一种输出可靠电流信号的系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种输出可靠电流信号的系统及方法，设置多个电流源并联，每个电流源串联一个开关，当需要为负载提供电流时，与电流源串联的开关闭合，当不需要为负载提供电流时，与电流源串联的开关断开。本发明专利技术采用交叉诊断的方式，即电流源所在支路是否故障由其他电流源对应的诊断电路来诊断，由其他CPU来判断是否发生故障。这样可以避免，当故障支路出现故障时，该故障支路的CPU自身也出现故障，将无法判断该支路是否出现故障，整个系统将瘫痪，无法正常工作。采用本实施例提供的交叉诊断方式，故障支路出现故障时，如果是自身的CPU出现故障，可以由其他支路的CPU诊断出来，其他正常支路进行正常的工作，为负载提供可靠的电流输出。

【技术实现步骤摘要】
一种输出可靠电流信号的系统及方法
本专利技术涉及控制系统
，特别涉及一种输出可靠电流信号的系统及方法。
技术介绍
在工业领域中，4mA～20mA等电流信号被广泛采用，通常用于通过变频器控制电机转速，控制阀门开度，控制加热器功率等等执行设备，然而这些设备通常与安全功能相关，如果被控设备出现失控的话就会出现一些不可控的危险状态。因此，电流信号是否可以安全被输出，不出现故障是至关重要的。现有技术中，为了保障电流信号能够正常输出，具有以下两种方式。下面分别来具体介绍。第一种：冷备冗余方式；需要说明的是，冷备冗余指的是工作模块在正常工作时，备用模块不工作；只有当工作模块故障时，备用模块才启动开始工作。一般使用一个电流信号输出模块，另外采用模块自我诊断或者使用一个独立的电流信号采集模块等方式对电流信号输出信号进行监视。当电流信号采集模块检测到电流信号输出模块的输出电流与设定值有较大偏差时，电流信号采集模块提示更换到备用模块。这种方法采用的是一种在线监视方法，当电路出现异常后进行报警，需要人为干预进行更换，从故障发生到故障排除需要较长的时间，对于负载来说不能实现无扰切换，具有信号干扰，因此不能满足系统要求。第二种：热备冗余方式；为了改善第一种方法中存在的缺点，第二种热备冗余方式是，工作模块和冗余模块均工作，当其中一个故障时，另一个继续工作。这种方法一般由一个对外输出电流信号的工作模块以及一个不对外输出电流信号的备用模块组成。工作模块和冗余模块之间通过“冗余通信线”、“冗余硬接线”等方式进行交互。工作模块通过内部自我诊断方式判断是否正常工作，当检测到工作异常时，通过模块之间冗余通信线通知备用模块。将正常的“备用模块”变成“工作模块”对外输出信号，将有故障的“工作模块”变成“备用模块”。但是，以上两种方式的冗余中，当工作模块存在故障并且无法诊断出自身出现故障时，工作模块将继续维持故障输出且不会进行冗余切换，这样整个电路将处于不可检测的危险状态。因此，本领域技术人员需要提供一种输出可靠电流信号的系统及方法，能够及时诊断出是否出现故障，可靠地为负载输出电流。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种输出可靠电流信号的系统及方法，能够及时诊断出是否出现故障，可靠地为负载输出电流。本专利技术实施例提供一种输出可靠电流信号的系统，包括：至少以下两个电流源：第一电流源和第二电流源；至少以下两个CPU：第一CPU和第二CPU；至少以下两个开关：第一开关和第二开关；至少以下两个诊断电路：第一诊断电路和第二诊断电路；至少以下两个逻辑电路：第一逻辑电路和第二逻辑电路；所述第一电流源和第一开关串联构成第一支路，所述第二电流源和第二开关串联构成第二支路；所述第一电流源和第二电流源同时只有一个为负载提供电流；所述第一CPU，用于控制所述第一电流源输出的电流；所述第二CPU，用于控制所述第二电流源输出的电流；所述第一诊断电路，用于诊断所述第二支路是否出现故障，并将检测结果发送给所述第一CPU；所述第二诊断电路，用于诊断所述第一支路是否出现故障，并将检测结果发送给所述第二CPU；所述第一CPU和第二CPU之间互相通信；当所述第二支路出现故障时，第一CPU用于控制第一电流源输出电流，发送逻辑信号给第一逻辑电路以使第一开关闭合；当所述第一支路出现故障时，第二CPU用于控制第二电流源输出电流，发送逻辑信号给第二逻辑电路以使第二开关闭合；所述第一逻辑电路和第二逻辑电路均接收第一CPU和第二CPU发送的逻辑信号；所述第一逻辑电路，用于根据所述第一CPU和第二CPU发送的逻辑信号控制所述第一开关的状态；所述第二逻辑电路，用于根据第一CPU和第二CPU发送的逻辑信号控制所述第二开关的状态。