[发明专利]一种数字量输出回路断线诊断装置及诊断方法

说明书

本发明公开了一种数字量输出回路断线诊断装置，包括：直流电源；两个串联的MOS开关，前级MOS开关K1和后级MOS开关K2；直流电源依次通过前级MOS开关和后级MOS开关后输出电源正电压和驱动电流；外部负载与待诊断线缆相连，驱动电流经负载后回到地；控制器，发出高或低电平控制信号，通过对应的信号隔离器分别控制两个串联的MOS开关的闭合和关断；断线检测模块，与前级MOS开关并联，输出数字信号至控制器。采用本发明诊断装置，在外部负载得电或者失电状态时，都能够及时地检测出线缆断线故障，且该技术采用开关量检测，成本较低，可满足负载变化范围较大的应用。

技术领域

本发明涉及自动化产品中数字量输出回路的线缆电路诊断和实现方法。

背景技术

工业自动化生产应用中，DCS和PLC产品被大量使用，其中的数字量输出模件若要能够正常的输出信号驱动设备，线缆断线诊断必不可少。传统的数字量输出线缆诊断方案使用串联的检流电阻，将回路的电流信号差分采集给模数转换器，或者转换成电压信号给比较器判断识别。

但是当外部负载变化范围较大时，回路中的电流变化范围也会很大，为了保证诊断功能正常工作，需要使用高精度器件完成识别，硬件成本大大提升。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种数字量输出回路断线诊断装置及诊断方法，在外部负载得电或者失电状态时，都能够及时地检测出线缆断线故障，且该技术采用开关量检测，成本较低，可满足负载变化范围较大的应用。

本发明提供的技术方案如下：

一种数字量输出回路断线诊断装置，包括：

直流电源；

两个串联的MOS开关，前级MOS开关K1和后级MOS开关K2；直流电源依次通过前级MOS开关和后级MOS开关后输出电源正电压和驱动电流；外部负载与待诊断线缆相连，驱动电流经负载后回到地；

控制器，发出高或低电平控制信号，通过对应的信号隔离器分别控制两个串联的MOS开关的闭合和关断；

断线检测模块，与前级MOS开关并联，输出数字信号至控制器。

更具体的，直流电源的正端连接前级MOS开关的s极，该MOS开关的d极连接后级MOS开关的s极，后级MOS开关的d极连接被诊断线缆并输出电源正电压和驱动电流，外部负载与被诊断线缆相连，驱动电流由负载的正端流入负载，由负载的负端流出并回到地；

控制器的输出IO端口连接信号隔离器的输入端并向信号隔离器发出高或低电平控制信号，2个信号隔离器的输出端分别和2个MOS开关的g极相连；断线检测模块与前级MOS开关的s极和d极相连，断线检测模块输出数字信号到控制器的IO端口。

进一步地，所述电源为直流24V或直流48V。

进一步地，所述2个MOS开关都为PMOS，MOS开关的栅极和源极电压为0时，MOS开关关断；MOS开关的栅极和源极电压小于0时，MOS开关导通；控制器控制后级MOS开关闭合或关断，并对应使得负载得电或失电。后级开关保持闭合时，控制器控制前级开关闭合或关断，断线检测模块输出识别信号给控制器输入端口。

进一步地，所述断线检测模块中，关键器件为光耦合器，光耦合器输入端串联限流电阻后与前级MOS开关的s极和d极并联连接，光耦合器的输出端与控制器的输入IO端口连接。前级和后级MOS开关闭合时，前级MOS开关的压降很小，光耦合器的输入端几乎无电流，光耦合器输出关断。后级MOS开关保持闭合，前级MOS开关关断时，光耦合器有电流流过，光耦合器输出端闭合。

进一步地，所述信号隔离器为光耦合器。光耦合器的输入端与控制器输出IO端口相连。光耦合器的输出端与MOS开关的g极相连。

本发明还提供一种数字量输出回路断线诊断方法，包括：