用于PLC模块中滤波电容的检测装置的制作方法

本公开涉及plc控制领域，具体地，涉及一种用于plc模块中滤波电容的检测装置。

背景技术：

目前，许多制造企业的控制系统中大量地使用可编程逻辑控制器(programmablelogiccontroller，plc)模块(远程模块)进行控制。由于长期工作在高温、震动环境下，plc模块中的部分元件会发生老化，性能下降，以至于会发生停线故障。其中，plc模块发生故障常常是plc模块内部隔离电源中的滤波电容(大部分为电解电容)性能下降或损坏的原因。可以定期对plc模块隔离电源中的滤波电容的性能进行检测，保障plc模块的正常运行。

plc模块的隔离电源中的滤波电容主要包括电源滤波电容和通信滤波电容。对plc模块的隔离电源中的滤波电容的检测，传统的做法是将plc模块从生产线上拆卸下来，再将内部的滤波电容从plc模块上拆卸下来，用rlc表或数字电桥检测。

技术实现要素：

本公开的目的是提供一种简单高效的、用于plc模块中滤波电容的检测装置。

为了实现上述目的，本公开提供一种用于plc模块中滤波电容的检测装置。所述检测装置包括：检测接口，用于与所述plc模块的端口连接，将所述滤波电容接入所述检测装置；信号放大电路，与所述检测接口连接，用于将所述检测接口处输入的电压信号进行放大；检波电路，与所述信号放大电路连接，用于将放大后的电压信号进行检波；输出电路，与所述检波电路连接，用于在检波后的电压信号有波动，且波动的振幅大于预定的电压阈值时，输出报警信号。

可选地，所述检测装置还包括电源电路，所述电源电路包括第一电压转换器、开关、保险丝，所述第一电压转换器包括输入端、输出端和接地端，其中，所述电源电路的正极输入端通过所述保险丝接所述开关的一端，所述开关的另一端接所述第一电压转换器的输入端，所述第一电压转换器的输出端为所述电源电路的正极输出端，所述电源电路的负极输入端和所述第一电压转换器的接地端分别接地线。

可选地，所述检测装置还包括电源指示电路，所述电源指示电路包括第九电阻和第一发光二极管，所述第一发光二极管的阳极通过所述第九电阻接所述电源电路的正极输出端，所述第一发光二极管的阴极接地线。

可选地，所述滤波电容包括电源滤波电容，所述检测接口包括第一检测接口和第一电阻，所述第一检测接口的正极通过所述第一电阻与所述电源电路的正极输出端连接，且与所述信号放大电路连接，所述第一检测接口的负极接地线。

可选地，所述滤波电容包括通信滤波电容，所述检测接口包括第二检测接口，所述第二检测接口的正极与所述信号放大电路连接，所述第二检测接口的负极接地线。

可选地，所述信号放大电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第二电压转换器、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一电容、第二电容、第三电容和第四电容，所述第二电压转换器包括输入端、输出端和接地端，所述第六电阻为可变电阻。

其中，所述第二电压转换器的输入端接所述第一电压转换器的输出端，并通过所述第一电容接地线，所述第二电压转换器的输出端通过所述第四电容接地线，所述第一运算放大器的反相输入端依次通过串联的所述第二电阻和所述第二电容接所述检测接口，或者依次通过串联的所述第三电阻和所述第三电容接所述检测接口，所述第一运算放大器的同相输入端接所述第二电压转换器的输出端，并通过所述第四电容接地线，所述第一运算放大器的输出端通过所述第五电阻接所述第六电阻的一个固定端，所述第六电阻的另一个固定端接所述第二运算放大器的反相输入端，所述第一运算放大器的输出端通过所述第四电阻接所述第一运算放大器的反相输入端，所述第二运算放大器的输出端通过所述第七电阻接所述第二运算放大器的反相输入端，并且通过所述第七电阻接所述第六电阻的滑动端，所述第二运算放大器的同相输入端接所述第二电压转换器的输出端，并通过所述第八电阻接地线，所述第一运算放大器的正极电源端和所述第二运算放大器的正极电源端分别接所述电源电路的正极输出端，所述第一运算放大器的负极电源端和所述第二运算放大器的负极电源端分别接地线，所述第二运算放大器的输出端为所述信号放大电路的正极输出端，所述第二运算放大器的输出端为所述信号放大电路的负极输出端。

可选地，所述检波电路包括二极管和第五电容，其中，所述二极管的阳极接所述信号放大电路的正极输出端，所述二极管的阴极接所述第五电容的一端，所述第五电容的另一端接所述信号放大电路的负极输出端，所述第五电容的两端为所述检波电路的输出端。

