gè)光電隔離器與所述I/O模塊處理單元相連，所述驅(qū)動(dòng)開關(guān)管在所述I/O模塊處理單元的控制下驅(qū)動(dòng)數(shù)字量輸出，所述裝置還包括多路復(fù)用器、差分運(yùn)放單元和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中所述I/O模塊處理單元通過(guò)一信號(hào)隔離單元分別與所述多路復(fù)用器及所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，所述多路復(fù)用器根據(jù)所述I/O模塊處理單元發(fā)出的選出信號(hào)采集所述驅(qū)動(dòng)開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)的數(shù)字量輸出；所述差分運(yùn)放單元連接在所述多路復(fù)用器及所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間，其中所述多路復(fù)用器的輸出作為所述差分運(yùn)放單元的一個(gè)輸入，所述差分運(yùn)放單元的另一個(gè)輸入是與所述驅(qū)動(dòng)開關(guān)管電源相同的電壓輸入；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將所述差分運(yùn)放單元輸出的表征驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通壓降的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后發(fā)送到所述I/O模塊處理單元，將所述數(shù)字信號(hào)與I/O模塊處理單元內(nèi)預(yù)存的驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的導(dǎo)通壓降參數(shù)值進(jìn)行比較，以判斷驅(qū)動(dòng)開關(guān)管是否老化。其中，所述I/O模塊處理單元內(nèi)預(yù)存的驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的導(dǎo)通壓降參數(shù)值包括各個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管在額定工作狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)通壓降值或各個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的極限導(dǎo)通壓降值。其中，所述I/O模塊處理單元通過(guò)通信端口與可編程邏輯控制器PLC的主處理器連接。其中，所述I/O模塊處理單元中還存儲(chǔ)有各個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的工作狀態(tài)信息，所述工作狀態(tài)信息供與所述I/O模塊處理單元相連的PLC主處理器讀取，所述工作狀態(tài)信息包括老化狀態(tài)和正常狀態(tài)，當(dāng)所述I/O模塊處理單元根據(jù)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送來(lái)的數(shù)字信號(hào)判斷出某驅(qū)動(dòng)開關(guān)管處于老化狀態(tài)時(shí)，將該驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的工作狀態(tài)信息設(shè)置為老化狀態(tài)。相應(yīng)的，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種可編程邏輯控制器數(shù)字量輸出裝置，包括I/ 0模塊處理單元和至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管，每一個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管通過(guò)一個(gè)光電隔離器與所述I/ 0模塊處理單元相連，所述驅(qū)動(dòng)開關(guān)管在所述I/O模塊處理單元的控制下驅(qū)動(dòng)數(shù)字量輸出， 所述裝置還包括多路復(fù)用器、差分運(yùn)放單元和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中所述I/O模塊處理單元通過(guò)一信號(hào)隔離單元分別與所述多路復(fù)用器及所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，所述多路復(fù)用器根據(jù)所述I/O模塊處理單元發(fā)出的選出信號(hào)采集所述驅(qū)動(dòng)開關(guān)管處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)的數(shù)字量輸出；所述差分運(yùn)放單元連接在所述多路復(fù)用器及所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間，其中所述多路復(fù)用器的輸出作為所述差分運(yùn)放單元的一個(gè)輸入，所述差分運(yùn)放單元的另一個(gè)輸入是與所述驅(qū)動(dòng)開關(guān)管電源相同的電壓輸入；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將所述差分運(yùn)放單元輸出的表征驅(qū)動(dòng)開關(guān)管漏電判斷參數(shù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后發(fā)送到所述I/O模塊處理單元，將所述數(shù)字信號(hào)與I/O模塊處理單元內(nèi)存儲(chǔ)的與驅(qū)動(dòng)開關(guān)管電源相同的電壓值進(jìn)行比較，以判斷驅(qū)動(dòng)開關(guān)管是否老化。其中，所述I/O模塊處理單元通過(guò)通信端口與可編程邏輯控制器PLC的主處理器連接。其中，所述I/O模塊處理單元中還存儲(chǔ)有各個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的工作狀態(tài)信息，所述工作狀態(tài)信息供與所述I/O模塊處理單元相連的PLC主處理器讀取，所述工作狀態(tài)信息包括老化狀態(tài)和正常狀態(tài)，當(dāng)所述I/O模塊處理單元根據(jù)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送來(lái)的數(shù)字信號(hào)判斷出某驅(qū)動(dòng)開關(guān)管處于老化狀態(tài)時(shí)，將該驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的工作狀態(tài)信息設(shè)置為老化狀態(tài)。