一种带负载电流监控功能的可编程逻辑控制器制造技术

本实用新型专利技术中公开一种带负载电流监控功能的可编程逻辑控制器（PLC），其在每个负载控制回路的负极晶体管输出与接地点之间设置一电流感应电阻，用于采集所述负载控制回路中的负载电流，利用一位于微控制单元内部或外部的模数转换器读取每个电流感应电阻采集的负载电流，将所述负载电流由模拟量转换为数字量后发送给所述微控制单元，由所述微控制单元根据每个负载控制回路上的负载电流及当前对所述负载控制回路中功率开关的控制状态，判断所述负载控制回路中的功率开关的状态。本实用新型专利技术所公开的PLC能够监控PLC内部的功率开关的状态。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及工业控制领域，特别是一种带负载电流监控功能的可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)。
技术介绍
PLC作为一种专用于工业控制的计算机被广泛应用于工业领域。PLC包括晶体管输出型和继电器输出型。图1为一种晶体管输出型PLC的内部结构不意图。如图1所不，该PLC包括:一个微控制单元(MCU)、N个受所述MCU控制的功率开关(Power Switch, PS)和N个用于外接负载的接线端子对，每个接线端子对中的正极接线端子与一个功率开关相连，负极接线端子接地M。功率开关的另一端(即非接线端子连接端)与24V的电源相连，控制端与MCU的一个控制输出端相连。每个功率开关及与其相连的一个接线端子对所构成的受微控制单元控制的回路称为一个负载控制回路。其中，N为大于或等于I的整数。图1中，对每个负载控制回路，MCU产生一路数字量输出信号(如DQ1，……，DQN)控制功率开关的开关状态。当功率开关为打开(On)状态时，P24V的电压被加载到外部负载上；当功率开关为关闭(Off)状态时，外部负载上没有电压。每个接线端子对对应PLC的一个正极晶体管输出(如TQ1_P,……，TQN_P)和一个负极晶体管输出(如TQ1_N,……，TQN_N)。功率开关可以是分立的场效应功率管(M0SFET)，也可以是集成的智能功率开关。但无论是哪种形式的功率开关，目前都不能实现对负载电流的监控，因此也就无法得知外部负载上是否如当前所 控制的那样，正常加载电压或卸载电压。当功率开关出现损坏时，由于无法及时获知功率开关的状态，如是否存在损坏状态等，使得对负载的电压控制将产生错误。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提出了一种带负载电流监控功能的PLC，用以监控PLC内部的功率开关的状态。本专利技术所提出的带负载电流监控功能的可编程逻辑控制器，包括:一个微控制单元、N个受所述微控制单元控制的功率开关和N个用于外接负载的接线端子对；每个接线端子对中的一个接线端子与一个功率开关相连，对应正极晶体管输出，另一个接线端子接地，对应负极晶体管输出；每个功率开关及与其相连的一个接线端子对所构成的受微控制单元控制的回路称为一个负载控制回路，其中N为大于或等于I的整数；所述可编程逻辑控制器进一步包括:位于每个负载控制回路的负极晶体管输出与接地点之间的一电流感应电阻，用于采集所述负载控制回路中的负载电流；和一个模数转换器，用于读取每个电流感应电阻采集的负载电流，将所述负载电流由模拟量转换为数字量后发送给所述微控制单元；所述微控制单元用于根据每个负载控制回路上的负载电流及当前对所述负载控制回路中功率开关的控制状态，判断所述负载控制回路中的功率开关的状态。其中，所述模数转换器位于所述微控制单元的内部或独立于所述微控制单元。从上述方案中可以看出，由于本技术中在每个负载控制回路的负极晶体管输出与接地点之间设置了一用于采集所述负载控制回路中的负载电流的电流感应电阻，并利用MCU内部或外部的ADC读取每个电流感应电阻采集的负载电流，之后由MCU监控每个负载控制回路中的负载电流，并可根据ADC读取的每个负载控制回路中的负载电流及当前对每个负载控制回路中功率开关的控制状态，判断每个负载控制回路中的功率开关的状态，包括是否正常、过载、损坏或未连接负载等，从而实现了对PLC内部的功率开关状态的监控，及时诊断公开开关损坏与否等。此外，对于MCU内部存在ADC的情况，可直接利用MCU内部的ADC读取每个电流感应电阻采集的负载电流，这样可以节约成本，相比传统晶体管输出型的PLC几乎没有增加什么成本。