专利名称：提高模拟电流输出的可用性和冗余的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于提高模拟电流输出的可用性和冗余的方法，以及可用 性和冗余得到提高的模拟电流输出装置。
背景技术：
这种方法或这种模拟电流输出用于所有需要或期望较高可用性的组件，如 对于自动化技术中的组件就通常是这种情况。目前典型地通过并联两个输出端来实现一个组件的冗余。在此一个输出端 的行为在直到识别出该第 一输出端的故障之前实际上是被动的。此后转换到冗 余的第二输出端。另一个变形在于分别用一半电流永久接通两个输出端，并在 提高无损的输出端上的电流的同时断开出现故障的输出端。发明内容本发明要解决的技术问题是，改善模拟电流输出的可用性并另外还改善模 拟电流输出的冗余特性。该技术问题是通过一种用于提高模拟电流输出的可用性和冗余的方法来 解决的，其中，_激活地接入第 一 电流源集合用以产生输出电流，-在该第 一集合中周期性地每次检查一个电流源是否出现功能障碍，而其 它电流源以相同的凄t量产生部分输出电流，_在确定功能障碍时断开相应的电流源并将其从第 一集合中去掉。 该技术问题还通过一种模拟电流输出装置来解决。按照本发明，将输出电流的产生按照相同的数量分配到多个电流源上，这 些电流源与另 一个其它的电流源一起形成第 一集合，由此可以周期性地检查每 一个电流源是否出现功能障碍，而不会因此影响输出电流。在出现故障工作时， 例如一个电流源出现故障，通过将所述产生分配到多个电流源而有利地使得输 出电流不会完全断掉。通过周期性地检查电流源，可以快速地从第一集合中去 掉功能障碍的电流源，而剩余的电流源可以继续提供完全的输出电流，而不会 由于提高了能量输出而被施加更强的负载。因此实际上不存在故障识别时间和 转换时间，并因此存在不中断的连续电流。在优选的实施方式中，将第二电流源集合保持在非活跃状态下，并在从第 一集合中去掉一个电流源时激活地接入一个来自第二集合的电流源，并将其分 配给第一集合。根据非活跃(即额外的)电流源的数量，可以精细地任意调节 可用性和冗余。在另一优选实施方式中，在第二集合中周期性地每次检查一个电流源是否 出现功能障碍。由此在接入一个电流源时就已经可以确保该电流源是工作正常 的。在另一优选实施方式中，直接在断开功能障碍的电流源之后检查从第二集 合中激活地接入并且分配给第 一集合的电流源。根据检查一个电流源的周期步 长的长度，这可以在周期步长的长度基本上等于检查所需要的持续时间时在断 开之后的步骤中进行，或者可以在周期步长至少是检查所需时间的两倍时还在 与断路相同的步骤中进行。由此在任何情况下都保证，分配给第一集合并激活 地接入的电流源是高性能的。在另一优选的实施方式中，为了控制所述流程采用可编程的电路。所述控制在此由控制器和特殊运行控制器如ASIC (特定用途集成电路)或FPGA (场 可编程门阵列)实现。在另一优选实施方式中，模拟电流输出实施为集成电路。在这种情况下， 例如芯片上运行的控制器可以一起集成地和级联地实现，由此相对于外部控制 器改善了可用性。对于级联可能性来说，另外还可以冗余地实施该控制器，这 进一步提高了可靠性。在另一优选实施方式中，除了第一控制装置之外还冗余地设置第二控制装 置。由此进一步提高了模拟电流输出的可用性。在另一优选的实施方式中，在可调数量的功能障碍的电流源之后输出报警 信号。对于只存在只有一个冗余电流源的第一集合的情况，将该可调数量简单 地选择为1。如果相反该实施方式还具有其它电流源组成的第二集合，则例如 这样选择该数量，使得报警足够早地进行，由此可以在下次维护时更换组件。
下面借助图中示出的实施例详细描述和解释本发明。 图1示出本发明的模拟电流输出装置。
具体实施方式
图1以简化图示出本发明的模拟电流输出装置，其例如具有8个电流源IS 1_ IS8 ，其中只示出重要的部件而且只示出正电流源IS 1-IS8。每个电流源IS 1-IS8 都提供1/4的输出电流Iout。如图所示，存在4个相互衔接的电流源IS1-IS4, 并向lout提供单个电流源4倍的电流值。此外电流源IS5是活跃的，但是对总 电流Iout没有贡献。电流源IS1-IS5形成第一电流源集合，它们为了产生输出 电流lout而被激活地连接，即开关SW11 - SW15闭合。电流源IS6-IS8形成第 二电流源集合，它们保持在非活跃状态，即开关SW16-SW18是断开的。按照 本发明，5个激活的电流源IS1-IS5通过相应的逻辑电路如下所示地借助转换开 关SW1 - SW5周期地连接到电流输出端lout:分别有4个电流源(在图中是 IS1-IS4 )连接到Iout， 一个电流源IS5连接到电阻Rv。对于与Rv连接的电流 源IS5，借助Rv、基准源IR和故障放大器EA执行额定值实际值比较。由此在 一个周期内一次性检查所有活跃的电流源IS1-IS5，并通过故障输出端Err将该 结果提供给分析电路。如果识别出故障，则可以立即通过相应的开关(例如 SW15)立即断开故障的、即功能障碍的电流源(如IS5),并借助SW16接入 一个到目前为止非活跃的电流源，例如IS6。然后优选的，首先检测新接入的 电流源IS6的功能，接着在断开故障电流源和计入所接入的电流源IS6的情况 下继续执行用于检查功能障碍的循环。对于对一个电流源IS5的功能检查只耗 费为运行激活的电流源IS1 -IS4而设置的时间、即一个周期步长的一半的情况， 来自第二集合并且现在被激活地接入并分配给第一集合的电流源如IS6,可以也在确定电流源IS5有故障的周期步长中对对其进行测试。因此实际上不存在 故障识别时间和转换时间，因此存在不中断的连续电流。根据非活跃电流源 IS6-IS8的数量可以精细地任意调节可用性和冗余。在此整个流程的控制可以由 控制器和特殊运行控制器如ASIC (特定用途集成电路)或FPGA (场可编程 门阵列)进行。如果模拟电流输出实施为集成电路，则例如可以一起集成该流 程控制装置。总的来说，本发明涉及一种用于提高模拟电流输出的可用性和冗余的方
