接点输入控制装置的制作方法

文档序号:14655253发布日期:2018-06-08 23:22阅读:223来源:国知局
接点输入控制装置的制作方法

本发明涉及一种例如铁路信号安全控制用的电子联锁系统(electronic interlocking system)等中使用的接点输入控制装置。



背景技术:

铁路领域中使用一种电子联锁装置,该电子联锁装置为了使列车安全且有效率地运行,而对交通信号灯或转辙机等彼此之间的操作设置一定的顺序与限制。为了使该电子联锁装置经由继电器获取交通信号灯或转辙机等现场设备的动作状态,使用专利文献1中公开的输入控制装置。

专利文献1的输入控制装置中,输入接点无论是处于打开状态(断开)还是闭合状态(接通),且无论是否在接点信号输入部或故障检查部中发生了故障,均能够检测到。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1:日本专利特开2011-51539号公报



技术实现要素:

[发明所要解决的问题]

然而,专利文献1的输入控制装置中,因使用脉冲变压器作为电磁零件,所以存在难以实现电路的小型化且降低成本等问题。而且,控制逻辑部中,由于针对2种输出信号,响应信号仅有接点输入信号,所以难以判断接点信号输入部或故障检查部中的哪个发生了故障。

本发明的目的在于解决所述问题而提供一种接点输入控制装置,该接点输入控制装置判定输入接点的闭合状态/打开状态,并且,无论输入接点在闭合状态的情况下还是在打开状态的情况下,均能够正确地判定出主体中是否发生了故障,从而实现可靠性的提高并且能够变得小型且降低成本。

[解决问题的技术手段]

用于达成所述目的的本发明的接点输入控制装置的特征在于,由接点输入部、检查电压施加部及控制部构成,所述接点输入部包括:经由输入接点而与外部的直流电源的正侧连接的接点电压输入端子,与所述直流电源的负侧连接的负输入端子,与所述检查电压施加部连接的检查电压输入端子,对所述控制部输出接点输入信号的第1输出端子,及将输入控制信号从所述控制部输入的第1输入端子;所述检查电压施加部包括:检查电压输出端子,与所述接点输入部的所述检查电压输入端子连接且对所述接点输入部施加检查电压;直流电源输入端子,从所述直流电源的正侧与所述输入接点之间分支连接;第2输出端子,对所述控制部输出检查控制回答信号;及第2输入端子,从所述控制部输入检查控制信号;所述控制部基于与所述输入控制信号及所述检查控制信号相应的所述接点输入信号及所述检查控制回答信号的输出数据、和预先存储的所述输入接点的打开状态/闭合状态的正常动作时的输入输出逻辑数据,来判定所述接点输入的打开状态/闭合状态及主体内的故障。

[发明的效果]

根据本发明的接点输入控制装置,在使输入控制信号与检查控制信号的H电平侧与L电平侧随时间变化后,接收接点输入信号与检查控制回答信号,由此能够判定输入接点的闭合状态/打开状态,并且无论输入接点在闭合状态的情况下还是在打开状态的情况下,均能够正确地判定出主体中是否发生了故障。

因此,能够提高可靠性,并且由于不使用作为电磁零件的脉冲变压器,所以能够小型化且降低成本。

附图说明

图1是接点输入控制装置的区块电路构成图。

图2是接点输入部、检查电压施加部的电路构成图。

图3是输入接点为打开状态下正常动作时的动作时序图。

图4是输入接点为闭合状态下正常动作时的动作时序图。

图5是输入接点为打开状态的输入输出逻辑表。

图6是输入接点为闭合状态的输入输出逻辑表。

图7是进行输入接点的打开状态/闭合状态及接点输入控制装置的故障状态的判定的流程图。

图8是输入接点为打开状态下检查电压施加部的光耦合器P4的光电晶体管T4在导通侧发生了故障的情况下的动作时序图。

图9是图8的情况下的控制部4的输入输出逻辑表。

具体实施方式

基于图示的实施例对本发明进行详细说明。

图1是接点输入控制装置1的区块电路构成图。接点输入控制装置1由接点输入部2、检查电压施加部3及控制部4构成,在接点输入控制装置1的一侧连接着直流电源E。在该直流电源E的正侧配置表示交通信号灯或转辙机等地上装置的动作状态的输入接点N,在接点输入控制装置1的另一侧连接着作为上位装置(higher-level device)的例如电子联锁装置5。