相應(yīng)的，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種可編程邏輯控制器數(shù)字量輸出裝置的自檢方法，包括根據(jù)所述數(shù)字量輸出裝置中的I/O模塊處理單元發(fā)出的選出信號(hào)采集所述數(shù)字量輸出裝置中驅(qū)動(dòng)開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)/截止?fàn)顟B(tài)時(shí)的數(shù)字量輸出；將所述采集的數(shù)字量輸出與所述驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的電源電壓作差分運(yùn)算，得到表征驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通壓降/漏電判斷參數(shù)的模擬信號(hào)；將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；將所述數(shù)字信號(hào)與驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的導(dǎo)通壓降參數(shù)值/與驅(qū)動(dòng)開關(guān)管電源相同的電壓值進(jìn)行比較，以判斷驅(qū)動(dòng)開關(guān)管是否老化。其中，所述驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的導(dǎo)通壓降參數(shù)值包括各個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管在額定工作狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)通壓降值或各個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的極限導(dǎo)通壓降值。其中，所述方法還包括為每一個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管配備一個(gè)工作狀態(tài)信息，所述工作狀態(tài)信息包括老化狀態(tài)和正常狀態(tài)，當(dāng)判斷出某驅(qū)動(dòng)開關(guān)管處于老化狀態(tài)時(shí)，將該驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的工作狀態(tài)信息設(shè)置為老化狀態(tài)。實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，根據(jù)所述數(shù)字量輸出裝置中的I/O模塊處理單元發(fā)出的選出信號(hào)采集所述數(shù)字量輸出裝置中驅(qū)動(dòng)開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)/截止?fàn)顟B(tài)時(shí)的數(shù)字量輸出；將所述采集的數(shù)字量輸出與所述驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的電源電壓作差分運(yùn)算，得到表征驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通壓降/漏電判斷參數(shù)的模擬信號(hào)；將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；將所述數(shù)字信號(hào)與驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的導(dǎo)通壓降參數(shù)值/與驅(qū)動(dòng)開關(guān)管電源相同的電壓值進(jìn)行比較，以判斷驅(qū)動(dòng)開關(guān)管是否老化，能提前了解驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的衰退狀況，使用戶能在災(zāi)難性失效前做好設(shè)備維護(hù)。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明實(shí)施例中可編程邏輯控制器數(shù)字量輸出裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例中利用圖1中的裝置對(duì)各驅(qū)動(dòng)開關(guān)管進(jìn)行巡檢的流程圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例中一種可編程邏輯控制器數(shù)字量輸出裝置的自檢方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種可編程邏輯控制器數(shù)字量輸出裝置的自檢方法，可以提前了解器件衰退狀況，從而使得用戶在驅(qū)動(dòng)開關(guān)管災(zāi)難性失效前做好設(shè)備維護(hù)。下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。參見圖1，為本發(fā)明實(shí)施例中可編程邏輯控制器數(shù)字量輸出裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖。所述數(shù)字量輸出裝置包括1/0模塊處理單元10和至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管，其中I/O模塊處理單元為輸入輸出模塊處理單元，圖1中只示出了三路數(shù)字量輸出，因此只示出了三個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管，如圖中驅(qū)動(dòng)開關(guān)管20、驅(qū)動(dòng)開關(guān)管21、驅(qū)動(dòng)開關(guān)管22。每一個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管通過(guò)一個(gè)光電隔離器與所述I/O模塊處理單元10相連，如圖1中，驅(qū)動(dòng)開關(guān)管20通過(guò)光電隔離器30與所述I/O模塊處理單元10相連；驅(qū)動(dòng)開關(guān)管21通過(guò)光電隔離器31與所述I/O 模塊處理單元10相連；驅(qū)動(dòng)開關(guān)管22通過(guò)光電隔離器32與所述I/O模塊處理單元10相連。