继电器控制方法、继电器控制模块及功能安全电路

文档序号:51080 发布日期:2021-09-28 浏览:17次 >En<

阅读说明:本技术 继电器控制方法、继电器控制模块及功能安全电路 (Relay control method, relay control module and functional safety circuit ) 是由 陈小全 周婷 李兴磊 于 2020-03-24 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种继电器控制方法、继电器控制模块及功能安全电路,包括:继电器输出状态为开时,各继电器闭合,其中,各继电器分别被设置为各继电器输出状态为开时对应的最后一个闭合的继电器;继电器输出状态为关时,各继电器断开,其中,各继电器分别被设置为各继电器输出状态为关时对应的第一个断开的继电器。本发明的继电器控制方法、继电器控制模块及功能安全电路对各继电器接通和断开的顺序进行编制,使得各继电器依次最后一个闭合和第一个断开,进而对切断回路和接通回路时产生的电弧进行平摊,使得各继电器的寿命平均化,以此确保整个功能安全电路的使用寿命。(The invention provides a relay control method, a relay control module and a functional safety circuit, which comprises the following steps: when the output state of the relay is on, each relay is closed, wherein each relay is set as the last closed relay corresponding to the output state of each relay when the output state of each relay is on; and when the output state of the relay is off, each relay is switched off, wherein each relay is set as the first switched-off relay corresponding to the output state of each relay when the output state of each relay is off. The relay control method, the relay control module and the functional safety circuit compile the turn-on and turn-off sequence of the relays, so that the relays are sequentially turned on and off in the last way, and further, the electric arcs generated when the circuit is cut off and turned on are leveled, the service life of the relays is averaged, and the service life of the whole functional safety circuit is ensured.)

继电器控制方法、继电器控制模块及功能安全电路

技术领域

本发明涉及功能安全领域,特别是涉及一种继电器控制方法、继电器控制模块及功能安全电路。

背景技术

功能安全电路的设计需依据国际标准IEC 61508(对应国标GBT20438)进行设计,功能安全电路需要达到相应的安全完整性等级(SIL),可以根据标准提供的电路结构约束和方法进行设计,较为常见的方式一般是采用多通道冗余来达到相应的安全完整性等级。

若输出是采用继电器输出,由于继电器的特殊性,在切断回路和接通回路的时候会产生电弧,会导致继电器可靠性下降,寿命降低。在功能安全的应用中,比如安全继电器的应用,在输出回路上往往串联多个继电器来保证电路的安全性能,若不采取方法对输出进行处理,那么继电器寿命仅仅是一个继电器的寿命。举例说明,对于一个安全继电器输出回路,该回路由3个继电器串联,从概率学的角度来看,若未对控制进行处理,那么在断开或者闭合时,ABC三个继电器谁第一时间断开或者闭合的概率是相同的,但若针对到某单一对象产品上,那么在断开或者闭合那一瞬间,永远是ABC中的一个,也就是说在切断回路和接通回路时,电弧会积累在1个或2个继电器上(接通时1个,切断时1个,也有可能接通,切断都发在1个上面),这会导致安全继电器的寿命仅仅是一个继电器的寿命。

因此,如何提高功能安全电路中继电器的使用寿命,已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种继电器控制方法、继电器控制模块及功能安全电路,用于解决现有技术中继电器寿命短的问题。

为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种继电器控制方法,应用于n个串联继电器的控制,所述继电器控制方法至少包括:

继电器输出状态为开时,各继电器闭合,其中,各继电器分别被设置为各继电器输出状态为开时对应的最后一个闭合的继电器;

继电器输出状态为关时,各继电器断开,其中,各继电器分别被设置为各继电器输出状态为关时对应的第一个断开的继电器;

其中,n为大于等于2的自然数。

优选地,所述继电器控制方法进一步包括:

当下一继电器输出状态为开时,检测当前继电器输出状态,若当前继电器输出状态为开,则各继电器的控制信号不变;若当前继电器输出状态为关,则控制(n-1)个继电器闭合,延时第一时间段后将最后一个继电器闭合,并将下一次继电器输出状态为开时最后一个闭合的继电器设置为另一个,以使得各继电器依次在最后一个闭合;

当下一继电器输出状态为关时,检测当前继电器输出状态,若当前继电器输出状态为关,则各继电器的控制信号不变;若当前继电器输出状态为开,则控制第一个继电器断开,延时第二时间段后将其余(n-1)个继电器断开,并将下一次继电器输出状态为关时第一个断开的继电器设置为另一个,以使得各继电器依次在第一个断开。

更优选地,所述第一时间段及所述第二时间段分别大于继电器的响应时间。

更优选地,各继电器按照串联的顺序依次循环在最后一个闭合或在第一个断开。

更优选地,设置第一继电器控制数组ON_end[n]及第二继电器控制数组OFF_first[n];其中,所述第一继电器控制数组ON_end[n]包括与各继电器一一对应的n个控制值,以确定最后一个闭合的继电器;所述第二继电器控制数组OFF_first[n]包括与各继电器一一对应的n个控制值,以确定第一个断开的继电器。

