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CN108958141B - 数字量输入电路断线实时检测方法和电路 - Google Patents

数字量输入电路断线实时检测方法和电路 Download PDF

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CN108958141B CN201810454786.2A CN201810454786A CN108958141B CN 108958141 B CN108958141 B CN 108958141B CN 201810454786 A CN201810454786 A CN 201810454786A CN 108958141 B CN108958141 B CN 108958141B
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Abstract

本发明公开了一种数字量输入电路断线实时检测方法，在信号接收电路前设置一个外部电源电位平分电路，被测外部线路和信号接收电路的输入端接到所述外部电源电位平分电路的电位平分点P上，读取电位平分点P上的电位值VP，如果VP等于1/2输入高电平VH的持续时间超过临界时间TC，则认定被测外部线路发生断线。结构简单，成本低廉，可进行实时检测，结果准确可靠。

Description

数字量输入电路断线实时检测方法和电路
技术领域
本发明属于自动控制电子技术领域，具体涉及一种数字量输入电路断线实时检测方法和电路。
背景技术
在自动控制技术领域中经常使用频率量、模拟量、数字量等多种类型的信号输入输出通道。由于机械损害、线路老化、鼠害、战损等原因，信号通道断线是最常见的故障形式之一。为提高近控制系统的可靠性，在设计过程中必须考虑信号断线的诊断功能。对于上述信号类型的输出类通道，可以通过相应的输入信号通道进行检测，从而判断通道是否断线。对于频率量、模拟量输入通道，则可以通过信号的测量结果范围判断其是否断线。而对于数字量输入通道的断线检测则比较困难。首先数字量信号取值范围有限，通常变化周期较长；其次，通常控制系统的数字量输入信号数量众多，难以采用模拟量电平形式检测；而且通常数字量输入信号还需要通过光电隔离，进一步加大了断线检测尤其是实时断线检测的难度。
现有技术对数字量输入电路的断线检测进行了大量的尝试。专利文献CN202486563 U提出了一种PLC数字量输入接口电路(见该文献图2和3)：电阻R4和发光二极管VD2、电阻R8和发光二极管VD4组成了断线检测指示电路，当线路没有断线时，发光二极管VD2和VD4亮；当发生断线时，发光二极管VD2和VD4灭。然而S1闭合时也会使发光二极管VD2和VD4灭，该电路无法将断线和S1闭合这两种状态加以区别。
专利文献CN 106019060 A提出了一种开关量输入信号断线检测的方法：为开关量输入模块设置两个输入通道A1+、B1-和A2+、B2-；在现场的开关按钮触点上将同样的两对信号线分别连接到输入通道A1+、B1-和A2+、B2-；根据两个输入通道的状态比较结果来判断线路是否断开。该方案存在三个问题：一是外接线路复杂；二是无法将开关按钮正常断开和连接开关按钮的两对信号线同时断开这两种状态加以区别；三是将一对信号线断开而另一条信号线正常的状态判断为开关按钮的线路状态为断线，无法实现两对信号线的冗余作用。
发明内容
本发明的目的就是克服上述现有技术之不足，提供一种简单、准确的数字量输入电路断线实时检测方法和电路。
本发明的目的是这样实现的：一种数字量输入电路断线实时检测方法，其特征在于采取下列步骤：
A.在信号接收电路前设置一个外部电源电位平分电路，被测外部线路和信号接收电路的输入端接到所述外部电源电位平分电路的电位平分点P上，设定电位平分点P上的电位值VP持续等于1/2输入高电平VH的临界时间TC；
B.读取电位平分点上的电位值VP；
C.如果VP不等于1/2输入高电平VH，则返回步骤B；否则进入下一步骤；
D.认定被测外部线路发生断线。
进一步地，在上述步骤A中还设定电位平分点P上的电位值VP持续等于1/2输入高电平VH的临界时间TC；在上述步骤C和步骤D之间加入下列步骤：
C1.计数VP等于1/2输入高电平VH的持续时间；
C2.如果VP等于1/2输入高电平VH的持续时间没有超过临界时间TC，则返回步骤B；否则进入下一步骤。
一种数字量输入电路断线实时检测电路，其特征在于在信号接收电路前设置一个外部电源电位平分电路，被测外部线路和信号接收电路的输入端接到所述外部电源电位平分电路的电位平分点P上，所述信号接收电路由第一比较电路和第二比较电路组成，所述第一比较电路的比较基准Vref1略高于1/2输入高电平VH，所述第二比较电路的比较基准Vref1略低于1/2输入高电平VH，当被测外部线路正常时，两个比较电路的输出逻辑值相同，当被测外部线路断线时，VP等于1/2输入高电平VH，两个比较电路的输出逻辑值相反。
本发明的技术方案，结构简单，成本低廉，可进行实时检测，结果清楚准确。
附图说明
图1为本发明实施例的数字量输入电路断线实时检测电路原理框图。
图2为本发明实施例的数字量输入电路断线实时检测方法流程框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
参看图1，本发明实施例的数字量输入电路断线实时检测电路在信号接收电路前设置了一个外部电源电位平分电路，信号接收电路将接收的信号送入微处理器MCU。所述外部电源电位平分电路由串联在外部24V电源正负端之间的两个等值电阻R1和R2构成，两个等值电阻之间的连接点为电位平分点P。被测外部线路和信号接收电路的输入端接到所述电位平分点P上，输入高电平VH＝24V，输入低电平VL＝0V。所述信号接收电路可以由常用的信号运放电路和模拟量通道构成，也可以由图1所示的两个比较电路构成。第一比较电路的比较基准Vref1取值为14V，略高于1/2VH。所述第二比较电路的比较基准Vref2取值为10V，略低于1/2VH。当Vp为输入低电平VL＝0V时，低于第一比较电路和第二比较电路的比较基准，两个比较电路的输出逻辑值均为0；当Vp为输入高电平VH＝24V时，高于于第一比较电路和第二比较电路的比较基准，两个比较电路的输出逻辑值均为1；当被测外部线路断线时，Vp为1/2VH＝12V，低于第一比较电路的比较基准Vref1＝14V，但高于第二比较电路的比较基准Vref2＝10V，第一比较电路的输出逻辑值为0，第二比较电路的输出逻辑值为1。
参看图2，本发明实施例的数字量输入电路断线实时检测方法的流程由框1.0开始。进入框1.1，设定电位平分点上的电位VP持续等于1/2输入高电平VH的临界时间TC。进入框1.2，读取电位平分点P上的电位值VP。进入框1.3，判断VP是否等于1/2输入高电平VH：否则返回框1.2；是则进入框1.4，计数VP等于1/2输入高电平VH的持续时间TH。进入框1.5，判断VP等于1/2输入高电平VH的持续时间TH是否超过了临界时间TC：否则返回框1.2；是则进入框1.6，认定被测外部线路发生断线。