优选地，所述第一诊断电路，还用于检测所述第二开关两端的电压，将检测的电压通过所述第一CPU发送给所述第二CPU；所述第二CPU，用于判断所述第二电流源不需要为负载提供电流时，且所述第二开关两端的电压小于预定电压值时，则控制所述第二电流源输出零电流。优选地，所述第二诊断电路，还用于检测所述第一开关两端的电压，将检测的电压通过所述第二CPU发送给所述第一CPU；所述第一CPU，用于判断所述第一电流源不需要为负载提供电流时，且所述第一开关两端的电压差值小于预定电压值时，则控制所述第一电流源输出零电流。优选地，所述第一诊断电路，用于诊断所述第二支路是否出现故障，具体为：诊断所述第二支路中的第二电流源是否正常；所述第二诊断电路，用于诊断所述第一支路是否出现故障，具体为：诊断所述第二支路中的第一电流源是否正常。优选地，当电流源不需要给负载提供电流时，对应的CPU用于控制该电流源输出设定的电流值为假负载进行供电；该电流源对应的诊断电路通过检测所述假负载上的电压来判断该电流源是否出现故障。优选地，所述第一开关闭合时，所述第一开关的第一端连接所述第一电流源，所述第一开关的第二端连接所述负载；所述第二开关闭合时，所述第二开关的第一端连接所述第二电流源，所述第二开关的第二端连接所述负载；所述第一诊断电路的第一端连接所述第二开关的第一端，所述第一诊断电路的第二端连接所述负载；所述第二诊断电路的第一端连接所述第一开关的第一端，所述第二诊断电路的第二端连接所述负载；所述第一诊断电路的输出端连接所述第二CPU；所述第二诊断电路的输出端连接所述第一CPU；当电流源不需要输出电流给负载时，该电流源的一端连接第二电源，该电流源对应的诊断电路仅检测与该电流源串联的开关的第一端的信号。优选地，所述第二电源为调制的电压信号，并且所述第二电源的电压比正常工作时所述第一开关的第二端的电压低。本专利技术实施例还提供一种输出可靠电流信号的方法，应用于所述的系统，包括以下步骤：检测为负载提供电流的支路是否出现故障；当检测到为负载提供电流的支路出现故障时，切换到另一个正常的支路，由正常的支路上的电流源为负载提供电流；将出现故障的支路上的开关断开。优选地，还包括：检测与电流源串联的开关的两端电压差值，当该电流源不需要为负载提供电流时，判断该开关的两端电压差值小于预定电压值时，控制该电流源输出零电流。优选地，当电流源不需要给负载提供电流时，控制该电流源输出预定电流值为假负载进行供电，采集所述假负载上的电压，判断该电流源是否正常。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本实施例提供的系统，设置多个电流源并联，每个电流源串联一个开关，当需要为负载提供电流时，与电流源串联的开关闭合，当不需要为负载提供电流时，与电流源串联的开关断开。并且，本专利技术采用交叉诊断的方式，即电流源所在支路是否故障由其他电流源对应的诊断电路来诊断，由其他CPU来判断是否发生故障。这样可以避免，当故障支路出现故障时，该故障支路的CPU自身也出现故障，这样将无法判断该支路是否出现故障，整个系统将瘫痪，无法正常工作。而采用本实施例提供的交叉诊断方式，故障支路出现故障时，如果是自身的CPU出现故障，那么可以由其他支路的CPU诊断出来，其他正常支路进行正常的工作，为负载提供可靠的电流输出。