所述各驅(qū)動(dòng)開關(guān)管在所述I/O模塊處理單元10的控制下驅(qū)動(dòng)數(shù)字量輸出，各驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的電源電壓為圖1中的DC POWER。圖1中，al、a2、am為I/O模塊處理單元10輸出的數(shù)字量輸出控制信號(hào)，Al、A2、Am為驅(qū)動(dòng)開關(guān)管驅(qū)動(dòng)的數(shù)字量輸出，所述裝置還包括多路復(fù)用器40、差分運(yùn)放單元50和模數(shù)轉(zhuǎn)換器60，其中所述I/O模塊處理單元10通過(guò)一信號(hào)隔離單元70分別與所述多路復(fù)用器40及所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器60相連，所述多路復(fù)用器40根據(jù)所述I/O模塊處理單元70發(fā)出的選出信號(hào)Cl采集所述驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的數(shù)字量輸出，其中圖1中的Al’、A2’、Am’為數(shù)字量輸出控制采集信號(hào)，當(dāng)所述I/O模塊處理單元70發(fā)出的選出信號(hào)Cl為采集驅(qū)動(dòng)開關(guān)管20輸出的數(shù)字量輸出時(shí)，多路復(fù)用器40通過(guò)Al’數(shù)字量輸出控制采集信號(hào)采集所述驅(qū)動(dòng)開關(guān)管20的數(shù)字量輸出，多路復(fù)用器40每次采集一個(gè)數(shù)字量輸出，對(duì)各個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管20所輸出的數(shù)字量輸出可以采用巡檢采集的方式進(jìn)行。所述差分運(yùn)放單元50連接在所述多路復(fù)用器40及所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器60之間，其中所述多路復(fù)用器40的輸出作為所述差分運(yùn)放單元的一個(gè)輸入，所述差分運(yùn)放單元50的另一個(gè)輸入是與所述驅(qū)動(dòng)開關(guān)管電源相同的電壓輸入DC P0WRE，所述差分運(yùn)放單元50內(nèi)進(jìn)行的是驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的電源電壓DC POffRE與選定通道驅(qū)動(dòng)開關(guān)管所輸出的數(shù)字量輸出的差值運(yùn)算，當(dāng)所述多路復(fù)用器40采集的是選定通道驅(qū)動(dòng)開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)的數(shù)字量輸出時(shí)，得到表征對(duì)應(yīng)選定通道的驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通壓降VDS(on)的模擬信號(hào)；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器60將所述差分運(yùn)放單元50輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后發(fā)送到所述I/O模塊處理單元10，所述數(shù)字信號(hào)分別表征各個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的當(dāng)前工作特性， 將所述數(shù)字信號(hào)與I/O模塊處理單元10內(nèi)預(yù)存的相關(guān)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的導(dǎo)通壓降參數(shù)值進(jìn)行比較，以判斷驅(qū)動(dòng)開關(guān)管是否老化。所述I/O模塊處理單元10內(nèi)預(yù)存的驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的導(dǎo)通壓降參數(shù)值包括各個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管在額定工作狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)通壓降值或各個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的極限導(dǎo)通壓降值。當(dāng)所述I/O模塊處理單元10內(nèi)預(yù)存的參數(shù)為驅(qū)動(dòng)開關(guān)管在額定工作狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)通壓降值時(shí)，將模數(shù)轉(zhuǎn)換器60輸出的數(shù)字信號(hào)與所述標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)通壓降值比較，如果兩者存在差值但差值較小，則表示驅(qū)動(dòng)開關(guān)管有一定程度的老化衰退，但并不影響輸出信號(hào)的穩(wěn)定性，因此不需要維護(hù)，而當(dāng)兩者差值超出了一定的范圍，才判斷該驅(qū)動(dòng)開關(guān)管已經(jīng)老化衰退瀕臨崩潰， 需要立即維修；當(dāng)所述I/O模塊處理單元10內(nèi)預(yù)存的參數(shù)為各個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的極限導(dǎo)通壓降值，則模數(shù)轉(zhuǎn)換器60輸出的表征各個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的當(dāng)前工作特性的數(shù)字信號(hào)超過(guò)了所述極限導(dǎo)通壓降值時(shí)，則表示驅(qū)動(dòng)開關(guān)管已經(jīng)老化衰退需要維修。所述I/O模塊處理單元通過(guò)通信端口與可編程邏輯控制器PLC的主處理器連接。 如果該P(yáng)LC數(shù)字量輸出裝置為PLC擴(kuò)展模塊的數(shù)字量輸出，I/O模塊處理器單元?jiǎng)t通過(guò)外部通信端口和一外部PLC的主處理器連接。