关于功能安全DC输出断线检测的负载供电中的故障检测制造技术

提供了一种用于检测负载的能量供应中的故障状况的设备。该设备包括故障安全输入输出(I/O)模块电路和联接至该故障安全输入输出(I/O)模块电路的诊断电路。该故障安全输入输出(I/O)模块电路包括：第一开关，联接至第一电阻分压器和第一输出，该第一输出经由第一布线将DC电源电压供应至负载以将第一输出的第一电压降低至第一回读诊断输出；以及第二开关，联接至第二电阻分压器和第二输出，该第二输出经由第二布线将DC电源电压供应至负载以将第二输出的第二电压降低至第二回读诊断输出。诊断电路从第一回读诊断输出提供第一回读测量信号，并且从第二回读诊断输出提供第二回读测量信号。该设备被配置为在有和没有负载的情况下针对第一输出和第二输出提供第一回读测量信号和第二回读测量信号，使得当第一和第二开关关断或断开时，有负载的第一输出的第一电压和有负载的第二输出的第二电压指示相对于第一和第二布线的未断线状况，而没有负载的第一输出的第一电压和没有负载的第二输出的第二电压指示相对于第一和第二布线的断线状况。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】关于功能安全DC输出断线检测的负载供电中的故障检测
本专利技术的多个方面总体上涉及关于工业控制(例如可编程逻辑控制器(PLC))上的功能安全DC输出的断线检测的负载供电中的故障检测。
技术介绍
已知的是实现断线检测和/或过载检测，其中使用在“芯片上”进行断线检测和过载检测的集成输出驱动器。这些输出驱动器，不可能将开路或过载检测参数化并且跟踪致动器和负载的电流消耗。已知的保护开关装置的另一个缺点是本身布置了在电流路径中使用的测量电阻器。这导致保护电路装置的正常操作时的不期望的发热或功率损耗。需要一种用于检测工业控制(例如，可编程逻辑控制器(PLC))上的24VDC输出的断线(断裂线、缺失负载)的方法。输出/负载用于功能安全应用，其中在负载的正侧和负侧两者上开关负载(PM配置)。在一些产品中，故障安全输入输出(I/O)模块、具有串联感测电阻器的额外开关被放置成与高侧开关并联。感测电阻器两端的电压被用于通过断开高侧开关和接通具有串联感测电阻器的开关来确定电流是否在负载中流动。当至负载的导线断开或负载缺失时，感测电阻器两端的电压将低于阈值。对于一些产品，添加额外的开关和感测电阻器太昂贵和/或在产品中占用太多空间，因此在这种情况下，产品不能进行断线检测。因此，需要一种用于检测负载供电中的故障状况的装置。
技术实现思路
简言之，本专利技术的多个方面涉及PM输出电路和回读诊断电路的架构。电阻器形成第一电阻分压器以将P输出的电压降低至P回读。P回读可以由低电压电路检查。电阻器形成第二电阻分压器以将M输出的电压降低至M回读。M回读可以由低电压电路检查。当M开关断开时，电阻器和二极管可偏置M输出。一种用于检测负载的能量供应中的故障状况的设备可包括故障安全输入输出(I/O)模块电路，该故障安全输入输出模块电路包括：第一开关，联接至第一电阻分压器和第一输出，该第一输出经由第一布线向该负载供应DC电源电压，以将第一输出的第一电压降低至第一回读诊断输出；第二开关，联接至第二电阻分压器和第二输出，该第二输出经由第二布线向负载供应DC电源电压，以将第二输出的第二电压降低至第二回读诊断输出；以及诊断电路，联接至故障安全输入输出(I/O)模块电路。诊断电路从第一回读诊断输出提供第一回读测量信号，并且从第二回读诊断输出提供第二回读测量信号。该设备被配置为在有和没有负载的情况下针对第一输出和第二输出提供第一回读测量信号和第二回读测量信号，使得当第一和第二开关关断或断开时，有负载的第一输出的第一电压和有负载的第二输出的第二电压指示相对于第一和第二布线的未断线状况，而没有负载的第一输出的第一电压和没有负载的第二输出的第二电压指示相对于第一和第二布线的断线状况。根据本专利技术的一个说明性实施方式，提供了一种用于检测负载的能量供应中的故障状况的设备。该设备包括故障安全输入输出(I/O)模块电路、联接至该故障安全输入输出(I/O)模块电路的诊断电路。故障安全输入输出(I/O)模块电路包括：用于DC电源电压的输入；第一输出，用于经由第一布线向负载的第一端子供应DC电源电压；以及第二输出，用于经由第二布线向负载的第二端子供应DC电源电压。故障安全输入输出(I/O)模块电路还包括：第一开关，联接至第一电阻分压器和第一输出，以将第一输出的第一电压降低至第一回读诊断输出；以及第二开关，联接至第二电阻分压器和第二输出，以将第二输出的第二电压降低至第二回读诊断输出。故障安全输入输出(I/O)模块电路还包括电阻器和二极管，以在第二开关关断或断开时偏置第二输出。诊断电路包括串联联接至第一回读诊断输出以提供第一回读测量信号的第一低电压电路和串联联接至第二回读诊断输出以提供第二回读测量信号的第二低电压电路。该设备被配置为在有和没有负载的情况下针对第一输出和第二输出提供第一回读测量信号和第二回读测量信号，使得当第一和第二开关关断或断开时，有负载的第一输出的第一电压和有负载的第二输出的第二电压指示相对于第一和第二布线的未断线状况，而没有负载的第一输出的第一电压和没有负载的第二输出的第二电压指示相对于第一和第二布线的断线状况。根据本专利技术的另一说明性实施方式，提供了一种用于检测负载的能量供应中的故障状况的设备。该设备包括故障安全输入输出(I/O)模块电路和联接至该故障安全输入输出(I/O)模块电路的诊断电路。故障安全输入输出(I/O)模块电路包括联接至第一电阻分压器和第一输出的第一开关，该第一输出经由第一布线向负载供应DC电源电压，以将第一输出的第一电压降低至第一回读诊断输出。