一种电流信号输出及诊断电路、故障诊断方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电流信号输出及诊断电路、故障诊断方法及系统，该电流信号输出及诊断电路包括：微控制器、电流信号输出电路、电流信号诊断电路、输出开关以及旁路开关，本发明专利技术通过微控制器MCU实时监测输出电流值，当监测到输出电流值超过预设值时，通过以下三重故障隔离措施，可以保证输出电路导向安全，即将输出开关S1断开和/或闭合旁路开关S2和/或控制数模转换电路DAC输出0mA电流，使电路进入故障安全状态，另外，本发明专利技术可以通过多重的故障隔离措施最大程度的保证电路的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种电流信号输出及诊断电路、故障诊断方法及系统
本专利技术涉及自动化控制
，特别是涉及一种电流信号输出及诊断电路、故障诊断方法及系统。
技术介绍
在自动化控制技术中，电流输出电路作为DCS(英文全称：DistributedControlSystem，中文全称：分布式控制系统)、SIS(英文全称：SafetyInstrumentedSystem，中文全称：安全仪表系统)等工业控制系统中主要的一个输出组件，通常用于精确控制电机转速、控制阀门开度、控制加热器功率等执行设备，电流输出电路的失效可能会导致设备失控，造成生产事故。现有技术中，电流信号输出电路常采用图1所示的电压跟随电路，负载设备Rload串接在电源侧，利用运算放大器U1的负反馈实现MCU(MicrocontrollerUnit，微控制器)控制晶体管U2的输出，保证DAC(DigitalToAnalogConverter，数模转换电路)的输出端电压V2与晶体管U2的输出端电压V3保持一致，则流经负载设备Rload的电流值与流经电阻R1的电流值一致，具体输出电流值为V3/R1，即V2/R1，具体实现原理框图参见图1，通过该电路可以实现电流信号的控制。但若图1所示的电路中的任一个器件发生失效，都可能导致输出电流错误，例如，当R1的阻值发生漂移时，输出电流V2/R1一定会发生漂移，由于该电路不具备故障诊断能力，无法及时的进行故障报警和导向安全，可能导致设备失控，造成生产事故。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种电流信号输出及诊断电路、故障诊断方法及系统，以实现对电流信号的故障诊断，及时进行故障报警和导向安全，保证设备的正常运行，避免造成生产事故。为达到上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种电流信号输出及诊断电路，包括：微控制器、电流信号输出电路、电流信号诊断电路、输出开关以及旁路开关，其中：所述电流信号输出电路的电源输入端作为所述电流信号输出及诊断电路的输入端与配电电源相连；所述输出开关的第二端作为所述电流信号输出及诊断电路的输出端与负载设备相连，所述负载设备的另一端接地；所述电流信号输出电路的输出端与所述电流信号诊断电路的输入端相连；所述电流信号诊断电路的第一输出端分别与所述输出开关和所述旁路开关相连，所述旁路开关的另一端接地；所述微控制器的输出端与所述电流信号输出电路的输入端相连，所述微控制器控制所述电流信号输出电路输出流向所述负载设备的电流；所述微控制器的输入端与所述电流信号诊断电路的第二输出端相连，所述微控制器实时监测所述输出电流，当监测到所述输出电流超出预设精度范围时，则所述微控制器控制所述输出开关断开和/或控制所述旁路开关闭合和/或控制所述电流信号输出电路进入故障安全状态。优选的，所述电流信号输出电路包括：数模转换电路、运算放大器、第一电阻以及晶体管，其中：所述数模转换电路的输入端作为所述电流信号输出电路的输入端与所述微控制器的输出端相连；所述数模转换电路的输出端与所述第一电阻的一端相连，其公共端作为所述电流信号输出电路的电源输入端与所述配电电源相连；所述数模转换电路的输出端与所述运算放大器的同相输入端相连，所述运算放大器的反相输入端与所述晶体管的输入端相连，所述运算放大器的输出端与所述晶体管的控制端相连；所述第一电阻的另一端与所述晶体管的输入端相连，所述晶体管的输出端作为所述电流信号输出电路的输出端与所述电流信号诊断电路的输入端相连。优选的，所述晶体管为半导体开关管。优选的，所述半导体开关管为PMOS管。优选的，所述半导体开关管PNP型晶体管。优选的，所述电流信号诊断电路包括：模数转换电路、差分放大电路以及第二电阻，其中：所述第二电阻的第一端作为所述电流信号诊断电路的输入端与所述电流信号输出电路的输出端相连；所述第二电阻的第二端作为所述电流信号诊断电路的第一输出端与所述输出开关和所述旁路开关相连；所述差分放大电路的正相输入端与所述第二电阻的第一端相连，所述差分放大电路的反相输入端与所述第二电阻的第二端相连，所述差分放大电路的输出端与所述模数转换电路的输入端相连；所述模数转换电路的输出端作为所述电流信号诊断电路的第二输出端与所述微控制器的输入端相连。优选的，所述差分放大电路使用差分放大器或仪表放大器。一种故障诊断方法，包括：应用于上述所述的电流信号输出及诊断电路，所述故障诊断方法包括：所述微控制器实时检测所述电流信号输出诊断电路的输出电流值；当检测所述输出电流值超过预设值时，所述微控制器控制所述输出开关断开和/或控制所述旁路开关闭合和/或控制所述电流信号输出诊断电路进入故障安全状态。