如果該P(yáng)LC數(shù)字量輸出裝置的輸出點(diǎn)為PLC自帶的輸出點(diǎn)，則I/O模塊處理器單元通過(guò)內(nèi)部通信端口和內(nèi)部PLC的主處理器連接。所述I/O模塊處理單元中還存儲(chǔ)有各個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的工作狀態(tài)信息，所述工作狀態(tài)信息供與所述I/O模塊處理單元相連的PLC主處理器讀取，所述工作狀態(tài)信息包括老化狀態(tài)和正常狀態(tài)，當(dāng)所述I/O模塊處理單元根據(jù)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送來(lái)的數(shù)字信號(hào)判斷出某驅(qū)動(dòng)開關(guān)管處于老化狀態(tài)時(shí)，將該驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的工作狀態(tài)信息設(shè)置為老化狀態(tài)。實(shí)施時(shí)， 所述工作狀態(tài)信息可以為在所述I/O模塊處理單元中為每一個(gè)輸出通道配備的一個(gè)工況狀態(tài)字，初始值可以設(shè)置為0，當(dāng)判斷結(jié)果為某驅(qū)動(dòng)開關(guān)管處于老化狀態(tài)時(shí)，將該驅(qū)動(dòng)開關(guān)管對(duì)應(yīng)的工況狀態(tài)字賦值為1，PLC主處理器可讀取該工況狀態(tài)字，當(dāng)讀取到的工況狀態(tài)字為1時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，通知用戶該驅(qū)動(dòng)開關(guān)管老化衰退瀕臨崩潰，需立即進(jìn)行維修。實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管是否老化的檢測(cè)可以是對(duì)指定的某一個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管進(jìn)行檢測(cè)，也可以采用對(duì)各驅(qū)動(dòng)開關(guān)管所在的通道進(jìn)行巡檢采樣，巡檢采樣的頻率可以為用戶根據(jù)需求設(shè)定，比如50赫茲，也就是每秒鐘巡檢50次，當(dāng)采用本發(fā)明實(shí)施例中的裝置進(jìn)行巡檢采樣時(shí)，本發(fā)明中的具有自檢功能的PLC數(shù)字量輸出裝置的自檢過(guò)程可參見圖2。此外，還可以根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器60輸出的數(shù)字信號(hào)與所述標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)通壓降值比較的差值大小，對(duì)老化狀態(tài)劃分多個(gè)等級(jí)，比如未老化，輕微老化，中度老化，嚴(yán)重老化(隨時(shí)會(huì)崩潰)，相應(yīng)的在工況狀態(tài)字中設(shè)置多種報(bào)警信號(hào)，這樣可以根據(jù)數(shù)字量輸出裝置的應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)開關(guān)管的老化狀態(tài)做更加細(xì)致的監(jiān)控。比如在可靠性要求極高的工業(yè)控制場(chǎng)合，開關(guān)管在中度老化后就應(yīng)該及時(shí)更換。當(dāng)然，除了根據(jù)以上所述的開關(guān)管在導(dǎo)通時(shí)的導(dǎo)通壓降來(lái)判斷和監(jiān)控開關(guān)管的老化或失效狀態(tài)，還可以根據(jù)檢測(cè)其他指標(biāo)來(lái)判斷開關(guān)管的老化程度或是否失效，比如開關(guān)管截止時(shí)的漏電電壓或漏電流，如果漏電電壓或漏電流超過(guò)了一定的額度，就可以告警開關(guān)管失效，這也需要在I/O模塊處理單元10內(nèi)預(yù)存相應(yīng)的額定漏電電壓對(duì)比參數(shù)或漏電流對(duì)比參數(shù)。當(dāng)通過(guò)漏電電壓來(lái)判斷是否老化時(shí)，在I/O模塊處理單元10內(nèi)預(yù)存的漏電電壓對(duì)比參數(shù)可以為與驅(qū)動(dòng)開關(guān)管電源相同的電壓值，即圖1中的DC POWER值，此時(shí)，所述多路復(fù)用器40采集的是選定通道驅(qū)動(dòng)開關(guān)管處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)的數(shù)字量輸出(即漏電電壓)，差分運(yùn)放單元50內(nèi)進(jìn)行差分運(yùn)放得到的是表征對(duì)應(yīng)選定通道的驅(qū)動(dòng)開關(guān)管漏電判斷參數(shù)的模擬信號(hào)。需要解釋的是，一般開關(guān)管在截止?fàn)顟B(tài)下存在一個(gè)微小的漏電流，所謂漏電電壓是與漏電流對(duì)應(yīng)的電壓。所定義之漏電電壓對(duì)比參數(shù)，實(shí)質(zhì)是開關(guān)管截止時(shí)候的漏極和源極電壓差VDS(off)，因?yàn)榇嬖诼╇婋妷?，其值比電源電壓DC power略小。I/O模塊處理單元10在比較的時(shí)候，如果發(fā)現(xiàn)漏電電壓對(duì)比參數(shù)與電源電壓DC power差值較大，說(shuō)明漏電較為嚴(yán)重，指示了開關(guān)管的老化程度，當(dāng)差值達(dá)到一定的設(shè)定值時(shí)，并可定義為崩潰告警狀態(tài)。此外還需要說(shuō)明的是，對(duì)于所謂數(shù)字量其本質(zhì)為具有一定大小電壓值的模擬電壓，通常用0或1來(lái)表示其邏輯狀態(tài)。本發(fā)明實(shí)施例中，我們采集的雖然是數(shù)字量輸出，其實(shí)是采集的一定大小電壓值的模擬電壓，因此可對(duì)其進(jìn)行差分運(yùn)算，然后再次轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量后在I/O模塊處理單元10中進(jìn)行比較。