故障安全输入输出(I/O)模块电路还包括联接至第二电阻分压器和第二输出的第二开关，该第二输出经由第二布线向负载供应DC电源电压，以将第二输出的第二电压降低至第二回读诊断输出。诊断电路从第一回读诊断输出提供第一回读测量信号，并且从第二回读诊断输出提供第二回读测量信号。该设备被配置为在有和没有负载的情况下针对第一输出和第二输出提供第一回读测量信号和第二回读测量信号，使得当第一和第二开关关断或断开时，有负载的第一输出的第一电压和有负载的第二输出的第二电压指示相对于第一和第二布线的未断线状况，而没有负载的第一输出的第一电压和没有负载的第二输出的第二电压指示相对于第一和第二布线的断线状况。根据本专利技术的又一说明性实施方式，提供了一种用于检测负载的能量供应中的故障状况的方法。该方法包括提供故障安全输入/输出(I/O)模块电路，该故障安全输入/输出(I/O)模块电路包括：第一开关，联接至第一电阻分压器和第一输出，该第一输出经由第一布线向负载供应DC电源电压，以将第一输出的第一电压降低至第一回读诊断输出；以及第二开关，联接至第二电阻分压器和第二输出，该第二输出经由第二布线向负载供应DC电源电压，以将第二输出的第二电压降低至第二回读诊断输出。该方法还包括提供联接至故障安全输入输出(I/O)模块电路的诊断电路。诊断电路从第一回读诊断输出提供第一回读测量信号并且从第二回读诊断输出提供第二回读测量信号。该方法还包括在有和没有负载的情况下针对第一输出和第二输出提供第一回读测量信号和第二回读测量信号。当第一开关和第二开关关断或断开时，该方法包括借助有负载的第一输出的第一电压和有负载的第二输出的第二电压指示相对于第一和第二布线的未断线状况。当第一开关和第二开关关断或断开时，该方法包括借助没有负载的第一输出的第一电压和没有负载的第二输出的第二电压来指示相对于第一和第二布线的断线状况。附图说明图1示意性地示出了根据本专利技术的示例性实施方式的包括故障安全输入输出(I/O)模块电路和用于检测负载的能量供应中的故障状况的诊断电路的设备。图2示出了根据本专利技术的示例性实施方式的具有回读诊断电路的PM输出电路的电路示意图。图3示意性地示出了根据本专利技术的示例性实施方式的图2中的处于关断或接通的P开关和M开关的第一组合中的电路的等效电路。图4示意性地示出了根据本专利技术的示例性实施方式的图2中的处于关断或接通的P开关和M开关的第二组合中的电路的等效电路。图5示意性地示出了根据本专利技术的示例性实施方式的图2中的处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测负载的能量供应中的故障状况的设备，所述设备包括：/n故障安全输入输出(I/O)模块电路，包括：/n用于DC电源电压的输入；/n第一输出，用于经由第一布线向所述负载的第一端子供应所述DC电源电压；/n第二输出，用于经由第二布线向所述负载的第二端子供应所述DC电源电压；/n第一开关，联接至第一电阻分压器和所述第一输出，以将所述第一输出的第一电压降低至第一回读诊断输出；/n第二开关，联接至第二电阻分压器和所述第二输出，以将所述第二输出的第二电压降低至第二回读诊断输出；/n电阻器和二极管，以在所述第二开关关断或断开时偏置所述第二输出；以及/n诊断电路，联接至所述故障安全输入输出(I/O)模块电路，所述诊断电路包括：/n第一低电压电路，串联联接至所述第一回读诊断输出，以提供第一回读测量信号；/n第二低电压电路，串联联接至所述第二回读诊断输出，以提供第二回读测量信号，/n其中，所述设备被配置为在有和没有所述负载的情况下针对所述第一输出和所述第二输出提供所述第一回读测量信号和所述第二回读测量信号，使得当所述第一开关和所述第二开关关断或断开时，有所述负载的所述第一输出的所述第一电压和有所述负载的所述第二输出的所述第二电压指示相对于所述第一布线和所述第二布线的未断线状况，而没有所述负载的所述第一输出的所述第一电压和没有所述负载的所述第二输出的所述第二电压指示相对于所述第一布线和所述第二布线的断线状况。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于检测负载的能量供应中的故障状况的设备，所述设备包括：
故障安全输入输出(I/O)模块电路，包括：
用于DC电源电压的输入；
第一输出，用于经由第一布线向所述负载的第一端子供应所述DC电源电压；
第二输出，用于经由第二布线向所述负载的第二端子供应所述DC电源电压；
第一开关，联接至第一电阻分压器和所述第一输出，以将所述第一输出的第一电压降低至第一回读诊断输出；
第二开关，联接至第二电阻分压器和所述第二输出，以将所述第二输出的第二电压降低至第二回读诊断输出；
电阻器和二极管，以在所述第二开关关断或断开时偏置所述第二输出；以及
诊断电路，联接至所述故障安全输入输出(I/O)模块电路，所述诊断电路包括：
第一低电压电路，串联联接至所述第一回读诊断输出，以提供第一回读测量信号；
第二低电压电路，串联联接至所述第二回读诊断输出，以提供第二回读测量信号，
其中，所述设备被配置为在有和没有所述负载的情况下针对所述第一输出和所述第二输出提供所述第一回读测量信号和所述第二回读测量信号，使得当所述第一开关和所述第二开关关断或断开时，有所述负载的所述第一输出的所述第一电压和有所述负载的所述第二输出的所述第二电压指示相对于所述第一布线和所述第二布线的未断线状况，而没有所述负载的所述第一输出的所述第一电压和没有所述负载的所述第二输出的所述第二电压指示相对于所述第一布线和所述第二布线的断线状况。


