[发明专利]一种具有动态诊断故障能力的数字量采集电路

权利要求书

1.一种具有动态诊断故障能力的数字量采集电路，其特征在于：所述的数字量采集电路应用于核电安全级DCS系统，包括光耦信号采集电路和光继电器动态诊断电路；

所述的光耦信号采集电路包含两路通道，其中一路为处理FPGA通道与处理FPGA连接，该通道包括第二电阻(R2)、第七电阻(R7)和第四电阻(R4)以及光耦(OA1)中的第四二极管(D4)和第一三极管(Q1)；另一路为诊断FPGA通道与诊断FPGA连接，该通道包括第三电阻(R3)、第八电阻(R8)和第五电阻(R5)以及光耦(OA1)中的第五二极管(D5)和第二三极管(Q2)；

所述的光继电器动态诊断电路包括第一光继电器(KA1)和第二光继电器(KA2)，其中第一光继电器(KA1)内第二二极管(D2)的正极连接管脚1，负极连接管脚2，两个金属-氧化物半导体场效应晶体管的源极连在一起，漏极分别与管脚3和管脚4连接；第二光继电器(KA2)内第三二极管(D3)的正极连接管脚1，负极连接管脚2，两个金属-氧化物半导体场效应晶体管的源极连在一起，漏极分别与管脚3和管脚4连接；

其中，上述的第二电阻(R2)和第三电阻(R3)并联后的一端与现场数字量信号(DI_01)输入的正极连接，另一端与第七电阻(R7)和第八电阻(R8)并联后的一端连接，第七电阻(R7)和第八电阻(R8)并联后的另一端与第四电阻(R4)和第五电阻(R5)并联后的一端连接，第四电阻(R4)和第五电阻(R5)并联后的另一端与现场数字量信号(DI_01)输入的负极连接并接地，在现场数字量信号(DI_01)输入的正负极之间并联一个TVS管用来防止过压；

所述的现场数字量信号(DI_01)输入的正极同时与第一二极管(D1)的负极相连，第一二极管(D1)的正极接在第一光继电器(KA1)的3管脚，第一光继电器(KA1)的4管脚接24V查询电压，第一光继电器(KA1)的2管脚连接诊断FPGA，1管脚通过第一电阻(R1)接3.3V上拉电源；

所述的第二光继电器(KA2)与第七电阻(R7)并联，第二光继电器(KA2)的2管脚连接诊断FPGA，1管脚通过第六电阻(R6)接3.3V上拉电源；

所述的光耦(OA1)内部含有第四二极管(D4)、第五二极管(D5)、第一三极管(Q1)和第二三极管(Q2)；第四二极管(D4)和第五二极管(D5)的正极接在第七电阻(R7)和第八电阻(R8)并联后的一端，负极接在第七电阻(R7)和第八电阻(R8)并联后的另一端；第一三极管(Q1)和第二三极管(Q2)的发射极均接地，第一三极管(Q1)的集电极连接处理FPGA，第二三极管(Q2)的集电极连接诊断FPGA；

当现场数字量信号(DI_01)输入时，一路信号供给处理FPGA通道进行处理，同时另一路信号供给诊断FPGA通道进行诊断，以保证当处理FPGA通道不能正常工作时，及时将本模块的状况上报；在诊断过程中，处理FPGA通道与诊断FPGA通道的动态诊断方式相同。

2.如权利要求1所述的一种具有动态诊断故障能力的数字量采集电路，其特征在于：所述的第一三极管(Q1)的集电极和第二三极管(Q2)的集电极分别通过第九电阻(R9)和第十电阻(R10)与3.3V识别电压连接。

3.如权利要求1所述的一种具有动态诊断故障能力的数字量采集电路，其特征在于：当无动态诊断时，即第一光继电器(KA1)和第二光继电器(KA2)的2管脚输入都为高，二者的二极管均不导通，若现场数字量信号(DI_01)输入为0V，则加在第二电阻(R2)、第七电阻(R7)和第四电阻(R4)之间的电压为0V，此时第四二极管(D4)分压分到0V，小于其导通电压1.08V，则第四二极管(D4)不导通，则光耦(OA1)的第一三极管(Q1)也打不开，此时回读到处理FPGA的逻辑是通过第十电阻(R10)上拉到3.3V的高电平“1”；

若现场数字量信号(DI_01)输入为24V，则加在第二电阻(R2)、第七电阻(R7)和第四电阻(R4)之间的电压为24V，此时第四二极管(D4)通过分压分到2.4V的电压，大于其导通电压1.08V，则第四二极管(D4)导通，则光耦(OA1)的第一三极管(Q1)也因此打开，此时回读到处理FPGA的逻辑是通过光耦(OA1)下拉到地的低电平“0”。