參見圖2，為本發(fā)明實(shí)施例中利用圖1中的裝置對(duì)各驅(qū)動(dòng)開關(guān)管進(jìn)行巡檢的流程圖，包括如下步驟其中，每一個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)字量輸出通道，以CH表示當(dāng)前通道，以 chlbuf [CH]表示驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通壓降VDS(on)，以MAX_VDS表示驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的極限導(dǎo)通壓降值，STA[CH]表示工況狀態(tài)，即工作狀態(tài)信息。步驟SlOl 初始化當(dāng)前通道號(hào)，CH :=通道1，初始化chlbuf [CH]為全0，假設(shè)MAX_ VDS = 2. 6V ；步驟S102 設(shè)置多路復(fù)用器的多路開關(guān)導(dǎo)通到CH號(hào)通道；步驟S103 多路復(fù)用器采集到的CH號(hào)通道的數(shù)字量輸出經(jīng)差分運(yùn)放器運(yùn)算后得到表征選定通道驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通壓降VDS (on)的模擬信號(hào)，啟動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換(即AD轉(zhuǎn)換)，將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；步驟S104 1/0模塊處理單元讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的結(jié)果，并將其轉(zhuǎn)換為電壓后存放于 chlbuf [CH]；步驟S105 將 chlbuf [CH]與 MAX_VDS 進(jìn)行比較；若chlbuf [CH] > MAX_VDS 成立，工況狀態(tài) STA [CH]= “告警”；其他情況STA[CH]:=“正常，，。步驟S106 步驟SlOl到步驟S105檢測(cè)完一個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管對(duì)應(yīng)的通道，步驟S106 對(duì)CH進(jìn)行賦值，首先判斷當(dāng)前通道號(hào)是否為最后一個(gè)通道號(hào)，如果是，則CH = 1，如果否， 則CH := CH+1 ；通道號(hào)賦值完后，返回步驟102，將多路復(fù)用器的多路開關(guān)導(dǎo)通到賦值后的CH號(hào)通道，依次巡檢各驅(qū)動(dòng)開關(guān)管所在的通道，以確定每個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管所處的狀態(tài)，在驅(qū)動(dòng)開關(guān)管老化崩潰前及時(shí)了解其老化衰退狀態(tài)，在驅(qū)動(dòng)開關(guān)管災(zāi)難性失效前做好設(shè)備維護(hù)。上面介紹了本發(fā)明實(shí)施例中帶自檢功能的PLC數(shù)字量輸出裝置的結(jié)構(gòu)，下面結(jié)合圖3介紹本發(fā)明實(shí)施例中PLC數(shù)字量輸出裝置的自檢方法。參見圖3，為本發(fā)明實(shí)施例中一種可編程邏輯控制器數(shù)字量輸出裝置的自檢方法的流程示意圖，所述方法包括如下步驟步驟S201 根據(jù)所述數(shù)字量輸出裝置中的I/O模塊處理單元發(fā)出的選出信號(hào)采集所述數(shù)字量輸出裝置中驅(qū)動(dòng)開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)的數(shù)字量輸出，數(shù)字量輸出的采集是多路復(fù)用器進(jìn)行的，在選出信號(hào)的控制下，多路復(fù)用器每次采集一個(gè)數(shù)字量輸出，多路復(fù)用器對(duì)數(shù)字量輸出的采集可以采用巡檢采集的方式；采集輸出的時(shí)間是在開關(guān)管的輸出穩(wěn)定后，而不是在開關(guān)管動(dòng)作的瞬間，采集時(shí)刻可以由PLC來(lái)控制，這樣可以避免波動(dòng)可能帶來(lái)的誤判斷。此外，如果開關(guān)管的輸出連接的是感性負(fù)載，為了防止感性負(fù)載對(duì)采集信號(hào)的干擾，可以對(duì)被輸出信號(hào)與感性負(fù)載進(jìn)行隔離，或者對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行濾波，又或者對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行延時(shí)采樣，總之要避免負(fù)載所帶來(lái)的影響，從而避免可能的誤判斷。步驟S202 將所述采集的數(shù)字量輸出與所述驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的電源電壓作差分運(yùn)算， 得到表征驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通壓降VDS (on)的模擬信號(hào)；步驟S203 將所述表征驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通壓降VDS(on)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，所述數(shù)字信號(hào)分別表征各個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的當(dāng)前工作特性；步驟S204 將所述數(shù)字信號(hào)與驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的導(dǎo)通壓降參數(shù)值進(jìn)行比較，以判斷驅(qū)動(dòng)開關(guān)管是否老化。所述驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的導(dǎo)通壓降參數(shù)值包括各個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管在額定工作狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)通壓降值或各個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的極限導(dǎo)通壓降值。