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一些实施例，对于本领域普本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输出可靠电流信号的系统，其特征在于，包括：至少以下两个电流源：第一电流源和第二电流源；至少以下两个CPU：第一CPU和第二CPU；至少以下两个开关：第一开关和第二开关；至少以下两个诊断电路：第一诊断电路和第二诊断电路；至少以下两个逻辑电路：第一逻辑电路和第二逻辑电路；所述第一电流源和第一开关串联构成第一支路，所述第二电流源和第二开关串联构成第二支路；所述第一电流源和第二电流源同时只有一个为负载提供电流；所述第一CPU，用于控制所述第一电流源输出的电流；所述第二CPU，用于控制所述第二电流源输出的电流；所述第一诊断电路，用于诊断所述第二支路是否出现故障，并将检测结果发送给所述第一CPU；所述第二诊断电路，用于诊断所述第一支路是否出现故障，并将检测结果发送给所述第二CPU；所述第一CPU和第二CPU之间互相通信；当所述第二支路出现故障时，第一CPU用于控制第一电流源输出电流，发送逻辑信号给第一逻辑电路以使第一开关闭合；当所述第一支路出现故障时，第二CPU用于控制第二电流源输出电流，发送逻辑信号给第二逻辑电路以使第二开关闭合；所述第一逻辑电路和第二逻辑电路均接收第一CPU和第二CPU发送的逻辑信号；所述第一逻辑电路，用于根据所述第一CPU和第二CPU发送的逻辑信号控制所述第一开关的状态；所述第二逻辑电路，用于根据第一CPU和第二CPU发送的逻辑信号控制所述第二开关的状态。...

【技术特征摘要】
1.一种输出可靠电流信号的系统，其特征在于，包括：至少以下两个电流源：第一电流源和第二电流源；至少以下两个CPU：第一CPU和第二CPU；至少以下两个开关：第一开关和第二开关；至少以下两个诊断电路：第一诊断电路和第二诊断电路；至少以下两个逻辑电路：第一逻辑电路和第二逻辑电路；所述第一电流源和第一开关串联构成第一支路，所述第二电流源和第二开关串联构成第二支路；所述第一电流源和第二电流源同时只有一个为负载提供电流；所述第一CPU，用于控制所述第一电流源输出的电流；所述第二CPU，用于控制所述第二电流源输出的电流；所述第一诊断电路，用于诊断所述第二支路是否出现故障，并将检测结果发送给所述第一CPU；所述第二诊断电路，用于诊断所述第一支路是否出现故障，并将检测结果发送给所述第二CPU；所述第一CPU和第二CPU之间互相通信；当所述第二支路出现故障时，第一CPU用于控制第一电流源输出电流，发送逻辑信号给第一逻辑电路以使第一开关闭合；当所述第一支路出现故障时，第二CPU用于控制第二电流源输出电流，发送逻辑信号给第二逻辑电路以使第二开关闭合；所述第一逻辑电路和第二逻辑电路均接收第一CPU和第二CPU发送的逻辑信号；所述第一逻辑电路，用于根据所述第一CPU和第二CPU发送的逻辑信号控制所述第一开关的状态；所述第二逻辑电路，用于根据第一CPU和第二CPU发送的逻辑信号控制所述第二开关的状态。2.根据权利要求1所述的输出可靠电流信号的系统，其特征在于，所述第一诊断电路，还用于检测所述第二开关两端的电压，将检测的电压通过所述第一CPU发送给所述第二CPU；所述第二CPU，用于判断所述第二电流源不需要为负载提供电流时，且所述第二开关两端的电压小于预定电压值时，则控制所述第二电流源输出零电流。3.根据权利要求1或2所述的输出可靠电流信号的系统，其特征在于，所述第二诊断电路，还用于检测所述第一开关两端的电压，将检测的电压通过所述第二CPU发送给所述第一CPU；所述第一CPU，用于判断所述第一电流源不需要为负载提供电流时，且所述第一开关两端的电压差值小于预定电压值时，则控制所述第一电流源输出零电流。4.根据权利要求1所述的输出可靠电流信号的系统，其特征在于，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：江竹轩，董良健，庞欣然，郭淳，
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