根据来自电子联锁装置5的轮询(polling)等的状态信息请求,接点输入控制装置1响应输入接点N的打开状态/闭合状态的信息,即交通信号灯或转辙机等地上装置的动作状态信息或已发生的故障信息。或者,每隔预定时间间隔地针对电子联锁装置5响应输入接点N的打开状态/闭合状态的信息、故障信息。

另外,本实施例中,是连接着1个输入接点N的状态,但也能够使用多个输入接点N。该情况下,根据输入接点N的个数,需要相同数量的接点输入部2及检查电压施加部3,将这些多个接点输入部2及检查电压施加部3连接于1个控制部4。而且,关于电源,是从直流电源E并列分支且连接到多个输入接点N。

接点输入部2具有:经由输入接点N来连接直流电源E的正侧的接点电压输入端子2a,连接直流电源E的负侧的负输入端子2b,从检查电压施加部3输入检测电压信号的检查电压输入端子2c,对控制部4输出接点输入信号S1的输出端子2d,及输入来自控制部4的输入控制信号S2的输入端子2e。

检查电压施加部3具有:检查电压输出端子3a,与接点输入部2的检查电压输入端子2c连接且对接点输入部2施加检查电压;直流电源输入端子3b,从直流电源E的正侧与输入接点N之间分支连接;输出端子3c,对控制部4输出检查控制回答信号S3;及输入端子3d,从控制部4输入检查控制信号S4。

控制部4具有:输入端子4a,输入来自接点输入部2的输出端子2d的接点输入信号S1;输出端子4b,对接点输入部2的输入端子2e输出输入控制信号S2;输入端子4c,从检查电压施加部3的输出端子3c输入检查控制回答信号S3;及输出端子4d,对检查电压施加部3的输入端子3d输出检查控制信号S4。

图2是表示接点输入控制装置1的区块电路内的接点输入部2及检查电压施加部3的详细情况的电路构成图。接点输入部2将具备发光二极管D1及光电晶体管T1的光耦合器P1、与具备发光二极管D2及光电晶体管T2的光耦合器P2串联连接。来自与输入接点N连接的接点电压输入端子2a及检查电压输入端子2c的直流电源E的正侧经由光耦合器P1及P2,而与来自负输入端子2b的直流电源E的负侧连接。

接点电压输入端子2a经由电阻R1及电阻R2而连接于接点输入部2的光耦合器P1的发光二极管D1的阳极,并将阴极连接于光耦合器P2的光电晶体管T2的集极。该光电晶体管T2的射极连接于负输入端子2b,在电阻R1与电阻R2间的连接点和负输入端子2b之间连接着电阻R3。

而且,相对于光耦合器P1的发光二极管D1及光耦合器P2的光电晶体管T2,并联连接着用于使电流反方向绕过的二极管D5。进而,二极管D5的阴极侧与电阻R2之间的连接点连接于检查电压输入端子2c。

光耦合器P1的光电晶体管T1的集极经由反转元件IC1而连接于输出端子2d,光电晶体管T1的集极与反转元件IC1间经由电阻R4而被施加有例如5V的电源电压e。而且,光电晶体管T1的射极连接于0V。

光耦合器P2的发光二极管D2的阳极经由电阻R5而施加有例如5V的电源电压e,发光二极管D2的阴极经由反转元件IC2而连接于输入端子2e。

检查电压施加部3将具备发光二极管D3及光电晶体管T3的光耦合器P3、与具备发光二极管D4及光电晶体管T4的光耦合器P4串联连接。从外部的直流电源E分支连接的直流电源输入端子3b经由光耦合器P3及P4而与检查电压输出端子3a连接。

