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一种功能安全型双向隔离测量系统的制作方法

文档序号:10801684
一种功能安全型双向隔离测量系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种功能安全型双向隔离测量系统,包括:信号输入模块,用于输入信号采样和输入电源采样并通过采样后的输入信号和输入电源进行故障诊断;安全存储模块,用于存储数据及进行数据诊断,并在进行评估后控制电路工作状态;信号输出模块,用于接收信号输入模块和安全存储模块输出的数据,并将后的数据进行处理后输出;电源模块,用于进行直流信号和交流信号之间的相互转换,并输出给信号输入模块和信号输出模块;隔离模块,用于控制电源模块的电源信号的单向传输和电信号双向传输;关断模块,用于根据安全存储模块的输出来控制信号输出模块的数据输出。可以对信号出现问题或内部发生故障或其他未知状态进行判断,保证系统输出安全状态。
【专利说明】
一种功能安全型双向隔离测量系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及工业信号转换系统技术领域,特别是涉及一种功能安全型双向隔离测量系统。
【背景技术】
[0002]现有测量系统一般实现输入信号到输出信号的转换和隔离作用;当信号出现问题或内部发生故障或其他未知状态时,系统可能输出危险信号;当系统长期运行一定时间后,系统发生失效的概率会增加,但无法定量的衡量或者评估;
[0003]现有技术中存在如下的缺点:
[0004]I)对输入、输出信号等线路无法检测;
[0005]2)对内部故障无法检测;
[0006]3)产品失效概率无法定量;
[0007]例如在已公开的专利双向直流隔离传输通道(CN10421765B)中公开了一种用于直流信号和交流信号的点隔离传输的配置和方法。该信号可经由相同的仅直流隔离的通道在两个方向上发送。改配置包括:第一发送-接收系统(I)、短路模式中的直流发送器(4)、运算放大器配置(5)以及具有消息信号发送器(9)的第二发送-接收系统(2)。此专利存在的缺点为:当信号出现问题或内部发生故障或其他未知状态时,系统可能输出危险信号。
【实用新型内容】
[0008]鉴于以上所述现有技术的缺点,本实用新型的目的在于提供一种功能安全型双向隔离测量系统,包括:信号输入模块,用于输入信号采样和输入电源采样并通过采样后的输入信号和输入电源进行故障诊断;安全存储模块,用于存储数据及进行数据诊断,并在进行评估后控制电路工作状态;信号输出模块,用于接收所述信号输入模块和所述安全存储模块输出的数据,并将后的数据进行处理后输出;电源模块,用于进行直流信号和交流信号之间的相互转换,并输出给所述信号输入模块和所述信号输出模块;隔离模块,用于控制所述电源模块的电源信号的单向传输和电信号双向传输;关断模块,用于根据所述安全存储模块的输出来控制所述信号输出模块的数据输出。
[0009]于本实用新型的一实施例中,还包括时钟模块,所述时钟模块包括第一时钟单元和第二时钟单元;所述第一时钟单元连接于所述信号输入模块,所述第二时钟单元连接于所述信号输出模块。
[0010]于本实用新型的一实施例中,所述信号输入模块包括:输入信号采样单元,用于对输入信号进行采样;输入信号冗余采样单元,用于与所述输入信号采样单元同时对输入信号进行采样;第一微控制单元,用于对所述输入信号采样单元和所述输入信号冗余采样单元采样的输入信号进行对比和计算;第一诊断单元,用于结合所述第一微控制单元计算的结果对所述信号输入模块进行故障诊断并输出诊断信息。
[0011]于本实用新型的一实施例中,输入信号冗余采样单元,还用于同时对输入电源进行采样,并在采样后发送给所述第一微控制单元,并在所述第一微控制单元处理后与所述第一诊断单元结合进行故障诊断。
[0012]于本实用新型的一实施例中,所述信号输出模块包括:输出信号采样单元,用于对所述信号输入模块和所述安全存储模块的输出信号进行采样;输出信号冗余采样单元,用于与所述输出信号采样单元同时对输出信号进行采样;第二微控制单元,用于对所述输出信号采样单元和所述输出信号冗余采样单元采样的输出信号进行对比和计算;第二诊断单元,用于结合所述第二微控制单元计算的结果对所述信号输出模块进行故障诊断并输出诊断信息。
