CN116540520A - 一种基于强制导向式继电器实现的安全输出系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于强制导向式继电器实现的安全输出系统，采用两个处理器同时控制两个强制导向式继电器的驱动端，两个强制导向式继电器串联后再输出，每一路单稳态电路输出信号与对应的两个处理器固定电平输出信号通过一个逻辑电路后，其结果作为强制导向式继电器线圈电源的驱动控制信号；另外两个处理器各自通过一路驱动回采电路检测两个强制导向式继电器线圈两端的通电状态；两个处理器各自通过两路节点回采电路检测两个强制导向式继电器输出状态。这样，可以避免一些因电子元器件发生故障、共因失效导致错误输出，以提高输出的信号准确性和可靠性。

Description

一种基于强制导向式继电器实现的安全输出系统

技术领域

本发明属于轨道交通技术领域，具体涉及安全输出系统。

背景技术

强制导向式继电器作为一种安全继电器，在工业控制、轨道交通、航空航天、石油炼化等领域，经常被用于实现安全输出控制系统中。

现有技术中使用强制导向式继电器的安全输出控制系统存在如下缺陷：

1、采用单一的处理器，当处理器受EMC干扰可能会输出错误信号，导致输出错误；

2、采用单一的控制信号来控制强制导向式继电器动作，当处理器或者其他电子元器件受EMC干扰可能会输出错误信号，导致输出错误；

3、采用单一强制导向式继电器输出，当强制导向式继电器老化或者长时间过流过载工作，可能会发生强制导向式继电器节点黏连，导致输出错误；

4、采用单一强制导向式继电器驱动回采检测电路，当错误输出时，单一的检测电路正好处于故障时，导致错误继续输出；

5、采用单一强制导向式继电器节点回采检测电路，当错误输出时，单一的检测电路正好处于故障时，导致错误继续输出；

6、通常输出的信号不止一个，当现场混线时，会导致该输出的不输出，不该输出的反而输出。

发明内容

针对现有安全输出控制系统容易输出错误的问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于强制导向式继电器实现的安全输出系统，提高输出的信号准确性和可靠性。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于强制导向式继电器实现的安全输出系统，包括：

第一处理器和第二处理器，所述第一处理器和第二处理器的输出对应与第一单稳态电路和第二单稳态电路相连，所述第一处理器和第二处理器的输入对应与第一强制导向式继电器节点回采1电路、第一强制导向式继电器节点回采2电路、第一驱动回采电路，第二强制导向式继电器节点回采1电路、第二强制导向式继电器节点回采2电路、第二驱动回采电路相连，

所述第一处理器和第二处理器在系统输出安全信号时，分别发出脉冲至第一单稳态电路和第二单稳态电路，所述第一处理器和第二处理器在系统输出安全信号后，对应通过第一强制导向式继电器节点回采1电路、第一强制导向式继电器节点回采2电路、第一驱动回采电路，第二强制导向式继电器节点回采1电路、第二强制导向式继电器节点回采2电路、第二驱动回采电路采集各个状态，并判断输出信号是否有异常，当发现驱动回采或者节点回采中任一有故障时，将通过第一处理器或者第二处理器关闭输出信号，切断第一驱动控制电路或者第二驱动控制电路的输出；

第一逻辑电路和第二逻辑电路，所述第一逻辑电路和第二逻辑电路的输出分别与第一驱动控制电路、第二驱动控制电路的输入相连；

第一单稳态电路和第二单稳态电路，所述第一单稳态电路和第二单稳态电路的输入分别与第一处理器和第二处理器相连，输出分别与第一逻辑电路和第二逻辑电路相连，只有当第一处理器和第二处理器输出动态的脉冲时，第一单稳态电路和第二单稳态电路才可输出稳定电平信号；

第一驱动控制电路和第二驱动控制电路，所述第一驱动控制电路控制第一强制导向式继电器线圈的A端和第二强制导向式继电器线圈的A端，所述第二驱动控制电路控制第一强制导向式继电器线圈的B端和第二强制导向式继电器线圈的B端，当第一强制导向式继电器和第二强制导向式继电器A端和B端对应的2个控制信号同时有效时，对应强制导向式继电器线圈才开始动作；

第一强制导向式继电器和第二强制导向式继电器，所述第一强制导向式继电器和第二强制导向式继电器串联，第一强制导向式继电器线圈和第二强制导向式继电器线圈均具有A端和B端,第一强制导向式继电器和第二强制导向式继电器均包括至少3组节点；

