專利名稱：一種帶負(fù)載電流監(jiān)控功能的可編程邏輯控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及工業(yè)控制領(lǐng)域，特別是一種帶負(fù)載電流監(jiān)控功能的可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，PLC)。
背景技術(shù)：
PLC作為一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。PLC包括晶體管輸出型和繼電器輸出型。圖1為一種晶體管輸出型PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不意圖。如圖1所不，該P(yáng)LC包括:一個(gè)微控制單元(MCU)、N個(gè)受所述MCU控制的功率開關(guān)(Power Switch, PS)和N個(gè)用于外接負(fù)載的接線端子對(duì)，每個(gè)接線端子對(duì)中的正極接線端子與一個(gè)功率開關(guān)相連，負(fù)極接線端子接地M。功率開關(guān)的另一端(即非接線端子連接端)與24V的電源相連，控制端與MCU的一個(gè)控制輸出端相連。每個(gè)功率開關(guān)及與其相連的一個(gè)接線端子對(duì)所構(gòu)成的受微控制單元控制的回路稱為一個(gè)負(fù)載控制回路。其中，N為大于或等于I的整數(shù)。圖1中，對(duì)每個(gè)負(fù)載控制回路，MCU產(chǎn)生一路數(shù)字量輸出信號(hào)(如DQ1，……，DQN)控制功率開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)功率開關(guān)為打開(On)狀態(tài)時(shí)，P24V的電壓被加載到外部負(fù)載上；當(dāng)功率開關(guān)為關(guān)閉(Off)狀態(tài)時(shí)，外部負(fù)載上沒有電壓。每個(gè)接線端子對(duì)對(duì)應(yīng)PLC的一個(gè)正極晶體管輸出(如TQ1_P,……，TQN_P)和一個(gè)負(fù)極晶體管輸出(如TQ1_N,……，TQN_N)。功率開關(guān)可以是分立的場(chǎng)效應(yīng)功率管(M0SFET)，也可以是集成的智能功率開關(guān)。但無論是哪種形式的功率開關(guān)，目前都不能實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載電流的監(jiān)控，因此也就無法得知外部負(fù)載上是否如當(dāng)前所 控制的那樣，正常加載電壓或卸載電壓。當(dāng)功率開關(guān)出現(xiàn)損壞時(shí)，由于無法及時(shí)獲知功率開關(guān)的狀態(tài)，如是否存在損壞狀態(tài)等，使得對(duì)負(fù)載的電壓控制將產(chǎn)生錯(cuò)誤。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型提出了一種帶負(fù)載電流監(jiān)控功能的PLC，用以監(jiān)控PLC內(nèi)部的功率開關(guān)的狀態(tài)。本發(fā)明所提出的帶負(fù)載電流監(jiān)控功能的可編程邏輯控制器，包括:一個(gè)微控制單元、N個(gè)受所述微控制單元控制的功率開關(guān)和N個(gè)用于外接負(fù)載的接線端子對(duì)；每個(gè)接線端子對(duì)中的一個(gè)接線端子與一個(gè)功率開關(guān)相連，對(duì)應(yīng)正極晶體管輸出，另一個(gè)接線端子接地，對(duì)應(yīng)負(fù)極晶體管輸出；每個(gè)功率開關(guān)及與其相連的一個(gè)接線端子對(duì)所構(gòu)成的受微控制單元控制的回路稱為一個(gè)負(fù)載控制回路，其中N為大于或等于I的整數(shù)；所述可編程邏輯控制器進(jìn)一步包括:位于每個(gè)負(fù)載控制回路的負(fù)極晶體管輸出與接地點(diǎn)之間的一電流感應(yīng)電阻，用于采集所述負(fù)載控制回路中的負(fù)載電流；和一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于讀取每個(gè)電流感應(yīng)電阻采集的負(fù)載電流，將所述負(fù)載電流由模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后發(fā)送給所述微控制單元；[0010]所述微控制單元用于根據(jù)每個(gè)負(fù)載控制回路上的負(fù)載電流及當(dāng)前對(duì)所述負(fù)載控制回路中功率開關(guān)的控制狀態(tài)，判斷所述負(fù)載控制回路中的功率開關(guān)的狀態(tài)。其中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器位于所述微控制單元的內(nèi)部或獨(dú)立于所述微控制單元。