光耦合器P3的发光二极管D3的阴极经由电阻R6而连接着检查电压输出端子3a,阳极连接着光耦合器P4的光电晶体管T4的射极。

该光电晶体管T4的集极连接于直流电源输入端子3b,相对于光耦合器P3的发光二极管D3及光耦合器P4的光电晶体管T4,连接着并联连接的用于使电流反方向绕过的二极管D6。

光耦合器P3的光电晶体管T3的集极经由反转元件IC3而连接于输出端子3c,且光电晶体管T3的集极与反转元件IC3间经由电阻R7而施加有例如5V的电源电压e。而且,光电晶体管T3的射极连接于0V。

光耦合器P4的发光二极管D4的阳极经由电阻R8而施加有例如5V的电源电压e,发光二极管D4的阴极经由反转元件IC4而连接于输入端子3d。

图3表示输入接点N为打开状态即输入接点N为断开状态且接点输入部2及检查电压施加部3为正常动作时的动作时序图,图4表示输入接点N为闭合状态即输入接点N为接通状态且接点输入部2及检查电压施加部3为正常动作时的动作时序图。

在这些将时间轴设为横轴的图3、图4的动作时序图中,t1、t3、t5、t7、t9表示控制部4的输出时机,t2、t4、t6、t8、t10表示控制部4的输入时机。s1至s5表示控制部4的接点输入处理的各步骤,图中的d表示电路的动作延迟。

在图3、图4中的从控制部4的输出时机t1、t3、t5、t7、t9进行的输入控制信号S2及检查控制信号S4的H(High,高)电平/L(Low,低)电平的输出处理已被预先设定,并输出根据各输出时机设定的输入控制信号S2及检查控制信号S4所构成的输出数据。

而且,控制部4通过将在输入时机t2、t4、t6、t8、t10输入的接点输入信号S1及检查控制回答信号S3的H电平/L电平的输入数据、与预先存储的图5、图6所示的正常动作时的输入输出逻辑进行比较,能够判定输入接点N的打开状态/闭合状态及主体的故障。

图3表示输入接点N为断开的打开状态下接点输入部2及检查电压施加部3正常动作时的动作时序图。

在步骤s1的输出时机t1,控制部4输出如下的输出数据,即,该输出数据中将接点输入部2的输入控制信号S2及检查电压施加部3的检查控制信号S4均设为L电平。然后,在输入时机t2读取来自接点输入部2的接点输入信号S1与来自检查电压施加部3的检查控制回答信号S3作为输入数据。

在将作为控制部4的输出数据的L电平信号输入到接点输入部2的输入端子2e及检查电压施加部3的输入端子3d时,反转元件IC2及IC4将输出反转为H电平信号。此时,由于电流未从各电源电压e流向接点输入部2及检查电压施加部3,所以光耦合器P2及P4保持断开的状态。

在光耦合器P2及P4为断开状态的情况下,由于没有电流流向光电晶体管T2及T4,所以发光二极管D1及D3不发光,光耦合器P1及P3保持断开状态。

因此,在输入时机t2,作为来自接点输入部2的输出端子2d及检查电压施加部3的输出端子3c的输出数据,将接点输入信号S1及检查控制回答信号S3的L电平信号输出到控制部4。

在步骤s2的输出时机t3,控制部4只将输入控制信号S2从L电平信号切换为H电平信号而输出到接点输入部2的输入端子2e,之后,在输入时机t4读取与接点输入信号S1的检查控制回答信号S3作为输入数据。

控制部4只将输入控制信号S2作为输出数据而输出H电平信号,当将该H电平信号输入到接点输入部2的输入端子2e时,反转元件IC2将H电平信号的输出反转为L电平信号。通过将反转元件IC2的输出设为L电平信号,从电源电压e流动电流而使发光二极管D2发光。