法，以及可用性和冗余得到提高的模拟电流输出装置。为了改善可用性以及冗 余，建议激活地接入第一电流源集合用以产生输出电流，在该第一集合中周期 性地检查每一个电流源是否出现功能障碍，而其它电流源以相同的数量产生部 分输出电流，在确定功能障碍时断开相应的电流源并将其从第 一集合中去掉。 在出现功能故障时，例如一个电流源出现故障，通过将所述产生分配到多个电 流源而有利地使得输出电流不会完全断掉。通过周期性地检查电流源，可以快 速地从第 一 集合中去掉功能障碍的电流源，其中剩余的电流源可以继续提供完 全的输出电流，而不会由于提高了能量输出而被施加更强的负载。因此实际上 不存在故障识别时间和转换时间，并因此存在不中断的连续电流。
权利要求
1.一种用于提高模拟电流输出的可用性和冗余的方法，其中，激活地接入第一电流源集合(IS1-IS5)用以产生输出电流(Iout)，在该第一集合(IS1-IS5)中周期性地每次检查一个电流源(IS5)是否出现功能障碍，而各其它电流源(IS1-IS4)以相同的数量产生部分输出电流(Iout)，在确定功能障碍时断开相应的电流源并将其从该第一集合中去掉。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，将第二电流源集合(IS6-IS8)保 持在非活跃的状态下，并在从第一集合(IS1 - IS5)中去掉一个电流源时激活 地接入一个来自第二集合(IS6-IS8)的电流源，并将其分配给第一集合。
3. 才艮据权利要求2所述的方法，其中，在所述第二集合(IS6-IS8)中周 期性地每次检查一个电流源是否出现功能障碍。
4. 根据权利要求2或3所述的方法，其中，直接在断开功能障碍的电流 源之后检查从第二集合中激活地接入并且分配给第一集合的电流源。
5. 根据上述权利要求之一所述的方法，其中，为了控制所述流程采用可 编程电if各。
6. 根据上述权利要求之一所述的方法，其中，所述模拟电流输出实施为 集成电路。
7. 根据上述权利要求之一所述的方法，其中，在可调数量的功能障碍的 电流源之后输出报警信号。
8. —种模拟电流输出装置，具有用以产生输出电流(lout)的第一电流源 集合(IS1-IS5),用于在该第一集合(IS1-IS5)中周期性地每次检查一个电 流源(IS5)是否出现功能障碍的装置，用于连接电流源(IS1-IS5)以通过各 相应的其它电流源(IS1 -IS4)以相同的数量产生部分输出电流(Iout)的装置， 用于断开功能障碍的电流源并将其从第一集合(IS1-IS5)中去掉的装置，以 及具有用于控制以上所述装置的第 一控制器。
9. 根据权利要求8所述的模拟电流输出装置，其中，具有在非活跃状态 下的第二电流源集合(IS6-IS8)，以及具有用于在从第一集合(IS1-IS5)中 去掉一个电流源时向第一集合分配一个第二集合(IS6-IS8)中的电流源的装 置。
10. 根据权利要求9所述的模拟电流输出装置，其中，具有用于在所述第二集合(IS6-IS8)中周期性地每次检查一个电流源是否出现功能障碍的装置。
11. 根据权利要求8至10中任一项所述的模拟电流输出装置，其中，所 述第一控制器实施为可编程电路。
12. 根据权利要求8至11中任一项所述的模拟电流输出装置，其中，该 模拟电流输出装置实施为集成电路。
13. 根据权利要求8至12中任一项所述的模拟电流输出装置，其中，除 了第 一控制器之外还冗余地设置第二控制器。
14. 根据权利要求8至13中任一项所述的模拟电流输出装置，其中，具 有用于在可调数量的功能障碍的电流源之后输出报警信号的装置。
全文摘要
本发明涉及提高模拟电流输出的可用性和冗余的方法，和提高了可用性和冗余的模拟电流输出装置。为了改善可用性和冗余，激活地接通第一电流源集合以产生输出电流，在第一集合中周期性地检查每一个电流源是否出现功能障碍，其它电流源以相同的数量产生部分输出电流，在确定功能障碍时断开相应的电流源并将其从第一集合中去掉。在出现故障时，如一个电流源出现故障，通过将产生分配到多个电流源而使输出电流不会完全断掉。通过周期性地检查电流源，可以快速地从第一集合中去掉功能障碍的电流源，其余电流源继续提供完全的输出电流，而不会由于提高了能量输出而被施加更强的负载。因此实际上没有故障识别时间和转换时间，因此存在不中断的连续电流。
文档编号H03L5/00GK101150315SQ20071016181
公开日2008年3月26日 申请日期2007年9月24日 优先权日2006年9月22日
发明者迪特马·施瓦贝 申请人:西门子公司