可选地，所述输出电路包括：驱动模块，用于在所述检波电路输出的电压信号有波动，且波动的振幅大于所述预定的电压阈值时，生成驱动信号；输出模块，与所述驱动模块连接，用于根据所述驱动信号输出所述报警信号。

可选地，所述驱动模块包括光电耦合器、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第六电容和三极管，其中，所述光电耦合器的正极输入端通过所述第十电阻接所述检波电路的正极输出端，所述光电耦合器的负极输入端接所述检波电路的负极输出端，并通过所述第六电容接地线，所述光电耦合器的正极输出端接所述电源电路的正极输出端，所述光电耦合器的负极输出端通过所述第十一电阻接所述三极管的基极，所述三极管的基极通过所述第十二电阻接地线，所述三极管的发射极接地线，所述三极管的集电极为所述驱动模块的输出端。

可选地，所述输出模块包括音频输出子模块和/或发光输出子模块，所述音频输出子模块包括第十三电阻、第七电容和蜂鸣器，其中，所述第七电容和所述蜂鸣器并联后的一端通过所述第十三电阻接所述电源电路的正极输出端，另一端接所述驱动模块的输出端；所述发光输出子模块包括第十四电阻和第二发光二极管，所述第二发光二极管的阳极通过所述第十四电阻接所述电源电路的正极输出端，所述第二发光二极管的阴极接所述驱动模块的输出端。

通过上述技术方案提供的检测装置，直接与plc模块的端口连接，能够将待测的滤波电容接入检测装置中，并通过检测装置中的电路检测电压的波动信号，这样，能够直接从滤波效果上检验滤波电容的性能。本公开提供的检测装置检测plc模块中的滤波电容时，不需要将plc模块从系统中拆卸下来，也不需要将滤波电容从plc模块中拆卸下来，检测装置能够直接与plc模块的端口连接进行检测，这样就节约了检测时间，减小了工作量，并且避免了由拆卸引起的元件的损毁。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是一示例性实施例提供的检测装置的结构框图；

图2是一示例性实施例提供的plc模块内部电源电路的示意图；

图3是一示例性实施例提供的检测装置的电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

由上所述，目前对于plc模块的隔离电源中的滤波电容性能的检测，通常是将plc模块从生产线上拆卸，再将plc模块内部待测的滤波电容拆卸，用rlc表或数字电桥检测。这样的检测方法存在时间长、工作量大的问题。在大量使用plc模块的制造企业做内部电容老化全面筛查是很困难的事情。而且费用很高，会影响生产线的正常运行。

plc模块的隔离电源中的滤波电容主要包括电源滤波电容和通信滤波电容。这两个滤波电容只要有一个损坏，整个plc模块都无法正常工作。尤其是后者损坏，会造成整个通信网络报警，导致plc系统瘫痪，而且故障点确认非常困难。本公开提供的检测装置能够通过直接连接至plc模块的端口来检测其隔离电源中的滤波电容的性能，不需要拆卸plc模块和滤波电容，以下进行详细描述。

本公开提供一种用于plc模块中滤波电容的检测装置，图1是一示例性实施例提供的检测装置的结构框图。如图1所示，所述检测装置10可以包括检测接口11、信号放大电路12、检波电路13和输出电路14。

其中，检测接口11用于与plc模块的端口连接，将滤波电容接入检测装置10。信号放大电路12与检测接口11连接，用于将检测接口11处输入的电压信号进行放大。检波电路13与信号放大电路12连接，用于将放大后的电压信号进行检波。输出电路14与检波电路13连接，用于在检波后的电压信号有波动，且波动的振幅大于预定的电压阈值时，输出报警信号。

具体地，plc模块的端口可以包括电源端口和通信端口。检测电源滤波电容时，检测装置可以连接至plc模块的电源端口，将电源滤波电容接入检测装置，这样检测到是plc模块电源的电流波动；检测通信滤波电容时，检测装置可以连接至plc模块的通信端口(例如，profibus接头的端口)，将通信滤波电容接入检测装置，这样检测到是plc模块通讯电源的电压波动。检测接口11可以设置成与plc模块的端口相匹配，以方便连接。检测装置10连接至plc模块的端口后，对检测到的微小的波动电压进行信号放大、检波、比较等处理，来判断待测滤波电容是否老化(性能下降)，并当判定为老化时，通过输出电路进行提示。

以lg的plc模块smarti/o为例，图2是一示例性实施例提供的plc模块内部电源电路的示意图。如图2所示，要检测其中的电源滤波电容ca时，可以将检测接口11连接至电源正极(24v)接口和负极(0v)接口，即电源滤波电容ca的两端。要检测其中的通信滤波电容cb时，可以将检测接口11连接至profibus接头的5和6针脚，即通信滤波电容cb两端，这样就把要检测的滤波电容接入了检测装置10。