然而,由于输入接点N为断开状态,并且光耦合器P3及P4也为断开状态,所以没有电流流向光耦合器P2的光电晶体管T2。因此,在输出时机t3,来自接点输入部2的输出端子2d及检查电压施加部3的输出端子3c的输出数据无须发生反转,L电平信号作为接点输入信号S1及检查控制回答信号S3输出到控制部4。

在步骤s3的输出时机t5,控制部4对接点输入部2及检查电压施加部3输出如下的输出数据,即,该输出数据中将输入控制信号S2及检查控制信号S4设为H电平信号。然后,控制部4在输入时机t6读取来自接点输入部2的接点输入信号S1及来自检查电压施加部3的检查控制回答信号S3作为输入数据。

控制部4将检查控制信号S4作为输出数据而输出H电平信号,当将该H电平信号输入到检查电压施加部3的输入端子3d时,反转元件IC4将H电平信号的输出反转为L电平信号。通过将反转元件IC4的输出设为L电平信号,从电源电压e流动电流而使发光二极管D4发光。

当发光二极管D4发光时,电流从直流电源E经由直流电源输入端子3b而流向光电晶体管T4,使串联的光耦合器P3的发光二极管D3发光。

当光耦合器P3的发光二极管D3发光时,电流从经由电阻R7连接的电源电压e流向光电晶体管T3,反转元件IC3将L电平信号反转为H电平信号,在比输出时机t5延迟了d后将检查控制回答信号S3的H电平信号从输出端子3c输出到控制部4。

这样,通过利用检查电压施加部3接收检查控制信号S4的H电平信号,光耦合器P3及P4也成为接通状态,电流从检查电压输入端子2c流入到接点输入部2。

而且,当将输入控制信号S2的H电平信号从控制部4输出到接点输入部2时,如上述那样使发光二极管D2发光。当发光二极管D2发光时,电流从检查电压施加部3流向光电晶体管T2,使串联的光耦合器P1的发光二极管D1发光。

然后,当光耦合器P1的发光二极管D1发光时,电流流向光电晶体管T1,反转元件IC1从L电平信号反转为H电平信号。因此,在输入时机t6,作为来自接点输入部2的输出端子2d及检查电压施加部3的输出端子3c的输出数据,将接点输入信号S1的H电平信号及检查控制回答信号S3的H电平信号输出到控制部4。

在步骤s4的输出时机t7,控制部4输出如下的输出数据,该输出数据中将输入控制信号S2设为H电平信号且将检查控制信号S4从H电平信号切换为L电平信号。如果将检查控制信号S4切换为L电平信号而输出,则光耦合器P3及P4成为断开状态,电流停止从检查电压输入端子2c流向接点输入部2。

与输入接点N为断开的打开状态同时地,光耦合器P3及P4也成为断开状态,因而流经光耦合器P1及P2的电流也停止。而且,在比输出时机t7延迟了d后,接点输入信号S1的H电平信号的输出被切换为L电平信号。在输入时机t8,作为来自接点输入部2的输出端子2d及检查电压施加部3的输出端子3c的输出数据,将接点输入信号S1及检查控制回答信号S3的L电平信号输出到控制部4。

在步骤s5的输出时机t9,控制部4使输入控制信号S2从H电平信号回到L电平信号而返回到接点输入部2,并将检查控制信号S4设为L电平信号而将输出数据输出。然后,在输入时机t10,读取来自接点输入部2的接点输入信号S1与来自检查电压施加部3的检查控制回答信号S3作为输入数据。

图4表示输入接点N为接通的闭合状态且接点输入部2及检查电压施加部3为正常动作时的动作时序图。因输入接点N接通,所以一直从接点电压输入端子2a流入电流。

在步骤s1的输出时机t1,控制部4将对接点输入部2的输入控制信号S2及对检查电压施加部3的检查控制信号S4均作为L电平信号的输出数据而输出。然后,在输入时机t2,作为来自接点输入部2的输出端子2d及检查电压施加部3的输出端子3c的输出数据,将接点输入信号S1及检查控制回答信号S3的L电平信号输出到控制部4。