當(dāng)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的導(dǎo)通壓降參數(shù)值為驅(qū)動(dòng)開關(guān)管在額定工作狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)通壓降值時(shí)，將所述數(shù)字信號(hào)與所述標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)通壓降值比較，如果兩者差值較小，則表示驅(qū)動(dòng)開關(guān)管有一定程度的老化衰退，但并不影響輸出信號(hào)的穩(wěn)定性，因此不需要維護(hù)，而當(dāng)兩者差值超出了一定的范圍，才判斷該驅(qū)動(dòng)開關(guān)管已經(jīng)老化衰退瀕臨崩潰，需要立即維修；當(dāng)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的導(dǎo)通壓降參數(shù)值為各個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的極限導(dǎo)通壓降值時(shí)，若所述數(shù)字信號(hào)超過(guò)了所述極限導(dǎo)通壓降值，則表示驅(qū)動(dòng)開關(guān)管已經(jīng)老化衰退需要維修。當(dāng)然，除了根據(jù)以上所述的開關(guān)管在導(dǎo)通時(shí)的導(dǎo)通壓降來(lái)判斷和監(jiān)控開關(guān)管的老化或失效狀態(tài)，還可以根據(jù)檢測(cè)其他指標(biāo)來(lái)判斷開關(guān)管的老化程度或是否失效，比如開關(guān)管截止時(shí)的漏電電壓或漏電流，如果漏電電壓或漏電流超過(guò)了一定的額度，就可以告警開關(guān)管失效，這需要在I/O模塊處理單元10內(nèi)預(yù)存相應(yīng)的額定漏電電壓或漏電流對(duì)比參數(shù)。 當(dāng)通過(guò)漏電電壓來(lái)判斷是否老化時(shí)，在I/O模塊處理單元內(nèi)預(yù)存的漏電電壓對(duì)比參數(shù)可以為與驅(qū)動(dòng)開關(guān)管電源相同的電壓值，即圖1中的DC POWER值，此時(shí)，所述多路復(fù)用器采集的是選定通道驅(qū)動(dòng)開關(guān)管處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)的數(shù)字量輸出(即漏電電壓)，差分運(yùn)放得到的是表征對(duì)應(yīng)選定通道的驅(qū)動(dòng)開關(guān)管漏電判斷參數(shù)的模擬信號(hào)，通過(guò)對(duì)比驅(qū)動(dòng)開關(guān)管漏電判斷參數(shù)與POWER值的差值，可判斷開關(guān)管老化情況。在電源電壓值絕對(duì)穩(wěn)定的情況下，本發(fā)明實(shí)施例中的差分運(yùn)放步驟可取消，此時(shí)多路復(fù)用器采集選定通道驅(qū)動(dòng)開關(guān)管處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)的數(shù)字量輸出(即漏電電壓)，而在 I/O模塊處理單元內(nèi)預(yù)存漏電電壓參數(shù)，所述漏電電壓參數(shù)包括各個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管在額定工作狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)漏電電壓值或各個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的極限漏電電壓值，通過(guò)對(duì)比兩者的差值可判斷驅(qū)動(dòng)開關(guān)管是否老化，如在驅(qū)動(dòng)開關(guān)管正常情況下，其漏電電壓應(yīng)該接近0V，當(dāng)漏電電壓達(dá)到一定的閾值(如2V)，就表示驅(qū)動(dòng)開關(guān)管處于老化狀態(tài)，需要維修更換。但是現(xiàn)實(shí)情況中，電源電壓不可能絕對(duì)穩(wěn)定，為了防止電源波動(dòng)帶來(lái)的誤差，因此需要設(shè)計(jì)差分運(yùn)放步驟。為了方便PLC主處理器讀取驅(qū)動(dòng)開關(guān)管當(dāng)前狀態(tài)，所述方法還包括在I/O模塊處理單元內(nèi)為每一個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管配備一個(gè)工作狀態(tài)信息，所述工作狀態(tài)信息包括老化狀態(tài)和正常狀態(tài)，當(dāng)判斷出某驅(qū)動(dòng)開關(guān)管處于老化狀態(tài)時(shí)，將該驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的工作狀態(tài)信息設(shè)置為老化狀態(tài)。實(shí)施時(shí)，所述工作狀態(tài)信息可以為在所述I/O模塊處理單元中為每一個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管所在的輸出通道配備的一個(gè)工況狀態(tài)字，初始值可以設(shè)置為 0，當(dāng)判斷結(jié)果為某驅(qū)動(dòng)開關(guān)管處于老化狀態(tài)時(shí)，將該驅(qū)動(dòng)開關(guān)管對(duì)應(yīng)的工況狀態(tài)字賦值為 1，PLC主處理器可讀取該工況狀態(tài)字，當(dāng)讀取到的工況狀態(tài)字為1時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，通知用戶需該驅(qū)動(dòng)開關(guān)管老化衰退瀕臨崩潰，需立即進(jìn)行維修。實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，根據(jù)所述數(shù)字量輸出裝置中的I/O模塊處理單元發(fā)出的選出信號(hào)采集所述數(shù)字量輸出裝置中驅(qū)動(dòng)開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)/截止?fàn)顟B(tài)時(shí)的數(shù)字量輸出；將所述采集的數(shù)字量輸出與所述驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的電源電壓作差分運(yùn)算，得到表征驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通壓降/漏電判斷參數(shù)的模擬信號(hào)；將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；將所述數(shù)字信號(hào)與驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的導(dǎo)通壓降參數(shù)值/與驅(qū)動(dòng)開關(guān)管電源相同的電壓值進(jìn)行比較，以判斷驅(qū)動(dòng)開關(guān)管是否老化，能提前了解驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的衰退狀況，使用戶能在驅(qū)動(dòng)開關(guān)管災(zāi)難性失效前做好設(shè)備維護(hù)。以上所揭露的僅為本發(fā)明一種較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