[0013]于本实用新型的一实施例中,所述信号输出模块还包括:输出信号冗余采样单元,还用于同时对输出电源进行采样,并在采样后发送给所述第二微控制单元,并在所述第二微控制单元处理后与所述第二诊断单元结合进行故障诊断。
[0014]于本实用新型的一实施例中,所述安全存储模块包括:系统失效评估单元,用于根据接收到的存储数据进行计算比较,并控制所述关断模块和最终输出状态;输入数据安全存储单元,用于存储所述信号输入模块的数据以及所述第一诊断单元输出的诊断信息,并控制所述功能安全型双向隔离测量系统输入部分电路工作状态,同时将信息发送给所述系统失效评估单元;输出数据安全存储单元,用于存储所述信号输出模块的数据以及所述第二诊断单元输出的诊断信息,并控制所述功能安全型双向隔离测量系统输出部分电路输出响应的安全状态,同时将信息发送给所述系统失效评估单元。
[0015]于本实用新型的一实施例中,所述电源模块包括:直流交流单元,用于将直流电源信号转换为交流电源信号;输入交流直流单元,用于将所述直流交流单元转换的交流电源信号转换为直流电源信号提供于所述信号输入模块;输出交流直流单元,用于将所述直流交流单元转换的交流电源信号转换为直流电源信号提供于所述信号输出模块。
[0016]于本实用新型的一实施例中,所述电源模块还包括:稳压单元,用于保证输入所述电源模块的电源的稳定。
[0017]于本实用新型的一实施例中,所述隔离模块包括:电源信号单向传输单元,用于电源信号从电源输入-输出的单向传输;电信号双向传输单元,用于电信号的输入-输出或输出-输入的双向传输。
[0018]如上所述,本实用新型的一种功能安全型双向隔离测量系统,具有以下有益效果:
[0019]可以对信号出现问题或内部发生故障或其他未知状态进行判断,并保证系统输出安全状态;可以定量的衡量或者评估,系统发生失效的概率会增加,当系统长期运行一定时间后,提醒用户进行检修或维护以保证其安全。
【附图说明】
[0020]图1显示为本实用新型功能安全型双向隔离测量系统的系统框架一实施例的示意图。
[0021]图2显示为本实用新型功能安全型双向隔离测量系统的系统框架另一实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0022]以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0023]需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想,遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0024]参见图1,图1显示为本实用新型功能安全型双向隔离测量系统的系统框架一实施例的示意图。本实用新型提供了一种功能安全型双向隔离测量系统,包括:
[0025]信号输入模块,用于输入信号采样和输入电源采样并通过采样后的输入信号和输入电源进行故障诊断;
[0026]安全存储模块,用于存储数据及进行数据诊断,并在进行评估后控制电路工作状态;
[0027]信号输出模块,用于接收信号输入模块和安全存储模块输出的数据,并将后的数据进行处理后输出;
[0028]电源模块,用于进行直流信号和交流信号之间的相互转换,并输出给信号输入模块和信号输出模块;
[0029 ]隔离模块,用于控制电源模块的电源信号的单向传输和电信号双向传输;
[0030]关断模块,用于根据安全存储模块的输出来控制信号输出模块的数据输出。
[0031]如图2所示,图2显示为本实用新型功能安全型双向隔离测量系统的系统框架另一实施例的示意图。在本实用新型的另一实施例中,本实用新型提供的一种功能安全型双向隔呙测量系统,包括:
[0032]信号输入模块,用于输入信号采样和输入电源采样并通过采样后的输入信号和输入电源进行故障诊断;在本实用新型的一优选实施例中,信号输入模块包括:输入信号采样单元,用于对输入信号进行采样;输入信号冗余采样单元,用于与输入信号采样单元同时对输入信号进行采样;第一微控制单元,用于对输入信号采样单元和输入信号冗余采样单元采样的输入信号进行对比和计算;第一诊断单元,用于结合第一微控制单元计算的结果对信号输入模块进行故障诊断并输出诊断信息。输入信号冗余采样单元,还用于同时对输入电源进行采样,并在采样后发送给第一微控制单元,并在第一微控制单元处理后与第一诊断单元结合进行故障诊断。具体的,输入信号采样模块和输入信号冗余采样模块均为A/D转换模块。