在步骤s2的输出时机t3,控制部4只将输入控制信号S2从L电平信号切换为H电平信号而输出到接点输入部2的输入端子2e,之后,在输入时机t4读取接点输入信号S1及检查控制回答信号S3作为输入数据。

控制部4只将输入控制信号S2设为H电平信号而输出,当该H电平信号输入到接点输入部2的输入端子2e时,反转元件IC2反转为L电平信号。通过将反转元件IC2的输出设为L电平信号,从电源电压e流动电流而使发光二极管D2发光。

此时,由于输入接点N为接通状态,所以电流从接点电压输入端子2a流向光耦合器P2的光电晶体管T2及串联的光耦合器P1的发光二极管D1,使发光二极管D1发光。

当光耦合器P1的发光二极管D1发光时,电流流向光电晶体管T1,反转元件IC1将L电平信号反转为H电平信号。然后,作为该反转元件IC1的输出的接点输入信号S1在比输出延迟了d后从L电平信号被切换为H电平信号。

对于来自控制部4的检查控制信号S4而言,由于持续地将L电平信号输出到检查电压施加部3的输入端子3d,所以光电晶体管T3及T4保持断开状态,检查控制回答信号S3持续输出L电平信号。因此,在输入时机t4,作为来自接点输入部2的输出端子2d及检查电压施加部3的输出端子3c的输出数据,将接点输入信号S1的H电平信号及检查控制回答信号S3的L电平信号输出到控制部4。

在步骤s3的输出时机t5,控制部4输出如下的输出数据,即,该输出数据中将对接点输入部2的输入控制信号S2及对检查电压施加部3的检查控制信号S4设为H电平信号。然后,在输入时机t6读取来自接点输入部2的接点输入信号S1及来自检查电压施加部3的检查控制回答信号S3作为输入数据。

当将来自控制部4的输入控制信号S2的H电平信号持续地输入到接点输入部2的输入端子2e时,如前述那样接点输入信号S1持续输出H电平信号。而且,当将检查控制信号S4的H电平信号输入到检查电压施加部3的输入端子3d时,反转元件IC4将H电平信号反转为L电平信号,从而使光电晶体管T3及光电晶体管T4接通。

通过使光电晶体管T3接通,反转元件IC3将L电平信号反转为H电平信号,在比输出时机t5延迟了d后将检查控制回答信号S3的H电平信号从输出端子3c输出到控制部4。因此,在输入时机t6,作为来自接点输入部2的输出端子2d及检查电压施加部3的输出端子3c的输出数据,将接点输入信号S1及检查控制回答信号S3的H电平信号输出到控制部4。

在步骤s4的输出时机t7,控制部4输出如下的输出数据,即,该输出数据中将输入控制信号S2设为H电平信号且将检查控制信号S4从H电平信号切换为L电平信号。然后,在输入时机t8读取来自接点输入部2的接点输入信号S1及来自检查电压施加部3的检查控制回答信号S3作为输入数据。

在步骤s4的输出时机t7,当将检查控制信号S4切换为L电平信号而输出时,光耦合器P3及P4成为断开状态。然而,由于输入接点N为接通的闭合状态,所以对于输入控制信号S2的H电平信号的持续输入,电流经由接点电压输入端子2a流向光耦合器P1及P2,从而维持接通状态。

因此,在输入时机t8,作为来自接点输入部2的输出端子2d及检查电压施加部3的输出端子3c的输出数据,将接点输入信号S1设为H电平信号及将检查控制回答信号S3的L电平信号输出到控制部4。

在步骤s5的输出时机t9,控制部4向检查电压施加部3输出如下的输出数据,即,该输出数据中使检查控制信号S4的H电平信号的输出回到L电平信号。然后,在输入时机t10,读取来自接点输入部2的接点输入信号S1及来自检查电压施加部3的检查控制回答信号S3作为输入数据。