为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种继电器控制模块,所述继电器控制模块至少包括:

至少两个依次串联的继电器,以及继电器控制器;

所述继电器控制器分别连接各继电器的控制端,用于控制各继电器的开关,并在各输出状态为开时将各继电器依次设置为最后一个闭合,在各输出状态为关时将各继电器依次设置为第一个断开。

可选地,所述继电器控制器包括:检测单元及逻辑控制单元;所述检测单元连接串联的继电器的输出端,检测继电器的输出状态;所述逻辑控制单元连接所述检测单元的输出端,基于所述检测单元输出的检测结果控制继电器的开关顺序。

为实现上述目的及其他相关目的,本发明还提供一种功能安全电路,所述功能安全电路至少包括上述继电器控制模块。

如上所述,本发明的继电器控制方法、继电器控制模块及功能安全电路,具有以下有益效果:

本发明的继电器控制方法、继电器控制模块及功能安全电路对各继电器接通和断开的顺序进行编制,使得各继电器依次最后一个闭合和第一个断开,进而对切断回路和接通回路时产生的电弧进行平摊,使得各继电器的寿命平均化,以此确保整个功能安全电路的使用寿命。

附图说明

图1显示为本发明的继电器的结构示意图。

图2显示为本发明的继电器控制方法的流程示意图。

图3显示为本发明的继电器控制模块示意图。

元件标号说明

1 继电器控制器

11 检测单元

12 逻辑控制单元

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,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发明的其他优点与功效。本发明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,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1~图3。需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明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。

实施例一

如图1~图2所示,本实施例提供一种继电器控制方法,应用于n个串联继电器的控制,所述继电器控制方法包括:

继电器输出状态为开时,各继电器闭合,其中,各继电器分别被设置为各继电器输出状态为开时对应的最后一个闭合的继电器;

继电器输出状态为关时,各继电器断开,其中,各继电器分别被设置为各继电器输出状态为关时对应的第一个断开的继电器。

具体地,如图1所示,作为示例,本实施例以4个继电器为例,分别为第一继电器S1、第二继电器S2、第三继电器S3及第四继电器S4,各继电器依次串联;在实际使用中,继电器的数量n不小于2,即n为大于等于2的自然数。

具体地,如图2所示,设置第一继电器控制数组ON_end[n]及第二继电器控制数组OFF_first[n],数组中包含的控制值数量与继电器的数量n一致;在本实施例中,所述第一继电器控制数组ON_end[n]为ON_end[4],所述第二继电器控制数组OFF_first[n]为OFF_first[4]。所述第一继电器控制数组ON_end[4]包括与各继电器一一对应的4个控制值,在本实施例中,所述第一继电器控制数组ON_end[4]的初始值为[1,0,0,0],其中,1表示对应继电器最后一个闭合,0表示对应继电器不是最后一个闭合,即在初始阶段,第一个继电器S1最后一个闭合;所述第二继电器控制数组OFF_first[4]包括与各继电器一一对应的4个控制值,在本实施例中,所述第二继电器控制数组OFF_first[4]的初始值为[0,1,0,0],1表示对应继电器第一个断开,0表示对应继电器不是第一个断开,即在初始阶段,第二个继电器S2第一个断开。

需要说明的是,在本实施例中所述第一继电器控制数组ON_end[4]及所述第二继电器控制数组OFF_first[4]的初始值分别设置为[1,0,0,0]及[0,1,0,0],在实际使用中,控制值1对应的继电器可以是任意一个,两者不存在任何关系,也不存在任何限制。在本实施例中采用数值1作为有效信号,在实际使用中可以采用其他数值或者标识符来表示,不以本实施例为限。

具体地,当下一继电器输出状态为开时,检测当前继电器输出状态。

更具体地,若当前继电器输出状态为开,则保持当前继电器控制状态,各继电器的控制信号不变,保持所述第一继电器控制数组ON_end[n]不变。

更具体地,若当前继电器输出状态为关,则基于所述第一继电器控制数组ON_end[n]将其中控制值对应为0的(n-1)个继电器闭合,在本实施例中,所述第二继电器S2、所述第三继电器S3及所述第四继电器S4闭合,闭合的顺序可依次、逐个或同时,在此不一一限定。经过第一时间段的延时后基于所述第一继电器控制数组ON_end[n]将最后一个继电器(即所述第一继电器S1)闭合。随后更新所述第一继电器控制数组ON_end[n],将下一次继电器输出状态为开时最后一个闭合的继电器设置为另一个,在本实施例中,各继电器按照串联的顺序依次循环在最后一个闭合,更新后的所述第一继电器控制数组ON_end[4]为[0,1,0,0],即第二次继电器输出状态为开时所述第二继电器S2最后一个闭合,依次类推,第三次继电器输出状态为开时所述第一继电器控制数组ON_end[4]为[0,0,1,0],所述第三继电器S3最后一个闭合;第四次继电器输出状态为开时所述第一继电器控制数组ON_end[4]为[0,0,0,1],所述第四继电器S4最后一个闭合;第五次继电器输出状态为开时所述第一继电器控制数组ON_end[4]为[1,0,0,0],所述第一继电器S1最后一个闭合……;由此,可使得每次继电器输出状态为开时对应最后一个闭合的继电器都是变化的,且分布概率是相同,接通回路时产生的电弧可均摊到每个继电器上,可大大提高各继电器的寿命,进而提高安全继电器的寿命。