一种电流信号输出及诊断系统，包括：至少一个上述所述的电流信号输出及诊断电路，其中一个所述电流信号输出及诊断电路处于工作状态，其余所述电流信号输出及诊断电路处于备用状态，其中：处于工作状态的所述电流信号输出及诊断电路的所述微控制器控制对应的所述输出开关闭合，所述旁路开关断开，正常对外输出电流，所述微控制器实时监测输出电流值，当检测到所述输出电流值超过预设值时，控制工作状态的所述所述电流信号输出及诊断电路进入故障安全状态，所述微控制器向处于备用状态的所述电流信号输出及诊断电路的所述微控制器启动，控制处于备用状态的所述电流信号输出及诊断电路输出电流；处于备用状态的所述电流信号输出及诊断电路的所述微控制器控制对应的所述输出开关断开，所述旁路开关闭合，不对外输出电流。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开了一种电流信号输出及诊断电路、故障诊断方法及系统，该电流信号输出及诊断电路包括：微控制器、电流信号输出电路、电流信号诊断电路、输出开关以及旁路开关，本专利技术通过微控制器MCU实时监测输出电流值，当监测到输出电流值超过预设值时，通过以下三重故障隔离措施，可以保证输出电路导向安全，即将输出开关S1断开和/或闭合旁路开关S2和/或控制数模转换电路DAC输出0mA电流，使电路进入故障安全状态，另外，本专利技术可以通过多重的故障隔离措施最大程度的保证电路的安全性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为现有技术中电流信号输出电路示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种电流信号输出及诊断电路示意图；图3为本专利技术实施例提供的另一种电流信号输出及诊断电路示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种故障诊断方法流程示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种电流信号输出及诊断系统结构拓扑图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅附图2，图2为本专利技术实施例提供的一种电流信号输出及诊断电路示意图。如图2所示，本实施例公开了一种电流信号输出及诊断电路，该电路1具体包括：微控制器MCU11、电流信号输出电路12、电流信号诊断电路13、输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流信号输出及诊断电路，其特征在于，包括：微控制器、电流信号输出电路、电流信号诊断电路、输出开关以及旁路开关，其中：所述电流信号输出电路的电源输入端作为所述电流信号输出及诊断电路的输入端与配电电源相连；所述输出开关的第二端作为所述电流信号输出及诊断电路的输出端与负载设备相连，所述负载设备的另一端接地；所述电流信号输出电路的输出端与所述电流信号诊断电路的输入端相连；所述电流信号诊断电路的第一输出端分别与所述输出开关和所述旁路开关相连，所述旁路开关的另一端接地；所述微控制器的输出端与所述电流信号输出电路的输入端相连，所述微控制器控制所述电流信号输出电路输出流向所述负载设备的电流；所述微控制器的输入端与所述电流信号诊断电路的第二输出端相连，所述微控制器实时监测所述输出电流，当监测到所述输出电流超出预设精度范围时，则所述微控制器控制所述输出开关断开和/或控制所述旁路开关闭合和/或控制所述电流信号输出电路进入故障安全状态。

【技术特征摘要】
1.一种电流信号输出及诊断电路，其特征在于，包括：微控制器、电流信号输出电路、电流信号诊断电路、输出开关以及旁路开关，其中：所述电流信号输出电路的电源输入端作为所述电流信号输出及诊断电路的输入端与配电电源相连；所述输出开关的第二端作为所述电流信号输出及诊断电路的输出端与负载设备相连，所述负载设备的另一端接地；所述电流信号输出电路的输出端与所述电流信号诊断电路的输入端相连；所述电流信号诊断电路的第一输出端分别与所述输出开关和所述旁路开关相连，所述旁路开关的另一端接地；所述微控制器的输出端与所述电流信号输出电路的输入端相连，所述微控制器控制所述电流信号输出电路输出流向所述负载设备的电流；所述微控制器的输入端与所述电流信号诊断电路的第二输出端相连，所述微控制器实时监测所述输出电流，当监测到所述输出电流超出预设精度范围时，则所述微控制器控制所述输出开关断开和/或控制所述旁路开关闭合和/或控制所述电流信号输出电路进入故障安全状态。2.根据权利要求1所述的电流信号输出及诊断电路，其特征在于，所述电流信号输出电路包括：数模转换电路、运算放大器、第一电阻以及晶体管，其中：所述数模转换电路的输入端作为所述电流信号输出电路的输入端与所述微控制器的输出端相连；所述数模转换电路的输出端与所述第一电阻的一端相连，其公共端作为所述电流信号输出电路的电源输入端与所述配电电源相连；所述数模转换电路的输出端与所述运算放大器的同相输入端相连，所述运算放大器的反相输入端与所述晶体管的输入端相连，所述运算放大器的输出端与所述晶体管的控制端相连；所述第一电阻的另一端与所述晶体管的输入端相连，所述晶体管的输出端作为所述电流信号输出电路的输出端与所述电流信号诊断电路的输入端相连。3.根据权利要求2所述的电流信号输出及诊断电路，其特征在于，所述晶体管为半导体开关管。4.根据权利要求3所述的电流信号输出及诊断电路，其特征在于，所述半导体开关管为PMOS管。5.根据权利要求3所述的电流信号输出及诊断电路，其特征在于，所述半导体开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐士斌，董良健，
申请(专利权)人：浙江中控技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33