權(quán)利要求
1.一種可編程邏輯控制器數(shù)字量輸出裝置，包括1/0模塊處理單元和至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管，每一個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管通過(guò)一個(gè)光電隔離器與所述I/O模塊處理單元相連，所述驅(qū)動(dòng)開關(guān)管在所述I/O模塊處理單元的控制下驅(qū)動(dòng)數(shù)字量輸出，其特征在于，所述裝置還包括 多路復(fù)用器、差分運(yùn)放單元和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中所述I/O模塊處理單元通過(guò)一信號(hào)隔離單元分別與所述多路復(fù)用器及所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，所述多路復(fù)用器根據(jù)所述I/O模塊處理單元發(fā)出的選出信號(hào)采集所述驅(qū)動(dòng)開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)的數(shù)字量輸出；所述差分運(yùn)放單元連接在所述多路復(fù)用器及所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間，其中所述多路復(fù)用器的輸出作為所述差分運(yùn)放單元的一個(gè)輸入，所述差分運(yùn)放單元的另一個(gè)輸入是與所述驅(qū)動(dòng)開關(guān)管電源相同的電壓輸入；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將所述差分運(yùn)放單元輸出的表征驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通壓降的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后發(fā)送到所述I/O模塊處理單元，將所述數(shù)字信號(hào)與I/O模塊處理單元內(nèi)預(yù)存的驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的導(dǎo)通壓降參數(shù)值進(jìn)行比較，以判斷驅(qū)動(dòng)開關(guān)管是否老化。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述I/O模塊處理單元內(nèi)預(yù)存的驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的導(dǎo)通壓降參數(shù)值包括各個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管在額定工作狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)通壓降值或各個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的極限導(dǎo)通壓降值。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述I/O模塊處理單元通過(guò)通信端口與可編程邏輯控制器PLC的主處理器連接。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述I/O模塊處理單元中還存儲(chǔ)有各個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的工作狀態(tài)信息，所述工作狀態(tài)信息供與所述I/O模塊處理單元相連的PLC主處理器讀取，所述工作狀態(tài)信息包括老化狀態(tài)和正常狀態(tài)，當(dāng)所述I/O模塊處理單元根據(jù)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送來(lái)的數(shù)字信號(hào)判斷出某驅(qū)動(dòng)開關(guān)管處于老化狀態(tài)時(shí)，將該驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的工作狀態(tài)信息設(shè)置為老化狀態(tài)。
5.一種可編程邏輯控制器數(shù)字量輸出裝置，包括1/0模塊處理單元和至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管，每一個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管通過(guò)一個(gè)光電隔離器與所述I/O模塊處理單元相連，所述驅(qū)動(dòng)開關(guān)管在所述I/O模塊處理單元的控制下驅(qū)動(dòng)數(shù)字量輸出，其特征在于，所述裝置還包括 多路復(fù)用器、差分運(yùn)放單元和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中所述I/O模塊處理單元通過(guò)一信號(hào)隔離單元分別與所述多路復(fù)用器及所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，所述多路復(fù)用器根據(jù)所述I/O模塊處理單元發(fā)出的選出信號(hào)采集所述驅(qū)動(dòng)開關(guān)管處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)的數(shù)字量輸出；所述差分運(yùn)放單元連接在所述多路復(fù)用器及所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間，其中所述多路復(fù)用器的輸出作為所述差分運(yùn)放單元的一個(gè)輸入，所述差分運(yùn)放單元的另一個(gè)輸入是與所述驅(qū)動(dòng)開關(guān)管電源相同的電壓輸入；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將所述差分運(yùn)放單元輸出的表征驅(qū)動(dòng)開關(guān)管漏電判斷參數(shù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后發(fā)送到所述I/O模塊處理單元，將所述數(shù)字信號(hào)與I/O模塊處理單元內(nèi)存儲(chǔ)的與驅(qū)動(dòng)開關(guān)管電源相同的電壓值進(jìn)行比較，以判斷驅(qū)動(dòng)開關(guān)管是否老化。