需要说明的是,所述第一继电器控制数组ON_end[n]更新时数值1对应的继电器位置可按照继电器的连接顺序逐个传递,也可以跳跃传递,也可以无序传递,传递方向也不限;在实际使用中可根据需要设定传递顺序以使得各继电器依次按照一定的顺序在最后一个闭合即可,不以本实施例为限。

需要说明的是,在本实施例中,所述第一时间段大于继电器的响应时间。

具体地,当下一继电器输出状态为关时,检测当前继电器输出状态。

更具体地,若当前继电器输出状态为关,则保持当前继电器控制状态,各继电器的控制信号不变,保持所述第二继电器控制数组OFF_first[n]不变。

更具体地,若当前继电器输出状态为开,则基于所述第二继电器控制数组OFF_first[n]将其中控制值对应为1的1个继电器断开,在本实施例中,所述第二继电器S2第一个断开。经过第二时间段的延时后基于所述第二继电器控制数组OFF_first[n]将其中控制值对应为0的(n-1)个继电器断开,在本实施例中,所述第一继电器S1、所述第三继电器S3及所述第四继电器S4断开,断开的顺序可依次、逐个或同时,在此不一一限定。随后更新所述第二继电器控制数组OFF_first[n],将下一次继电器输出状态为关时第一个断开的继电器设置为另一个,在本实施例中,各继电器按照串联的顺序依次循环在第一个断开,更新后的所述第二继电器控制数组OFF_first[4]为[0,0,1,0],即第二次继电器输出状态为关时所述第三继电器S3第一个断开,依次类推,第四次继电器输出状态为关时所述第二继电器控制数组OFF_first[4]为[0,0,0,1],所述第四继电器S4第一个断开;第四次继电器输出状态为关时所述第二继电器控制数组OFF_first[4]为[1,0,0,0],所述第一继电器S1第一个断开;第五次继电器输出状态为关时所述第二继电器控制数组OFF_first[4]为[0,1,0,0],所述第二继电器S2第一个断开……;由此,可使得每次继电器输出状态为关时对应第一个断开的继电器都是变化的,且分布概率是相同,切断回路时产生的电弧可均摊到每个继电器上,可大大提高各继电器的寿命,进而提高安全继电器的寿命。

需要说明的是,所述第二继电器控制数组OFF_first[n]更新时数值1对应的继电器位置可按照继电器的连接顺序逐个传递,也可以跳跃传递,也可以无序传递,传递方向也不限;在实际使用中可根据需要设定传递顺序以使得各继电器依次按照一定的顺序在第一个断开即可,不以本实施例为限。

需要说明的是,在本实施例中,所述第二时间段大于继电器的响应时间,且所述第二时间段与所述第一时间段可以相同,也可以不相同。

实施例二

如图3所示,本实施例提供一种继电器控制模块,所述继电器控制模块至少包括:

至少两个依次串联的继电器,以及继电器控制器1。

如图3所示,各继电器依次串联,以确保电路的安全性。

具体地,在本实施例中,继电器的数量设定为4个,分别为第一继电器S1、第二继电器S2、第三继电器S3及第四继电器S4。

如图3所示,所述继电器控制器1分别连接各继电器的控制端,用于控制各继电器的开关,并在输出状态为开时将各继电器依次设置为最后一个闭合,在输出状态为关时将各继电器依次设置为第一个断开。

具体地,在本实施例中,所述继电器控制器1包括检测单元11及逻辑控制单元12。所述检测单元11连接串联的继电器的输出端,检测继电器的输出状态。所述逻辑控制单元12连接所述检测单元11的输出端,基于所述检测单元11输出的检测结果控制继电器的开关顺序,具体原理参见实施例一,在此不一一赘述。

实施例三

本实施例提供一种功能安全电路,所述功能安全电路至少包括实施例二所述的继电器控制模块,各继电器作为功能安全电路的继电器输出,其它结构在此不一一赘述,由此在提升继电器寿命的同时,可提升功能安全电路的使用寿命。

综上所述,本发明提供一种继电器控制方法、继电器控制模块及功能安全电路,包括:继电器输出状态为开时,各继电器闭合,其中,各继电器分别被设置为各继电器输出状态为开时对应的最后一个闭合的继电器;继电器输出状态为关时,各继电器断开,其中,各继电器分别被设置为各继电器输出状态为关时对应的第一个断开的继电器。本发明的继电器控制方法、继电器控制模块及功能安全电路对各继电器接通和断开的顺序进行编制,使得各继电器依次最后一个闭合和第一个断开,进而对切断回路和接通回路时产生的电弧进行平摊,使得各继电器的寿命平均化,以此确保整个功能安全电路的使用寿命。所以,本发明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。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,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知识者在未脱离本发明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,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

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