從上述方案中可以看出，由于本實(shí)用新型中在每個(gè)負(fù)載控制回路的負(fù)極晶體管輸出與接地點(diǎn)之間設(shè)置了一用于采集所述負(fù)載控制回路中的負(fù)載電流的電流感應(yīng)電阻，并利用MCU內(nèi)部或外部的ADC讀取每個(gè)電流感應(yīng)電阻采集的負(fù)載電流，之后由MCU監(jiān)控每個(gè)負(fù)載控制回路中的負(fù)載電流，并可根據(jù)ADC讀取的每個(gè)負(fù)載控制回路中的負(fù)載電流及當(dāng)前對(duì)每個(gè)負(fù)載控制回路中功率開關(guān)的控制狀態(tài)，判斷每個(gè)負(fù)載控制回路中的功率開關(guān)的狀態(tài)，包括是否正常、過載、損壞或未連接負(fù)載等，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)PLC內(nèi)部的功率開關(guān)狀態(tài)的監(jiān)控，及時(shí)診斷公開開關(guān)損壞與否等。此外，對(duì)于MCU內(nèi)部存在ADC的情況，可直接利用MCU內(nèi)部的ADC讀取每個(gè)電流感應(yīng)電阻采集的負(fù)載電流，這樣可以節(jié)約成本，相比傳統(tǒng)晶體管輸出型的PLC幾乎沒有增加什么成本。

下面將通過參照附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更清楚本實(shí)用新型的上述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中:圖1為一種晶體管輸出型PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中的 晶體管輸出型PLC的一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中的晶體管輸出型PLC的又一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中根據(jù)負(fù)載電流判斷功率開關(guān)損壞與否的邏輯關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下舉實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖2和圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中的晶體管輸出型PLC的兩種內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2和圖3所示，本實(shí)用新型實(shí)施例中，在圖1所示PLC的基礎(chǔ)上進(jìn)一步包括一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和N個(gè)電流感應(yīng)電阻Rsl，……,RsN0對(duì)于MCU內(nèi)部存在ADC的情況，該ADC可以為MCU內(nèi)部的ADC，如圖2中所示，當(dāng)然也可以為MCU外部的ADC，如圖3中所示。對(duì)于MCU內(nèi)部不存在ADC的情況，該ADC為獨(dú)立于MCU的ADC，如圖3中所示。其中，每個(gè)電流感應(yīng)電阻Rsl，……，RsN位于一個(gè)負(fù)載控制回路的負(fù)極晶體管輸出與接地點(diǎn)M之間，用于采集所述負(fù)載控制回路中的負(fù)載電流。ADC，用于讀取每個(gè)電流感應(yīng)電阻Rsl，……，RsN采集的負(fù)載電流，將所述負(fù)載電流由模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后發(fā)送給MCU。MCU用于根據(jù)每個(gè)負(fù)載控制回路上的負(fù)載電流及當(dāng)前對(duì)所述負(fù)載控制回路中功率開關(guān)的控制狀態(tài)，判斷所述負(fù)載控制回路中的功率開關(guān)的狀態(tài)。上述結(jié)構(gòu)中，流經(jīng)每個(gè)電流感應(yīng)電阻Rsl，……，RsN的電流即為所述電流感應(yīng)電阻所在負(fù)載控制回路中的負(fù)載電流，ADC讀取的實(shí)際是每個(gè)電流感應(yīng)電阻Rs I，……，RsN上的電壓，但由于每個(gè)電流感應(yīng)電阻的阻值已知，因此MCU可根據(jù)每個(gè)電流感應(yīng)電阻Rsl，……，RsN上的電壓及其阻值計(jì)算出負(fù)載電流。圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中MCU根據(jù)負(fù)載電流判斷功率開關(guān)狀態(tài)的邏輯關(guān)系示意圖。