输入检测装置10的电信号在经其电路处理的过程中，考虑被测滤波电容进行滤波的效果，如果电压信号有波动，且波动的振幅大于预定的电压阈值时，可以输出报警信号，表示该滤波电容性能下降或损坏。其中，预定的电压阈值可以根据经验或试验得出。

这样，不需要将plc模块从系统中拆卸下来，也不需要将滤波电容从plc模块中拆卸下来，检测装置能够通过直接与plc模块的端口连接进行检测，这样就能够直接确认故障点，节约了检测时间，减小了工作量，并且避免了由拆卸引起的元件的损毁。在停产时用该检测装置对plc模块进行筛查，能够避免因plc模块的隔离电源中的滤波电容损坏造成的plc系统故障。

在检测装置中可以设置有电源电路，还可以用蓄电池作为电源，这样，检测装置就可以做成比较便携式的仪器，方便工作人员的携带。还可以设置有充电模块，能够给蓄电池充电，则更加增强了检测装置的便利性。

图3是一示例性实施例提供的检测装置的电路示意图。如图3所示，检测装置10可以包括电源电路15。所述电源电路15可以包括第一电压转换器u1、开关s、保险丝f。第一电压转换器u1包括输入端vin、输出端vout和接地端gnd。其中，电源电路15的正极输入端vin+通过保险丝f接开关s的一端，开关s的另一端接第一电压转换器u1的输入端vin，第一电压转换器u1的输出端vout为电源电路15的正极输出端。电源电路15的负极输入端vin-和第一电压转换器u1的接地端gnd分别接地线。

在该实施例中，电源电路15的正极输入端vin+和负极输入端vin-之间可以设置为通过放置干电池(例如，12v)来供电。电源电路15中还可以设置有与干电池并联连接的充电模块151。第一电压转换器u1例如可以设置为12v-24v转换的dc-dc转换器，检测装置10中可以接入12v的蓄电池来供电。

为了指示检测装置10的电源是否正常供电，检测装置10还可以包括电源指示电路16。如图3所示，电源指示电路16可以包括第九电阻r9和第一发光二极管d1。第一发光二极管d1的阳极通过第九电阻r9接电源电路15的正极输出端，第一发光二极管d1的阴极接地线。

这样，当电源电路15的正极输出端有电流输出时，第一发光二极管d1发光，工作人员就能够从仪器外壳中设置的电源指示灯知道电源是否正常工作。

在一实施例中，检测装置10可以对电源滤波电容进行检测时，即上述滤波电容可以包括电源滤波电容。在该实施例中，检测接口11可以包括第一检测接口(包括第一检测接口的正极111和第一检测接口的负极112)和第一电阻r1。第一检测接口的正极111通过第一电阻r1与电源电路15的正极输出端连接，且与信号放大电路12连接，第一检测接口的负极112接地线。第一检测接口与plc模块的连接例如可以通过万用表的表笔来连接。也就是，可以用一根表笔的两端分别连接第一检测接口的正极111和plc模块的正极电源端口(例如，图2中的24v端口)，另一根表笔的两端分别连接第一检测接口的负极112和plc模块的负极电源端口(例如，图2中的0v端口)。这时，如果输出电路14输出报警信号，则表明电压信号有波动，且波动的振幅大于预定的电压阈值，电源滤波电容已损坏。

其中，第一电阻r1为限流电阻，能够防止探测表笔短路，同时作为plc模块输入电流的取样电阻，将plc模块输入电流的波动转换为电压波动。

当电源滤波电容的容量下降、性能变差或损耗因数增大时，无法滤除开关电路产生的电流波动，这个电流波动会通过电源输入端表现出来，通过检测装置10向plc模块供电时可以从检测装置10的电源电路15的输出端检测到电压波动。

在一实施例中，检测装置10可以对通信滤波电容进行检测时，即上述滤波电容可以包括通信滤波电容。在该实施例中，检测接口11可以包括第二检测接口(包括第二检测接口的正极113和第二检测接口的负极114)。第二检测接口的正极113与信号放大电路12连接，第二检测接口的负极114接地线。第二检测接口与plc模块的连接例如可以通过profibus接头和带屏蔽的profibus软电缆来连接。返回图2，smarti/o中的通信滤波电容cb的正负极分别接至其通信端口(profibus接头)中的5和6针脚。如果要对smarti/o中内部电源的通信滤波电容cb进行检测，可以将第二检测接口的正极113和负极114分别通过profibus软电缆，连接至profibus接头中的5和6针脚，以便于与smarti/o中的profibus接头连接。此时，如果输出电路14输出报警信号，则表明smarti/o中内部电源的通信滤波电容cb已损坏。

