一種PLC的交流掉電檢測電路的製作方法
2023-05-23 07:10:12 2
本實用新型涉及PLC變頻器領域控制系統中的掉電缺相檢測，具體涉及一種PLC的交流掉電檢測電路。
背景技術：
現有的交流單三相電檢測技術及電路有很多種類型的，但電路的結構原理大致可分為以下幾種：
1)電壓比較器+光耦方式
這種電路對在交流電整流後的直流電使用電壓比較器對高壓直流電做電壓比較，當電壓低於某一電壓閾值時，產生動作信號，通過光耦把信號傳遞給CPU檢測。這種電路抗幹擾能力較差、比較器遲滯較弱，響應速度慢，抗浪湧能力差。
2)隔離變壓器+運放方式
這種電路採用隔離變壓器來實現隔離的功能，但隔離變壓器的體積較大，會給PCB空間體積造成很大的佔用。相較上述方式，改善了檢測可靠性和響應速度，但犧牲了體積，性價低比。
3)光耦隔離方式
這種電路採用光電隔離來實現對交流電的檢測，電路輸出的信號有方波信號，CPU去檢測這類信號時，對CPU資料開銷很大，且檢測策略不合理時易出現誤檢測且降低系統的實時性，不適合在高可靠和高實時性的系統中使用。
現有的檢測方式均能實現交流電掉電缺相檢測的功能，但在高實時性和高可靠性的系統中使用中並不是很理想。例如在PLC控制系統中對可靠性和實時性很高。AC掉電檢測不及時，可引起重要數據無法在系統掉電前存儲或者通加大儲存電容等方式來延長電能的方法來提高可靠性這不僅佔用的寶貴的PCB空間而且電容隨時設備長時間使用電容容量隨之慢慢下降，導致數據保存的可靠係數變低。造成正常開機後某些參數丟失導致系統無法正常工作等困擾。如果掉電信號頻繁誤動作，可引起PLC對頻繁的對存儲器寫數據，造成存儲器晶片寫入壽命急劇減短，引發故障。所以PLC變頻器等系統要求掉電檢測響應及時，對CPU資源開銷小以提高系統的實時性可靠性的要求。
技術實現要素：
為解決以上技術問題，本實用新型提供一種掉電響應實時性高、抗幹擾能力強、電路簡單的PLC交流掉電檢測電路。
本實用新型的一種PLC的交流掉電檢測電路，包括交流輸入光耦和正反相信號變換疊加電路，所述交流輸入光耦包括交流輸入和交流光耦，所述正反相信號變換疊加電路包括反相器和與門，所述交流輸入、交流光耦、反相器和與門依次相連。
進一步的，所述與門另一端連接有TO_CPU網絡。
本實用新型由光耦電路實現隔離，耦合電容和三極體構成反相器，由與門構成正相反相信號疊加組成正反相信號變換疊加電路。基本原理：在光耦檢測的方波輸出端增加一個反相器，使原有的方波信號變換為反相併做為另一路輸出即反相輸出。然後，通過與門將這個信號相位為一正一反的方法信號進行疊加。如結合波形圖以及表1－與門真值表，可得出，AC掉電後，正 相和反相兩個信號都輸出高電平則與門輸出高電平，如果AC有電，正相與反相信號之間相位相反，則與門輸出低電平(與門輸入有0輸出0)。所以，只要交流側掉電，光耦就無法輸出方波信號且一直維持高電平，同時反相器輸入無信號則輸出為高，TO_CPU網絡則維持高電平掉電事件即產生CPU可對高低電平檢測或是中斷檢測能有效提高系統掉電檢測的實時性。
表1與門真值表
正反相信號變換疊加電路主要作用是：在AC上電後光耦輸出方法信號時，讓正反的兩個信號在與門的作用下(根據表1，輸入有0出0)輸出為低電平。AC掉電了光耦無法輸出方波並維持高電平且反相信號也輸出高電平，在與門的作用下(根據表1，輸入全1出1)TO_CPU網絡被迫輸出高電平。
本實用新型的一種PLC的交流掉電檢測電路，具有以下有益效果：
1)掉電響應實時性高。因電路採用正反相信號變換疊加電路解決過零死區的問題，只要AC掉電就會破壞檢測信號持續維持低電平的條件，所以AC掉電基本與檢測信號的電低電平同步不存在死區。也就是說產生AC掉和觸發掉電事件延時很小，可有效解決了現有檢測方案存在檢測死區和響應時間長的問題；