如圖4所示，對(duì)每個(gè)負(fù)載控制回路來說，假設(shè)負(fù)載的額定電流用IR表示，電流感應(yīng)電阻采集的當(dāng)前負(fù)載電流用IL表示，則有:當(dāng)IL=O時(shí)，若功率開關(guān)的控制狀態(tài)為Off，則表示功率開關(guān)正常；而如果功率開關(guān)的控制狀態(tài)為On，則若連接有負(fù)載且功率開關(guān)沒有損壞的話，IL便不可能為0，因此此時(shí)可能是功率開關(guān)損壞或未接負(fù)載。當(dāng)0〈IL ( IR時(shí)，若功率開關(guān)的控制狀態(tài)為On，則表示功率開關(guān)正常；而如果功率開關(guān)的控制狀態(tài)為Off，則若功率開關(guān)沒有損壞的話，IL應(yīng)該為0，因此此時(shí)可能是功率開關(guān)損壞。當(dāng)IL>IR時(shí)，若功率開關(guān)的控制狀態(tài)為On，則表示當(dāng)前為過載狀態(tài)；而如果功率開關(guān)的控制狀態(tài)為Off，則若功率開 關(guān)沒有損壞的話，IL應(yīng)該為0，因此此時(shí)可能是過載且功率開關(guān)損壞?？梢?，上述過程實(shí)現(xiàn)了對(duì)功率開關(guān)狀態(tài)的監(jiān)控。值得注意的是，由于本實(shí)用新型技術(shù)方案中所涉及的微控制單元為現(xiàn)有PLC中的原有硬件結(jié)構(gòu)，其在本實(shí)用新型中所進(jìn)行的邏輯判斷功能屬于現(xiàn)有技術(shù)中PLC微控制單元的已有功能，并非本實(shí)用新型的發(fā)明點(diǎn)。本實(shí)用新型的發(fā)明點(diǎn)在于PLC中各組件間的連接結(jié)構(gòu)以及該結(jié)構(gòu)所實(shí)現(xiàn)的相應(yīng)功能。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種帶負(fù)載電流監(jiān)控功能的可編程邏輯控制器，包括:一個(gè)微控制單元、N個(gè)受所述微控制單元控制的功率開關(guān)和N個(gè)用于外接負(fù)載的接線端子對(duì)；每個(gè)接線端子對(duì)中的一個(gè)接線端子與一個(gè)功率開關(guān)相連，對(duì)應(yīng)正極晶體管輸出，另一個(gè)接線端子接地，對(duì)應(yīng)負(fù)極晶體管輸出；每個(gè)功率開關(guān)及與其相連的一個(gè)接線端子對(duì)所構(gòu)成的受微控制單元控制的回路稱為一個(gè)負(fù)載控制回路，其中N為大于或等于I的整數(shù)；其特征在于， 所述可編程邏輯控制器進(jìn)一步包括: 位于每個(gè)負(fù)載控制回路的負(fù)極晶體管輸出與接地點(diǎn)之間的一電流感應(yīng)電阻，用于采集所述負(fù)載控制回路中的負(fù)載電流；和 一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于讀取每個(gè)電流感應(yīng)電阻采集的負(fù)載電流，將所述負(fù)載電流由模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后發(fā)送給所述微控制單元； 所述微控制單元用于根據(jù)每個(gè)負(fù)載控制回路上的負(fù)載電流及當(dāng)前對(duì)所述負(fù)載控制回路中功率開關(guān)的控制狀態(tài)，判斷所述負(fù)載控制回路中的功率開關(guān)的狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程邏輯控制器，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器位于所述微控制單元的內(nèi) 部或獨(dú)立于所述微控制單元。
專利摘要本實(shí)用新型中公開一種帶負(fù)載電流監(jiān)控功能的可編程邏輯控制器(PLC)，其在每個(gè)負(fù)載控制回路的負(fù)極晶體管輸出與接地點(diǎn)之間設(shè)置一電流感應(yīng)電阻，用于采集所述負(fù)載控制回路中的負(fù)載電流，利用一位于微控制單元內(nèi)部或外部的模數(shù)轉(zhuǎn)換器讀取每個(gè)電流感應(yīng)電阻采集的負(fù)載電流，將所述負(fù)載電流由模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后發(fā)送給所述微控制單元，由所述微控制單元根據(jù)每個(gè)負(fù)載控制回路上的負(fù)載電流及當(dāng)前對(duì)所述負(fù)載控制回路中功率開關(guān)的控制狀態(tài)，判斷所述負(fù)載控制回路中的功率開關(guān)的狀態(tài)。本實(shí)用新型所公開的PLC能夠監(jiān)控PLC內(nèi)部的功率開關(guān)的狀態(tài)。
文檔編號(hào)G05B19/05GK203149342SQ201320067718
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月5日
發(fā)明者柴衛(wèi)強(qiáng) 申請(qǐng)人:西門子公司