附图说明下面将通过参照附图详细描述本技术的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本技术的上述及其它特征和优点，附图中:图1为一种晶体管输出型PLC的内部结构示意图；图2为本技术实施例中的 晶体管输出型PLC的一种内部结构示意图；图3为本技术实施例中的晶体管输出型PLC的又一种内部结构示意图；图4为本技术实施例中根据负载电流判断功率开关损坏与否的逻辑关系示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本技术进一步详细说明。图2和图3为本技术实施例中的晶体管输出型PLC的两种内部结构示意图。如图2和图3所示，本技术实施例中，在图1所示PLC的基础上进一步包括一个模数转换器(ADC)和N个电流感应电阻Rsl，……,RsN0对于MCU内部存在ADC的情况，该ADC可以为MCU内部的ADC，如图2中所示，当然也可以为MCU外部的ADC，如图3中所示。对于MCU内部不存在ADC的情况，该ADC为独立于MCU的ADC，如图3中所示。其中，每个电流感应电阻Rsl，……，RsN位于一个负载控制回路的负极晶体管输出与接地点M之间，用于采集所述负载控制回路中的负载电流。ADC，用于读取每个电流感应电阻Rsl，……，RsN采集的负载电流，将所述负载电流由模拟量转换为数字量后发送给MCU。MCU用于根据每个负载控制回路上的负载电流及当前对所述负载控制回路中功率开关的控制状态，判断所述负载控制回路中的功率开关的状态。上述结构中，流经每个电流感应电阻Rsl，……，RsN的电流即为所述电流感应电阻所在负载控制回路中的负载电流，ADC读取的实际是每个电流感应电阻Rs I，……，RsN上的电压，但由于每个电流感应电阻的阻值已知，因此MCU可根据每个电流感应电阻Rsl，……，RsN上的电压及其阻值计算出负载电流。图4为本技术实施例中MCU根据负载电流判断功率开关状态的逻辑关系示意图。如图4所示，对每个负载控制回路来说，假设负载的额定电流用IR表示，电流感应电阻采集的当前负载电流用IL表示，则有:当IL=O时，若功率开关的控制状态为Off，则表示功率开关正常；而如果功率开关的控制状态为On，则若连接有负载且功率开关没有损坏的话，IL便不可能为0，因此此时可能是功率开关损坏或未接负载。当0〈IL ( IR时，若功率开关的控制状态为On，则表示功率开关正常；而如果功率开关的控制状态为Off，则若功率开关没有损坏的话，IL应该为0，因此此时可能是功率开关损坏。当IL>IR时，若功率开关的控制状态为On，则表示当前为过载状态；而如果功率开关的控制状态为Off，则若功率开 关没有损坏的话，IL应该为0，因此此时可能是过载且功率开关损坏。可见，上述过程实现了对功率开关状态的监控。值得注意的是，由于本技术技术方案中所涉及的微控制单元为现有PLC中的原有硬件结构，其在本技术中所进行的逻辑判断功能属于现有技术中PLC微控制单元的已有功能，并非本技术的专利技术点。本技术的专利技术点在于PLC中各组件间的连接结构以及该结构所实现的相应功能。以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。权利要求1.一种带负载电流监控功能的可编程逻辑控制器，包括:一个微控制单元、N个受所述微控制单元控制的功率开关和N个用于外接负载的接线端子对；每个接线端子对中的一个接线端子与一个功率开关相连，对应正极晶体管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带负载电流监控功能的可编程逻辑控制器，包括：一个微控制单元、N个受所述微控制单元控制的功率开关和N个用于外接负载的接线端子对；每个接线端子对中的一个接线端子与一个功率开关相连，对应正极晶体管输出，另一个接线端子接地，对应负极晶体管输出；每个功率开关及与其相连的一个接线端子对所构成的受微控制单元控制的回路称为一个负载控制回路，其中N为大于或等于1的整数；其特征在于，所述可编程逻辑控制器进一步包括：位于每个负载控制回路的负极晶体管输出与接地点之间的一电流感应电阻，用于采集所述负载控制回路中的负载电流；和一个模数转换器，用于读取每个电流感应电阻采集的负载电流，将所述负载电流由模拟量转换为数字量后发送给所述微控制单元；所述微控制单元用于根据每个负载控制回路上的负载电流及当前对所述负载控制回路中功率开关的控制状态，判断所述负载控制回路中的功率开关的状态。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：柴卫强，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：实用新型
国别省市：