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述I/O模塊處理單元通過(guò)通信端口與可編程邏輯控制器PLC的主處理器連接。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述I/O模塊處理單元中還存儲(chǔ)有各個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的工作狀態(tài)信息，所述工作狀態(tài)信息供與所述I/O模塊處理單元相連的PLC主處理器讀取，所述工作狀態(tài)信息包括老化狀態(tài)和正常狀態(tài)，當(dāng)所述I/O模塊處理單元根據(jù)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送來(lái)的數(shù)字信號(hào)判斷出某驅(qū)動(dòng)開關(guān)管處于老化狀態(tài)時(shí)，將該驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的工作狀態(tài)信息設(shè)置為老化狀態(tài)。
8.一種可編程邏輯控制器數(shù)字量輸出裝置的自檢方法，其特征在于，包括根據(jù)所述數(shù)字量輸出裝置中的I/O模塊處理單元發(fā)出的選出信號(hào)采集所述數(shù)字量輸出裝置中驅(qū)動(dòng)開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)/截止?fàn)顟B(tài)時(shí)的數(shù)字量輸出；將所述采集的數(shù)字量輸出與所述驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的電源電壓作差分運(yùn)算，得到表征驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通壓降/漏電判斷參數(shù)的模擬信號(hào)；將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；將所述數(shù)字信號(hào)與驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的導(dǎo)通壓降參數(shù)值/與驅(qū)動(dòng)開關(guān)管電源相同的電壓值進(jìn)行比較，以判斷驅(qū)動(dòng)開關(guān)管是否老化。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的導(dǎo)通壓降參數(shù)值包括各個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管在額定工作狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)通壓降值或各個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的極限導(dǎo)通壓降值。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括為每一個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管配備一個(gè)工作狀態(tài)信息，所述工作狀態(tài)信息包括老化狀態(tài)和正常狀態(tài)，當(dāng)判斷出某驅(qū)動(dòng)開關(guān)管處于老化狀態(tài)時(shí)，將該驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的工作狀態(tài)信息設(shè)置為老化狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可編程邏輯控制器數(shù)字量輸出裝置的自檢方法，根據(jù)所述數(shù)字量輸出裝置中的I/O模塊處理單元發(fā)出的選出信號(hào)采集所述數(shù)字量輸出裝置中驅(qū)動(dòng)開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)/截止?fàn)顟B(tài)時(shí)的數(shù)字量輸出；將所述采集的數(shù)字量輸出與所述驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的電源電壓作差分運(yùn)算，得到表征驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通壓降/漏電判斷參數(shù)的模擬信號(hào)；將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；將所述數(shù)字信號(hào)與驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的導(dǎo)通壓降參數(shù)值/與驅(qū)動(dòng)開關(guān)管電源相同的電壓值進(jìn)行比較，以判斷驅(qū)動(dòng)開關(guān)管是否老化，相應(yīng)的，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種可編程邏輯控制器數(shù)字量輸出裝置，能提前了解驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的衰退狀況，使用戶能在災(zāi)難性失效前做好設(shè)備維護(hù)。
文檔編號(hào)G06F11/22GK102315844SQ20101021404
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者戎思吉, 陳海峰 申請(qǐng)人:深圳市合信自動(dòng)化技術(shù)有限公司