[发明专利]数字输入接收器中的电线断裂检测

说明书

光电耦合器(350)串联放置于数字输入电路(300A、300B)的现场接地引脚(FGND)和工业控制器的现场接地(351)之间。针对每一数字输入提供到现场接地(351)的电容器(356A、356B)。将电阻器(354A、354B)提供到所述数字输入电路(300A、300B)的输入引脚(IN)。为了检测断裂电线，将测试脉冲(TEST PULSE)提供到接地路径中连接的所述光电耦合器(350)。此测试脉冲(TEST PULSE)使所述数字输入电路(300A、300B)与现场接地(351)隔离。因为当电线未断裂时始终从现场提供电流，所以连接于输入和接地之间的所述电容器(356A、356B)充电。在所述测试脉冲(TEST PULSE)已完成之后，检查所述数字输入电路(300A、300B)的输出信号(OUT)。如果电平指示输入为高，则电线未断裂。然而，如果输出保持低从而指示输入为低，则电线已断裂。

技术领域

本发明大体上涉及工业控制，且更具体地说涉及工业控制中的数字输入逻辑电路。

背景技术

在工业工厂环境中，通常存在各种开关和传感器为控制过程提供输入。开关和传感器接线到工业控制器(通常被称为可编程逻辑控制器)的数字输入。因为电线必须穿越工业工厂环境，所以预期会发生电线的断裂(尽管并非常见)。当电线断裂时，工业控制器认为相应数字输入为逻辑低电平，但实际输入电平可能为高，因为开关闭合且传感器已被激活。因此，需要能够容易地确定从开关或传感器到工业控制器的电线何时断裂。

可在数字输入电路包含现场侧电力时容易地执行此检测，但此电路较复杂且因此较昂贵，且因此不能广泛使用。工业控制器中使用的较常见数字输入电路从输入或现场侧的特定传感器和开关汲取电流。通常，将DC电压提供到传感器或开关，使得当传感器或开关处于闭合位置时，将电压提供到数字输入电路。为了当传感器或开关断开开时从所述传感器或开关提供电力，与开关或传感器接触件并联提供电阻器以提供低电流路径。不同于包含现场侧电力的数字输入电路，输入供电式数字输入电路无法确定电线何时断裂。因此，设计者陷入使用较昂贵、复杂且不合需要的现场侧电力来提供数字输入电路或无法检测断裂电线的困境。因此，需要在使用较合乎需要且较简单的输入供电式数字输入电路的同时能够检测断裂电线。

发明内容

实例允许使用较简单的现场供电式数字输入电路，但仍提供检测断裂电线的能力。在一实例中，光电耦合器串联放置于数字输入电路的现场接地引脚和工业控制器的现场接地之间。针对工业控制器的每一数字输入提供到现场接地的电容器。提供从工业控制器的输入到数字输入电路的输入引脚的电阻器。在操作中，为了检测断裂电线，将测试脉冲从工业控制器微控制器提供到接地路径中连接的光电耦合器。测试脉冲使数字输入电路与现场接地隔离。因为当电线未断裂时在开关或传感器闭合时的完全电压下或在开关或传感器断开时使用旁路电阻器的小电流下始终从现场提供电流，所以从接地断开的数字输入电路允许连接于输入和接地之间的电容器充电。充电速率由各种电阻器控制，即旁路电阻器以及数字输入电路输入和工业控制器输入之间的任何电阻器两者。在测试脉冲已完成之后，微控制器检查数字输入电路的输出信号以监视其高或低电平。如果电平指示输入为高，则这是电线未断裂的指示。然而，如果数字输入电路的输出保持低从而指示输入为低，则这是来自传感器或开关的电线已断裂的指示。以此简单的方式，可使用较合乎需要的输入供电式数字输入电路，但电线断裂检测仍可用。

附图说明

图1是连接到传感器或开关的数字输入控制器的简单设计的框图。

图2是数字输入电路的替代设计的框图。

图3是包含一系列数字输入和用于允许电线断裂检测的电路的工业控制器的第一实例的框图。

图4是图3的实例的操作的时序图，且到工业控制器的输入信号为高。

图5是图3的实例的操作的时序图，此时到工业控制器的输入信号为低。

图6是图3的实例的操作的时序图，此时到工业控制器的输入的电线断裂。