第一驱动回采电路和第二驱动回采电路，所述第一驱动回采电路与第一强制导向式继电器、第二强制导向式继电器线圈的B端相连，所述第二驱动回采电路与第一强制导向式继电器、第二强制导向式继电器线圈的A端相连，分别回采第一强制导向式继电器和第二强制导向式继电器线圈两端的电源是否导通；

第一强制导向式继电器节点回采1电路、第一强制导向式继电器节点回采2电路、第二强制导向式继电器节点回采1电路、第二强制导向式继电器节点回采2电路，所述第一强制导向式继电器节点回采1电路、第一强制导向式继电器节点回采2电路对应与第一强制导向式继电器的节点连接，用于监测2个节点输出的状态，所述第二强制导向式继电器节点回采1电路、第二强制导向式继电器节点回采2电路对应与第二强制导向式继电器的节点连接，用于监测2个节点输出的状态。

优选的，所述第一强制导向式继电器的第1组节点为常开信号，与第二强制导向式继电器的第1组常开节点串联使用，用于安全输出；所述第一强制导向式继电器的第2组节点、第3组节点分别与第一强制导向式继电器节点回采1电路、第一强制导向式继电器节点回采2电路相连；所述第二强制导向式继电器的第2组节点、第3组节点分别与第二强制导向式继电器节点回采1电路、第二强制导向式继电器节点回采2电路相连。

优选的，所述第一单稳态电路和第二单稳态电路均为单稳态多谐振荡器。优选的，所述第一逻辑电路和第二逻辑电路分别为与门电路、或门电路。

优选的，所述第一驱动控制电路和第二驱动控制电路均为三极管或者MOS管，或者由光耦组成的开关控制电路。

本发明采用两个处理器同时控制两个强制导向式继电器的驱动端，两个强制导向式继电器串联后再输出，每一路单稳态电路输出信号与对应的两个处理器固定电平输出信号通过一个逻辑电路后，其结果作为强制导向式继电器线圈电源的驱动控制信号；另外两个处理器各自通过一路驱动回采电路检测两个强制导向式继电器线圈两端的通电状态；两个处理器各自通过两路节点回采电路检测两个强制导向式继电器输出状态，这样，只有两个处理器同时输出、节点回采信号正常、驱动回采信号正常，并且强制导向式继电器无故障，才能输出正确的控制信号。因此，可以避免一些因电子元器件发生故障、共因失效导致错误输出，以提高输出的信号准确性和可靠性。

本发明采用的具体技术方案及其带来的有益效果将会在下面的具体实施方式中结合附图中予以详细的揭露。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

图1为本发明基于强制导向式继电器实现的安全输出系统的电路示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，一种基于强制导向式继电器实现的安全输出系统包括第一处理器、第二处理器、第一强制导向式继电器节点回采1电路、第二强制导向式继电器节点回采1电路、第一强制导向式继电器节点回采2电路、第二强制导向式继电器节点回采2电路、第一单稳态电路、第二单稳态电路、第一驱动回采电路、第二驱动回采电路、第一驱动控制电路、第二驱动控制电路、第一强制导向式继电器、第二强制导向式继电器、第一逻辑处理电路、第二逻辑处理电路。

第一强制导向式继电器和第二强制导向式继电器串联，第一强制导向式继电器线圈和第二强制导向式继电器线圈均具有A端和B端,第一强制导向式继电器和第二强制导向式继电器均包括至少3组节点。其中，第一强制导向式继电器的第1组节点为常开信号，与第二强制导向式继电器的第1组常开节点串联使用，用于安全输出。第一强制导向式继电器的第2组节点、第3组节点分别与第一强制导向式继电器节点回采1电路、第一强制导向式继电器节点回采2电路相连，用于监测2个节点输出的状态。第二强制导向式继电器的第2组节点、第3组节点分别与第二强制导向式继电器节点回采1电路、第二强制导向式继电器节点回采2电路相连，用于监测2个节点输出的状态。第一强制导向式继电器节点回采1电路和第二强制导向式继电器节点回采1电路与第一处理器相连，第一强制导向式继电器节点回采2电路、第二强制导向式继电器节点回采2电路与第二处理器相连，向处理器反馈节点回采信号。