[0033]安全存储模块,用于存储数据及进行数据诊断,并在进行评估后控制电路工作状态;在本实用新型的一优选实施例中,安全存储模块包括:系统失效评估单元,用于根据接收到的存储数据进行计算比较,并控制关断模块和最终输出状态;输入数据安全存储单元,用于存储信号输入模块的数据以及第一诊断单元输出的诊断信息,并控制功能安全型双向隔尚测量系统输入部分电路工作状态,同时将信息发送给系统失效评估单兀;输出数据安全存储单元,用于存储信号输出模块的数据以及第二诊断单元输出的诊断信息,并控制功能安全型双向隔1?测量系统输出部分电路输出响应的安全状态,同时将信息发送给系统失效评估单元。为了增加工作效率,输入数据安全存储单元和输出数据安全存储单元通常只存储关键数据,同时也可以减少存储空间的浪费。
[0034]信号输出模块,用于接收信号输入模块和安全存储模块输出的数据,并将后的数据进行处理后输出;在本实用新型的一优选实施例中,信号输出模块包括:输出信号采样单元,用于对信号输入模块和安全存储模块的输出信号进行采样;输出信号冗余采样单元,用于与输出信号采样单元同时对输出信号进行采样;第二微控制单元,用于对输出信号采样单元和输出信号冗余采样单元采样的输出信号进行对比和计算;第二诊断单元,用于结合第二微控制单元计算的结果对信号输出模块进行故障诊断并输出诊断信息。输出信号冗余采样单元,还用于同时对输出电源进行采样,并在采样后发送给第二微控制单元,并在第二微控制单元处理后与第二诊断单元结合进行故障诊断。具体的,输出信号采样模块和输出信号冗余采样模块均为D/A转换模块。例如:信号输出模块负责接收信号输入模块及安全存储模块的输出,通过第二微控制单元实现输出数据的处理,并将数据处理的输出传送给D/A转换模块来实现最终系统输入-输出的传输;输出冗余采样模块负责实现输出电源采样,输出信号采样,并将其结果输出给输出电源诊断和输出信号诊断,并传送给系统失效评估模块;输出信号冗余采样还负责采样输出信号传送给输出数据处理,经输出数据处理,以实现从输出-输入的双向传输;第二微控制单元通过输出电源诊断、输出信号诊断以及输出部分内部诊断一起来实现输出部分故障诊断信息。
[0035]电源模块,用于进行直流信号和交流信号之间的相互转换,并输出给信号输入模块和信号输出模块;在本实用新型的一优选实施例中,电源模块包括:直流交流单元,用于将直流电源信号转换为交流电源信号;输入交流直流单元,用于将直流交流单元转换的交流电源信号转换为直流电源信号提供于信号输入模块;输出交流直流单元,用于将直流交流单元转换的交流电源信号转换为直流电源信号提供于信号输出模块。电源模块还包括:稳压单元,连接于电源与直流交流单元之间,用于保证输入电源模块的电源的稳定。
[0036]隔离模块,用于控制电源模块的电源信号的单向传输和电信号双向传输;在本实用新型的一优选实施例中,隔离模块包括:电源信号单向传输单元,用于电源信号从电源输入-输出的单向传输;电信号双向传输单元,用于电信号的输入-输出或输出-输入的双向传输。
[0037]关断模块,用于根据安全存储模块的输出来控制信号输出模块的数据输出。
[0038]在本实施例中,功能安全型双向隔离测量系统还包括时钟模块,时钟模块包括第一时钟单元和第二时钟单元;第一时钟单元连接于信号输入模块,第二时钟单元连接于信号输出模块。
[0039]综上所述,本实用新型的一种功能安全型双向隔离测量系统,可以对信号出现问题或内部发生故障或其他未知状态进行判断,并保证系统输出安全状态;可以定量的衡量或者评估,系统发生失效的概率会增加,当系统长期运行一定时间后,提醒用户进行检修或维护以保证其安全。