2.根据权利要求1所述的设备，其中，在除了当所述第一开关和所述第二开关都关断或断开时的所有情况下，如果连接所述负载或如果没有连接所述负载，则所述第一输出和所述第二输出具有相同电压。


3.根据权利要求2所述的设备，其中，当所述第一开关和所述第二开关都关断或断开时，如果连接所述负载或者如果没有连接所述负载，则所述第一输出和所述第二输出具有不同电压。


4.根据权利要求3所述的设备，其中，当所述第一开关和所述第二开关都关断或断开时，通过检查所述第一输出和所述第二输出的电压电平来发现断线状况或缺失负载状况。


5.根据权利要求4所述的设备，其中，作为所述DC电源电压的百分比的用于检测断线的阈值被用于所述第一输出和所述第二输出，以确定是否存在所述断线状况或所述缺失负载状况或者存在负载连接状况。


6.根据权利要求5所述的设备，其中，阈值1与阈值2之间的所述第一回读测量信号和阈值3与阈值4之间的所述第二回读测量信号指示输出断开状况或负载连接状况。


7.根据权利要求6所述的设备，其中，小于所述阈值1的所述第一回读测量信号和大于所述阈值4之间的所述第二回读测量信号指示输出断开状况或断线状况。


8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述DC电源电压为24V，所述阈值1为24V的24％，所述阈值2为24V的58％，所述阈值3为24V的38％并且所述阈值4为24V的69％。


9.根据权利要求7所述的设备，其中，所述第一回读测量信号和所述第二回读测量信号被馈送至模数转换器(ADC)，随后该模数转换器被微处理器读取以确定是否满足所述断线状况的标准。


10.根据权利要求7所述的设备，其中，第一比较器和第二比较器被用于检查阈值，然后由微处理器询问阈值的状态以查看是否满足所述断线状况的标准。


11.根据权利要求1所述的设备，其中，与电阻器R5串联的电阻器R4的电阻比与所述负载并联的电阻器R3的电阻大。


12.一种用于检测负载的能量供应中的故障状况的设备，所述设备包括：
故障安全输入输出(I/O)模块电路，包括：
第一开关，联接至第一电阻分压器和第一输出，所述第一输出经由第一布线向所述负载供应DC电源电压以将所述第一输出的第一电压降低至第一回读诊断输出；
第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·艾伦·努普，
申请(专利权)人：西门子工业公司，
类型：发明
国别省市：美国;US