基于强制导向式继电器的原理，当线圈AB两端通电后，强制导向式继电器内的所有节点将同步动作(常开的变为常闭，同时常闭的变为常开)，本实施例中设计了每个强制导向式继电器的2组节点回采电路用于监测对应节点输出的状态，同时2个强制导向式继电器串联实现安全输出，降低单一强制导向式继电器由于器件老化或者使用不当导致强制导向式继电器黏连，导致信号错误输出。2个处理器相互监测2个强制导向式继电器节点状态，可避免单一处理器监测失效、单一节点回采监测发送错误后，导致继续输出错误信号。

本实施例中，第一驱动回采电路与第一强制导向式继电器、第二强制导向式继电器线圈的B端相连，第二驱动回采电路与第一强制导向式继电器、第二强制导向式继电器线圈的A端相连，分别回采第一强制导向式继电器和第二强制导向式继电器线圈两端的电源是否导通，确保强制导向式继电器驱动控制电路正常输出。

第一驱动控制电路控制第一强制导向式继电器线圈的A端和第二强制导向式继电器线圈的A端，所述第二驱动控制电路控制第一强制导向式继电器线圈的B端和第二强制导向式继电器线圈的B端，主要实现控制强制导向式继电器线圈两端电源的通断。本实施例中，第一驱动控制电路和第二驱动控制电路为三极管或者MOS管或者光耦等组成的开关控制电路。本发明采用第一驱动控制电路控制第一强制导向式继电器线圈的A端和第二强制导向式继电器线圈的A端，第二驱动控制电路控制第一强制导向式继电器线圈的B端和第二强制导向式继电器线圈的B端，实现强制导向式继电器线圈2端分别通过2个控制信号，当2个控制信号同时有效时，强制导向式继电器线圈才开始动作。

本实施例中，第一逻辑电路和第二逻辑电路分别为与门电路(比如74AHC1G08)和或门电路(比如74AHC1G32)。采用2个不同的异构电路，可有效减少元器件在电路中因为共因失效导致错误输出。

本实施例中，第一单稳态电路和第二单稳态电路分别为单稳态多谐振荡器(比如SN74LV123)，输入分别与第一处理器和第二处理器相连，输出分别至第一逻辑处理电路和第二逻辑处理电路。只有当第一处理器和第二处理器输出动态的脉冲时，第一单稳态电路和第二单稳态电路才可输出稳定电平信号。可以避免处理器软件程序一直死锁，导致错误信号输出。

第一逻辑电路和第二逻辑电路的输出分别与第一驱动控制电路、第二驱动控制电路的输入相连。

当系统输出安全信号时，第一处理器发出脉冲至第一单稳态电路，第一单稳态电路输出的信号与第一处理器输出的信号通过第一逻辑处理电路逻辑运算后至第一驱动控制电路，控制第一驱动控制电路输出电路的通断。第一驱动控制电路输入端接强制导向式继电器的驱动电源正极，输出端分别接第一强制导向式继电器的线圈A端和第二强制导向式继电器的线圈A端。第二处理器发出脉冲至第二单稳态电路，第二单稳态电路输出的信号与第二处理器输出的信号通过第二逻辑处理电路逻辑运算后至第二驱动控制电路，控制第二驱动控制电路输出电路的通断。第二驱动控制电路输入端接强制导向式继电器的驱动电源负极，输出端分别接第一强制导向式继电器的线圈B端和第二强制导向式继电器的线圈B端。

当第一强制导向式继电器和第二强制导向式继电器的线圈A端和B端通电后，第一强制导向式继电器的第1节点和第二强制导向式继电器的第1节点由常开变为常闭，信号将通过2个强制导向式继电器的2个节点输出。

当系统输出安全信号后，第一处理器和第二处理器会通过第一强制导向式继电器节点回采1电路、第二强制导向式继电器节点回采1电路、第一强制导向式继电器节点回采2电路、第二强制导向式继电器节点回采2电路、第一驱动回采电路和第二驱动回采电路采集各个回采电路反馈的状态，并判断输出信号是否有异常(其判断方法参考现有技术)。当发现驱动回采或者节点回采中任一有故障时，将通过第一处理器或者第二处理器关闭输出信号，切断第一驱动控制或者第二驱动控制的输出，即切断第一强制导向式继电器或者第二强制导向式继电器的驱动电源。从而断开第一强制导向式继电器第1节点输出或者第二强制导向式继电器第1节点输出，关闭输出信号。

本实施例的技术方案，只有两个处理器同时输出、节点回采信号正常、驱动回采信号正常，并且强制导向式继电器无故障，才能输出正确的控制信号。因此，可以避免一些因电子元器件发生故障、共因失效导致错误输出，以提高输出的信号准确性和可靠性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (5)

