一种具有电源故障诊断功能的DCS系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种具有电源故障诊断功能的DCS系统，在每一个电源模块上设置电源诊断模块，用于检测相应的一个电源模块参数，并判断各电源模块状态，根据检测电源参数，控制中心对各电源模块进行诊断与预警，及时掌握每个电源模块的实时情况，实现的对电源模块的实时监测。

A DCS system with power failure diagnosis function

【技术实现步骤摘要】
一种具有电源故障诊断功能的DCS系统
本技术涉及工业自动化控制
，尤其是涉及一种具有电源故障诊断功能的DCS系统。
技术介绍
目前，DCS系统在各行各业已经普及,如制药、水处理、石化行业，DCS系统上电源作为整个DCS控制系统的核心,电源质量的好坏直接影响着整套DCS系统的稳定运行,传统DCS电源一般作为一个独立的个体参与DCS系统的供电,一般采用热备冗余的方式对整个DCS系统进行供电，主电源在供电的同时，热备电源处于热备状态，当主电源出现故障时，热备电源可以在最小控制周期内切换成主电源。但是该传统方法，无法实现对整个DCS系统中各个节点的电源质量进行评估，更不能对一些节点上隐匿的潜在故障做出提前预警，提前让维护人员知道整套系统电源网络存在的隐患。具体地，一些DCS系统电源冗余采用2个电源通过二极管并联输出的方式，无法分布式的对每个被供电的电源节点进行监控，该分布式电源诊断方法采用了独立的工业总线技术，同时需要MCU参与诊断，很难在原有的基础上进行改造。因此，如何实现对DCS系统上电源的检测，实时获得电源的状态，是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种具有电源故障诊断功能的DCS系统，在每一个电源模块上设置电源诊断模块，用于检测相应的一个电源模块参数，并判断各电源模块状态，根据参数，控制中心对各电源模块进行诊断与预警，及时掌握每个电源模块的实时情况，实现的对电源模块的实时监测。本技术的上述技术目的通过以下技术方案得以实现：一种具有电源故障诊断功能的DCS系统，DCS系统包括至少一个电源模块、控制中心，各电源模块通过总线与控制中心电连接，还包括与电源模块数量相同的电源诊断模块，在各电源模块与控制中心之间分别设置电源诊断模块，每一电源诊断模块用于检测相应的一个电源模块参数，并判断各电源模块状态，通过总线将检测到的各电源模块参数、状态、地址传输到控制中心，控制中心对各电源模块进行诊断与预警。本技术进一步设置为：电源诊断模块包括中央处理器、供电电压监控单元、供电电流监控单元、峰值电压监控单元、峰值电流I/V转换电路、热损耗监测单元、纹波小信号检波电路、脉宽频率检测电路、输入输出电源功耗监控电路、SPI通讯接口电路，中央处理器分别与供电电压监控单元、供电电流监控单元、峰值电压监控单元、峰值电流I/V转换电路、热损耗监测单元、纹波小信号检波电路、脉宽频率检测电路、输入输出电源功耗监控电路、SPI通讯接口电路连接，各电路分别实现对电源一个性能参数的监测。本技术进一步设置为：供电电压监控单元，包括分压电路、跟随电路，用于对供电电压进行降压后利用跟随电路进行阻抗隔离，然后输入到中央处理器中。本技术进一步设置为：供电电流监控单元包括采样电路、放大电路、电压偏置电路，采样电路用于采样供电电流的大小，放大电路用于将采样到的电流信号进行放大，电压偏置电路用于对放大后的电流信号进行偏置，并将偏置信号传输给中央控制器。本技术进一步设置为：脉宽频率检频电路包括隔离电路，用于将供电电源的PWM信号进行隔离后传输给中央控制器。本技术进一步设置为：热损耗监测单元包括采样电路、滤波电路、电压跟随电路，采样电路用于采集电源模块的温度，滤波电路用于对检测到的温度值进行滤波，电压跟随电路用于实现检测电路与中央控制器之间的阻抗隔离。本技术进一步设置为：纹波小信号检波电路包括信号衰减电路、隔离电路、放大电路、AD转换电路，隔离电路的输入连接信号衰减电路，其输出连接放大电路，放大电路的输出连接AD转换电路，信号衰减电路将检测信号进行缩小，经过隔离电路阻止直流信号通过交流信号后，传输给放大电路进行放大，最后将放大后的模拟量数据转换为数字量数据，再传输给控制中心。本技术进一步设置为：峰值电压监控单元包括分压电路、第一最大值采样记录电路，第一最大值采样记录电路包括二级跟随电路，在二级跟随电路之间设置有电压存储电路，将经过分压电路后的输入电压信号，经过第一级跟随电路后，传输到电压存储电路中进行存储，当输入电压信号增大时，电压存储电路中对增大的电压值进行存储，当输入电压信号减小时，电压存储电路保存输入电压信号的最大值，第二级跟随电路进行阻抗隔离，将存储的输入电压信号最大值传输给控制中心。本技术进一步设置为：峰值电流I/V转换电路包括依次连接的差分电路、放大电路、最大值采样记录电路，差分电路将采样到的电压值转换为电流值，经过放大电路放大后，再经过最大值采样记录电路采样峰值电流值，并传输给控制中心。本技术进一步设置为：SPI通讯接口电路包括四路，分别通过电阻与控制中心的SPI接口连接，电阻用于限流与解耦，SPI通讯接口电路用于与外部模块集成。与现有技术相比，本申请的有益技术效果为：1、本申请通过在每个电源模块上设置电源参数诊断模块，对每个电源模块的参数进行检测，及时掌握每个电源模块的实时情况，实现的对电源模块的实时监测；2、进一步地，本申请对不同的电源参数分别独立检测，可根据情况设置检测参数，实现对电源模块的相应检测；3、进一步地，诊断与预警软件综合控制站及电源诊断模块的各类信息，实现了对系统的全面诊断。附图说明图1是本申请的一个具体实施例的DCS系统结构示意图；图2是本申请的一个具体实施例的供电电压监控结构示意图；图3、4是本申请的一个具体实施例的供电电流监控电路结构示意图；图5是本申请的一个具体实施例的脉宽频率检频电路结构示意图；图6是本申请的一个具体实施例的热损耗监测单元结构示意图；图7是本申请的一个具体实施例的最大值采样记录电路结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步详细说明。本技术的一种具有电源故障诊断功能的DCS系统，如图1所示，DCS系统包括至少一个主站(MN)节点、至少一个从站（CN）节点，每个主站下配备有多个从站，每个节点包括一个电源模块、电源诊断模块，每个电源模块作为整个DCS系统下的从站（CN）节点，具有唯一的ID。各电源模块通过总线与控制中心电连接，在各电源模块与控制中心之间分别设置电源诊断模块，每一个电源诊断模块用于检测相应的一个电源模块参数，根据检测结果判断各电源模块的状态，通过总线将检测到的各电源模块参数、状态、地址传输到控制中心，控制中心通过诊断与预警软件对各电源模块进行诊断与预警。在本申请的一个具体实施例中，电源诊断模块检测的参数包括：输入功率、输入电压、输入电流、峰值电压、峰值电流、纹波峰值、Buck控制器开关频率、电源转换效率、热损耗的检测与分析。在本申请的一个具体实施例中，电源诊断模块包括中央处理器、供电电压监控单元、供电电流监控单元、峰值电压监控单元、峰值电流I/V转换电路、热损耗监测单元、纹波小信号检波电路、脉宽频率检测电路、输入输出电源功耗监控电路、SPI通讯接口电路，中央处理器分别与供电电压监控单元、供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有电源故障诊断功能的DCS系统，DCS系统包括至少一个电源模块、控制中心，各电源模块通过总线与控制中心电连接，其特征在于：还包括与电源模块数量相同的电源诊断模块，在各电源模块与控制中心之间分别设置电源诊断模块，每一电源诊断模块用于检测相应的一个电源模块参数，并判断各电源模块状态，通过总线将检测到的各电源模块参数、状态、地址传输到控制中心，控制中心对各电源模块进行诊断与预警。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有电源故障诊断功能的DCS系统，DCS系统包括至少一个电源模块、控制中心，各电源模块通过总线与控制中心电连接，其特征在于：还包括与电源模块数量相同的电源诊断模块，在各电源模块与控制中心之间分别设置电源诊断模块，每一电源诊断模块用于检测相应的一个电源模块参数，并判断各电源模块状态，通过总线将检测到的各电源模块参数、状态、地址传输到控制中心，控制中心对各电源模块进行诊断与预警。