Claims (3)

1.一种数字量输入电路断线实时检测方法，其特征在于采取下列步骤：
A.在信号接收电路前设置一个外部电源电位平分电路，被测外部线路和信号接收电路的输入端接到所述外部电源电位平分电路的电位平分点P上，同时所述信号接收电路由第一比较电路和第二比较电路组成，所述第一比较电路的比较基准Vref1略高于1/2输入高电平VH，所述第二比较电路的比较基准Vref1略低于1/2输入高电平VH，使得当被测外部线路正常时，两个比较电路的输出逻辑值相同，当被测外部线路断线时，VP等于1/2输入高电平VH，两个比较电路的输出逻辑值相反；
B.读取电位平分点上的电位值VP；
C.如果VP不等于1/2输入高电平VH，则返回步骤B；否则进入下一步骤；
D.认定被测外部线路发生断线。
2.根据权利要求1所述的数字量输入电路断线实时检测方法，其特征在于在步骤A中还设定电位平分点P上的电位值VP持续等于1/2输入高电平VH的临界时间TC；在步骤C和步骤D之间加入下列步骤：
C1.计数VP等于1/2输入高电平VH的持续时间；
C2.如果VP等于1/2输入高电平VH的持续时间没有超过临界时间TC，则返回步骤B；否则进入下一步骤。
3.一种数字量输入电路断线实时检测电路，其特征在于在信号接收电路前设置一个外部电源电位平分电路，被测外部线路和信号接收电路的输入端接到所述外部电源电位平分电路的电位平分点P上，所述信号接收电路由第一比较电路和第二比较电路组成，所述第一比较电路的比较基准Vref1略高于1/2输入高电平VH，所述第二比较电路的比较基准Vref1略低于1/2输入高电平VH，当被测外部线路正常时，两个比较电路的输出逻辑值相同，当被测外部线路断线时，VP等于1/2输入高电平VH，两个比较电路的输出逻辑值相反。
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