控制部4与步骤s1的输出时机t1的输出同样地,在输出时机t9,将输入控制信号S2的H电平信号切换为L电平信号,输出检查控制信号S4的L电平信号。

通过将输入控制信号S2设为L电平信号所得的输出数据输入到输入端子2e,光耦合器P1及P2断开,在比输出时机t9延迟了d后将接点输入信号S1的H电平信号切换为L电平信号而输出。因此,在输入时机t10,作为来自接点输入部2的输出端子2d及检查电压施加部3的输出端子3c的输出数据,将接点输入信号S1及检查控制回答信号S3的L电平信号输出到控制部4。

这样,基于输入接点N为断开的打开状态及接通的闭合状态的动作时序图,能够制作出图5及图6的输入接点N为断开的打开状态及接通的闭合状态的正常动作时的输入输出逻辑表。

由控制部4,相对于步骤s1至s5的输出时机t1、t3、t5、t7、t9的输入控制信号S2及检查控制信号S4的H电平/L电平的输出数据,将输入时机t2、t4、t6、t8、t10的接点输入信号S1与检查控制回答信号S3的H电平/L电平的输入数据、和图5及图6所示的打开状态/闭合状态的正常动作时的输入输出逻辑加以比较,由此能够判定输入接点N是断开的打开状态还是接通的闭合状态,或者能够判定接点输入控制装置1是否发生了故障。

图7是进行输入接点N的打开状态/闭合状态及接点输入控制装置1的故障状态的判定的流程图,在流程f1中,收集输入时机t2、t4、t6、t8、t10的接点输入信号S1与检查控制回答信号S3的输入数据。在流程f2中,将这些输入数据与图5的打开状态的输入数据进行比较,在一致的情况下判定输入接点N为打开状态。

在输入数据与打开状态的输入数据不一致的情况下,进入到流程f3而与图6的闭合状态的输入数据进行比较。而且,在一致的情况下判定输入接点N为闭合状态,在不一致的情况下判定接点输入控制装置1发生故障。

图8是接点输入控制装置1发生故障的状态下,例如输入接点N为断开的打开状态下检查电压施加部3的光耦合器P4的光电晶体管T4在导通侧发生了故障时的动作时序图,图9表示该故障时的输入输出逻辑表。

当光耦合器P4的光电晶体管T4在导通侧发生故障,电流从直流电源E经由电阻R6不断地流向接点输入部2的检查电压输入端子2c时,与来自检查控制信号S4的H电平/L电平的输入信号无关,均将检查控制回答信号S3设为H电平信号而输出。

图9中,由○包围的部位是与图5及图6的输出逻辑表中的任一个均不一致的部位,因此,在图7的流程f3中判定为不一致的错误,从而判定为主体内发生了故障。

另外,该情况下,因检查控制回答信号S3中存在不一致,所以发现检查电压施加部3发生故障。与检查电压施加部3同样地,在具备1对光耦合器P1及P2的接点输入部2中有时也会发生如图8、图9所示的故障。该情况下,由于接点输入信号S1与图5及图6的输出逻辑表不一致,所以能够判定接点输入部2发生了故障。

而且,为了防止因暂时的电路的接触不良等,在图7的流程f3中误检测为由不一致所引起的故障,也可在以预定时间间隔执行图7的处理,且不一致持续预定次数的情况下,判定为主体内发生了故障。

这样,对现有的具备脉冲变压器的检查电压施加部3,与接点输入部2同样地采用1对光耦合器P3及P4以代替脉冲变压器,由此能够实现电路的小型化及成本的降低。

而且,在控制部4中,通过从检查电压施加部3获得检查控制回答信号S3的输入信号,而能够容易地判定接点输入控制装置1内的接点输入部2或检查电压施加部3中的哪一个出现了异常。

图中:

1 接点输入控制装置

2 接点输入部

2a 接点电压输入端子

2b 负输入端子

2c 检查电压输入端子

2d、3c 输出端子

2e、3d 输入端子

3 检查电压施加部

3a 检查电压输出端子

3b 直流电源输入端子

4 控制部

E 直流电源

N 输入接点

P1至P4 光耦合器

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