2)高低電平檢測。解決了採用光耦隔離方式檢測信號為方波造成CPU檢測困難或檢測時CPU資源開銷大而影響系統實時性的問題；
3)光耦隔離，抗幹擾能力弱的問題提高了抗浪湧能力，有效提高系統的可靠性能；
4)電路簡單，性價比高。
附圖說明
圖1為本實用新型的檢測電路圖；
圖2為本實用新型的檢測電路波形圖；
圖3為本實用新型中應用示意簡圖；
圖4為本實用新型中應用INT信號檢測圖。
具體實施方式
下面用具體實例予以說明本實用新型，應該理解的是，實例是用於說明本實用新型而不是對本實用新型的限制，本實用新型的範圍與核心內容依據權利要求書加以確定。
如圖1所示，本實施例提供的一種PLC的交流掉電檢測電路，包括交流輸入光耦和正反相信號變換疊加電路，交流輸入光耦包括交流輸入1和交流光耦2，正反相信號變換疊加電路包括反相器3和與門4，交流輸入1、交流光耦2、反相器3和與門4依次相連；與門另一端連接有TO_CPU網絡。
本實施例的一種PLC的交流掉電檢測電路，具有以下有益效果：1)掉電響應實時性高。因電路採用正反相信號變換疊加電路解決過零死區的問題，只要AC掉電就會破壞檢測信號持續維持低電平的條件，所以AC掉電基本與檢測信號的電低電平同步不存在死區。也就是說產生AC掉和觸發掉電事件延時很小，如圖2所示，AC掉電可以發生在交流正半周，過零點處，交流負半周，三個區域均生產生AC掉電事件。由於正反相信號變換疊加電路的存在， 使響應無死區(現有方案存在檢測死區如果掉電發生在死區CPU則無法立即響應掉電事件)，所以掉電響應時間延遲極小的，可有效解決了現有檢測方案存在檢測死區和響應時間長的問題；
2)高低電平檢測。解決了採用光耦隔離方式檢測信號為方波造成CPU檢測困難或檢測時CPU資源開銷大而影響系統實時性的問題；
3)光耦隔離，抗幹擾能力弱的問題提高了抗浪湧能力，有效提高系統的可靠性能；
4)電路簡單，性價比高。
本實施例在PLC中的應用——掉電數據保存：由交流供電的PLC系統中，由人為維護保養或者電網停電等，導致PLC人為或意外掉電，掉電前PLC應保存好用戶的技術參數，如果用戶參數無法保存可能引起系統再次上電後無法正常工作，需要重新給PLC輸入相關技術參數才能正常，給生產帶來極大的不便利。因此本實施例通過檢測AC220V供電切斷或意外斷電，CPU向鐵電存儲器保存PLC當前的用戶數據的功能，以實現PLC再次上電能繼續工作。PLC系統要求AC掉電觸發信號穩定，響應迅速及時可靠，抗幹擾能力強的特點；嚴禁幹擾或誤掉電信號導致CPU頻繁重複對存儲器擦寫數據而使存儲器件寫壽命過早失效報廢。AC220V供電切斷事件CPU能夠迅速響應以存儲相關數據，嚴禁出現數據沒有存儲完電源提供的電能就消耗殆盡。造成用戶數據丟失。系統示意簡圖見圖3，在PLC的電源模塊的設計增加本發明的掉電檢測電路，對交流供電的情況進行檢測。當外部人為的關斷開關或是電網停電或總閘跳閘導致系統掉電。當掉電檢測電路檢測到交流缺電，則產生CPU的掉電中斷信號(如圖4)。CPU立即中斷當前的任務，去執行保存PLC程 序的用戶技術參數數據的任務。保存完畢後等待電源系統撤底掉電。當再次上電，CPU在開機後隨即調出PLC程序的用戶技術參數數據，系統即可按用戶設備的技術參數自動運行。由於系統採用了交流輸入光耦+正反相信號變換疊加電路和CPU中斷響應的方式，PLC用戶技術參數保存響應迅速，抗幹擾能力強，可靠性高。
以上所述的實施例只是本實用新型的較佳的方案，並非對本實用新型作任何形式上的限制，在不超出權利要求所記載的技術方案的前提下還有其它的變體及改型。