当通信滤波电容cb容量下降、性能变差或损耗因数增大时，会引起滤波不良，使输出电源的电压波动增大。当电压波动达到预定电压阈值时，输出电路14输出报警信号。

返回图3，在一实施例中，信号放大电路12可以包括第一运算放大器y1、第二运算放大器y2、第二电压转换器u2、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3和第四电容c4。第二电压转换器u2可以包括输入端vin、输出端vout和接地端gnd，第六电阻r6为可变电阻。

其中，第二电压转换器u2的输入端接第一电压转换器u1的输出端，并通过第一电容c1接地线，第二电压转换器u2的输出端通过第四电容c4接地线。第一运算放大器y1的反相输入端依次通过串联的第二电阻r2和第二电容c2接检测接口(第一检测接口的正极111)，或者依次通过串联的第三电阻r3和第三电容c3接检测接口(第二检测接口的正极113)。第一运算放大器y1的同相输入端接第二电压转换器u2的输出端，并通过第四电容c4接地线。第一运算放大器y1的输出端通过第五电阻r5接第六电阻r6的一个固定端，第六电阻r6的另一个固定端接第二运算放大器y2的反相输入端，第一运算放大器y1的输出端通过第四电阻r4接第一运算放大器y1的反相输入端。第二运算放大器y2的输出端通过第七电阻r7接第二运算放大器y2的反相输入端，并且通过第七电阻r7接第六电阻r6的滑动端。第二运算放大器y2的同相输入端接第二电压转换器u2的输出端，并通过第八电阻r8接地线。第一运算放大器y1的正极电源端和第二运算放大器y2的正极电源端分别接电源电路15的正极输出端，第一运算放大器y1的负极电源端和第二运算放大器y2的负极电源端分别接地线，第二运算放大器y2的输出端为信号放大电路12的正极输出端，第二运算放大器y2的输出端为信号放大电路12的负极输出端。

其中，第一运算放大器y1、第二电容c2、第三电容c3、第二电阻r2、第三电阻r3和第四电阻r4组成第一级反向比例放大电路，同时第二电容c2、第二电阻r2、第三电容c3、第三电阻r3作为输入的一阶高通滤波器，防止低频干扰。第二运算放大器y2、第五电阻r5、第六电阻r6和第七电阻r7组成第二级反向比例放大电路，第六电阻r6的作用为灵敏度调节。

第二电压转换器u2可以为三端稳压器lm7812。第一运算放大器y1和第二运算放大器y2可以为lf353。第一电容c1和第四电容c4可以为电解电容。

在一实施例中，检波电路13可以包括二极管d和第五电容c5。二极管d的阳极接信号放大电路12的正极输出端，二极管d的阴极接第五电容c5的一端，第五电容c5的另一端接信号放大电路12的负极输出端，第五电容c5的两端为检波电路13的输出端。

在一实施例中，输出电路14可以包括驱动模块141和输出模块142。

驱动模块141可以用于在检波电路13输出的电压信号有波动，且波动的振幅大于预定的电压阈值时，生成驱动信号。输出模块142与驱动模块141连接，用于根据驱动信号输出报警信号。

在图3所示的实施例中，驱动模块141可以包括光电耦合器u3、第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第六电容c6和三极管q。其中，光电耦合器u3的正极输入端通过第十电阻r10接检波电路13的正极输出端，光电耦合器u3的负极输入端接检波电路13的负极输出端，并通过第六电容c6接地线。光电耦合器u3的正极输出端接电源电路15的正极输出端，光电耦合器u3的负极输出端通过第十一电阻r11接三极管q的基极，三极管q的基极通过第十二电阻r12接地线，三极管q的发射极接地线，三极管q的集电极为驱动模块141的输出端。

其中，光电耦合器u3例如可以为pc817。三极管q例如可以为tip41。检波电路13输出的信号传输至光电耦合器u3，当电压波动的振幅大于预定的电压阈值时，信号通过光电耦合器u3和三极管q传输至输出模块142。

在一实施例中，输出模块142可以包括音频输出子模块和/或发光输出子模块。

在图3所示的实施例中，音频输出子模块可以包括第十三电阻r13、第七电容c7和蜂鸣器u4。其中，第七电容c7和蜂鸣器u4并联后的一端通过第十三电阻r13接电源电路15的正极输出端，另一端接驱动模块141的输出端。

发光输出子模块可以包括第十四电阻r14和第二发光二极管d2。第二发光二极管d2的阳极通过第十四电阻r14接电源电路15的正极输出端，第二发光二极管d2的阴极接驱动模块141的输出端。图3的实施例中能够通过发光和蜂鸣两种方式同时提示。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。