1.一种基于强制导向式继电器实现的安全输出系统，其特征在于，包括：

第一处理器和第二处理器，所述第一处理器和第二处理器的输出对应与第一单稳态电路和第二单稳态电路相连，所述第一处理器和第二处理器的输入对应与第一强制导向式继电器节点回采1电路、第一强制导向式继电器节点回采2电路、第一驱动回采电路，第二强制导向式继电器节点回采1电路、第二强制导向式继电器节点回采2电路、第二驱动回采电路相连，

所述第一处理器和第二处理器在系统输出安全信号时，分别发出脉冲至第一单稳态电路和第二单稳态电路，所述第一处理器和第二处理器在系统输出安全信号后，对应通过第一强制导向式继电器节点回采1电路、第一强制导向式继电器节点回采2电路、第一驱动回采电路，第二强制导向式继电器节点回采1电路、第二强制导向式继电器节点回采2电路、第二驱动回采电路采集各个状态，并判断输出信号是否有异常，当发现驱动回采或者节点回采中任一有故障时，将通过第一处理器或者第二处理器关闭输出信号，切断第一驱动控制电路或者第二驱动控制电路的输出；

第一逻辑电路和第二逻辑电路，所述第一逻辑电路和第二逻辑电路的输出分别与第一驱动控制电路、第二驱动控制电路的输入相连；

第一单稳态电路和第二单稳态电路，所述第一单稳态电路和第二单稳态电路的输入分别与第一处理器和第二处理器相连，输出分别与第一逻辑电路和第二逻辑电路相连，只有当第一处理器和第二处理器输出动态的脉冲时，第一单稳态电路和第二单稳态电路才可输出稳定电平信号；

第一驱动控制电路和第二驱动控制电路，所述第一驱动控制电路控制第一强制导向式继电器线圈的A端和第二强制导向式继电器线圈的A端，所述第二驱动控制电路控制第一强制导向式继电器线圈的B端和第二强制导向式继电器线圈的B端，当第一强制导向式继电器和第二强制导向式继电器A端和B端对应的2个控制信号同时有效时，对应强制导向式继电器线圈才开始动作；

第一强制导向式继电器和第二强制导向式继电器，所述第一强制导向式继电器和第二强制导向式继电器串联，第一强制导向式继电器线圈和第二强制导向式继电器线圈均具有A端和B端,第一强制导向式继电器和第二强制导向式继电器均包括至少3组节点；

第一驱动回采电路和第二驱动回采电路，所述第一驱动回采电路与第一强制导向式继电器、第二强制导向式继电器线圈的B端相连，所述第二驱动回采电路与第一强制导向式继电器、第二强制导向式继电器线圈的A端相连，分别回采第一强制导向式继电器和第二强制导向式继电器线圈两端的电源是否导通；

第一强制导向式继电器节点回采1电路、第一强制导向式继电器节点回采2电路、第二强制导向式继电器节点回采1电路、第二强制导向式继电器节点回采2电路，所述第一强制导向式继电器节点回采1电路、第一强制导向式继电器节点回采2电路对应与第一强制导向式继电器的节点连接，用于监测2个节点输出的状态，所述第二强制导向式继电器节点回采1电路、第二强制导向式继电器节点回采2电路对应与第二强制导向式继电器的节点连接，用于监测2个节点输出的状态。

2.根据权利要求1所述的一种基于强制导向式继电器实现的安全输出系统，其特征在于，所述第一强制导向式继电器的第1组节点为常开信号，与第二强制导向式继电器的第1组常开节点串联使用，用于安全输出；所述第一强制导向式继电器的第2组节点、第3组节点分别与第一强制导向式继电器节点回采1电路、第一强制导向式继电器节点回采2电路相连；所述第二强制导向式继电器的第2组节点、第3组节点分别与第二强制导向式继电器节点回采1电路、第二强制导向式继电器节点回采2电路相连。

3.根据权利要求1所述的一种基于强制导向式继电器实现的安全输出系统，其特征在于，所述第一单稳态电路和第二单稳态电路均为单稳态多谐振荡器。

4.根据权利要求1所述的一种基于强制导向式继电器实现的安全输出系统，其特征在于，所述第一逻辑电路和第二逻辑电路分别为与门电路、或门电路。

5.根据权利要求1所述的一种基于强制导向式继电器实现的安全输出系统，其特征在于，所述第一驱动控制电路和第二驱动控制电路均为三极管或者MOS管，或者由光耦组成的开关控制电路。