所以,本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0040]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效,而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常常识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种功能安全型双向隔离测量系统,其特征在于,包括: 信号输入模块,用于输入信号采样和输入电源采样并通过采样后的输入信号和输入电源进行故障诊断; 安全存储模块,用于存储数据及进行数据诊断,并在进行评估后控制电路工作状态;信号输出模块,用于接收所述信号输入模块和所述安全存储模块输出的数据,并将后的数据进行处理后输出; 电源模块,用于进行直流信号和交流信号之间的相互转换,并输出给所述信号输入模块和所述信号输出模块; 隔离模块,用于控制所述电源模块的电源信号的单向传输和电信号双向传输; 关断模块,用于根据所述安全存储模块的输出来控制所述信号输出模块的数据输出。2.根据权利要求1所述的功能安全型双向隔离测量系统,其特征在于,还包括时钟模块,所述时钟模块包括第一时钟单元和第二时钟单元;所述第一时钟单元连接于所述信号输入模块,所述第二时钟单元连接于所述信号输出模块。3.根据权利要求1所述的功能安全型双向隔离测量系统,其特征在于,所述信号输入模块包括: 输入信号采样单元,用于对输入信号进行采样; 输入信号冗余采样单元,用于与所述输入信号采样单元同时对输入信号进行采样; 第一微控制单元,用于对所述输入信号采样单元和所述输入信号冗余采样单元采样的输入信号进行对比和计算; 第一诊断单元,用于结合所述第一微控制单元计算的结果对所述信号输入模块进行故障诊断并输出诊断信息。4.根据权利要求3所述的功能安全型双向隔离测量系统,其特征在于,输入信号冗余采样单元,还用于同时对输入电源进行采样,并在采样后发送给所述第一微控制单元,并在所述第一微控制单元处理后与所述第一诊断单元结合进行故障诊断。5.根据权利要求4所述的功能安全型双向隔离测量系统,其特征在于,所述信号输出模块包括: 输出信号采样单元,用于对所述信号输入模块和所述安全存储模块的输出信号进行采样;输出信号冗余采样单元,用于与所述输出信号采样单元同时对输出信号进行采样; 第二微控制单元,用于对所述输出信号采样单元和所述输出信号冗余采样单元采样的输出信号进行对比和计算; 第二诊断单元,用于结合所述第二微控制单元计算的结果对所述信号输出模块进行故障诊断并输出诊断信息。6.根据权利要求5所述的功能安全型双向隔离测量系统,其特征在于,所述信号输出模块还包括: 输出信号冗余采样单元,还用于同时对输出电源进行采样,并在采样后发送给所述第二微控制单元,并在所述第二微控制单元处理后与所述第二诊断单元结合进行故障诊断。7.根据权利要求5或6任一项所述的功能安全型双向隔离测量系统,其特征在于,所述安全存储模块包括: 系统失效评估单元,用于根据接收到的存储数据进行计算比较,并控制所述关断模块和最终输出状态; 输入数据安全存储单元,用于存储所述信号输入模块的数据以及所述第一诊断单元输出的诊断信息,并控制所述功能安全型双向隔离测量系统输入部分电路工作状态,同时将信息发送给所述系统失效评估单元; 输出数据安全存储单元,用于存储所述信号输出模块的数据以及所述第二诊断单元输出的诊断信息,并控制所述功能安全型双向隔离测量系统输出部分电路输出响应的安全状态,同时将信息发送给所述系统失效评估单元。8.根据权利要求1所述的功能安全型双向隔离测量系统,其特征在于,所述电源模块包括: 直流交流单元,用于将直流电源信号转换为交流电源信号; 输入交流直流单元,用于将所述直流交流单元转换的交流电源信号转换为直流电源信号提供于所述信号输入模块; 输出交流直流单元,用于将所述直流交流单元转换的交流电源信号转换为直流电源信号提供于所述信号输出模块。9.根据权利要求8所述的功能安全型双向隔离测量系统,其特征在于,所述电源模块还包括: 稳压单元,用于保证输入所述电源模块的电源的稳定。10.根据权利要求1所述的功能安全型双向隔离测量系统,其特征在于,所述隔离模块包括: 电源信号单向传输单元,用于电源信号从电源输入-输出的单向传输; 电信号双向传输单元,用于电信号的输入-输出或输出-输入的双向传输。
【文档编号】G01R31/00GK205484610SQ201620223101
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月22日
【发明人】单峻俊, 方袭, 周婷
【申请人】上海辰竹仪表有限企业
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