2.根据权利要求1所述的具有电源故障诊断功能的DCS系统，其特征在于：电源诊断模块包括中央处理器、供电电压监控单元、供电电流监控单元、峰值电压监控单元、峰值电流I/V转换电路、热损耗监测单元、纹波小信号检波电路、脉宽频率检测电路、输入输出电源功耗监控电路、SPI通讯接口电路，中央处理器分别与供电电压监控单元、供电电流监控单元、峰值电压监控单元、峰值电流I/V转换电路、热损耗监测单元、纹波小信号检波电路、脉宽频率检测电路、输入输出电源功耗监控电路、SPI通讯接口电路连接，各电路分别实现对电源一个性能参数的监测。


3.根据权利要求2所述的具有电源故障诊断功能的DCS系统，其特征在于：供电电压监控单元，包括分压电路、跟随电路，用于对供电电压进行降压后利用跟随电路进行阻抗隔离，然后输入到中央处理器中。


4.根据权利要求2所述的具有电源故障诊断功能的DCS系统，其特征在于：供电电流监控单元包括采样电路、放大电路、电压偏置电路，采样电路用于采样供电电流的大小，放大电路用于将采样到的电流信号进行放大，电压偏置电路用于对放大后的电流信号进行偏置，并将偏置信号传输给中央控制器。


5.根据权利要求2所述的具有电源故障诊断功能的DCS系统，其特征在于：脉宽频率检频电路包括隔离电路，用于将供电电源的PWM信号进行隔离后传输给中央控制器。


6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪鹏，陆利军，陈助福，唐本红，
申请(专利权)人：浙江正泰中自控制工程有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33