一种无UPS实现工业设备一键开关机的电路的制作方法

本实用新型涉及一种电路，尤其涉及一种无UPS实现工业设备一键开关机的电路。

背景技术：

现有的包含工业控制计算机的设备一般是通过触点开关来控制设备的通断电，进行开关机操作，这种开关方式对于工业控制计算机带来了很大的麻烦，通过断电强行关机对设备进行开关，对于操作系统的影响很大，可能导致文件或者操作未保存，下次启动异常，严重的甚至可能导致整个操作系统崩溃，给使用者带来了很大的困扰；或者对设备开关机需要在用户界面及触点开关进行多项操作，才能完成系统和设备的正常开关机，但此方法相对来说比较繁琐，浪费了用户宝贵的时间。

所以一种方便，安全的开关机方式显得就很重要了，本实用新型就是为解决这个问题而开发的一种无UPS实现工业设备一键开关机的电路。

技术实现要素：

针对以上技术不足，本实用新型提供了一种操作简便又能保障系统安全同时节能的无UPS实现工业设备一键开关机的电路。

本实用新型是这样实现的：一种无UPS实现工业设备一键开关机的电路，应用于带工业控制计算机的设备，所述工业控制计算机设有电源箱，所述无UPS实现工业设备一键开关机的电路包括单片机以及与单片机连接的AC220V电源控制模块，AC220V掉电检测模块，工业控制计算机掉电检测模块，工业控制计算机开关控制模块、按键电路、USB通信模块，

所述AC220V电源控制模块接入电源箱，用于控制电源箱电源的通断；

所述AC220V掉电检测模块接入供电电源，用于检测电源箱有无电源输入；

所述工业控制计算机掉电检测模块与工业控制计算机连接，用于检测工业控制计算机的开关状态；

所述工业控制计算机开关控制模块通过开关机控制线与工业控制计算机连接，用于控制工业控制计算机的开关；

所述按键电路用于提供开关工业控制计算机的按钮。

进一步地，所述AC220V电源控制模块包括：通过电源线接于单片机输出端的第一三极管开关控制电路以及与所述第一三极管开关控制电路连接的继电器，所述继电器与电源箱连接。

进一步地，所述AC220V掉电检测模块包括：通过电源线接于单片机输入端的光耦检测电路以及与所述光耦检测电路连接的阻容抗压电路，所述阻容抗压电路连接于供电电源。

进一步地，所述工业控制计算机掉电检测模块包括：通过电源线接于单片机输入端的USB掉电检测电路以及与所述USB掉电检测电路连接的USB端口，所述USB端口通过USB通信线连接于工业控制计算机。

进一步地，所述工业控制计算机开关控制模块包括：通过电源线接于单片机输出端的第二三极管开关控制电路以及与所述第二三极管开关控制电路连接的控制接口，所述控制接口通过开关机控制线与工业控制计算机连接。

进一步地，所述按键电路包括：通过电源线接于单片机输入端的按键检测电路以及与所述按键检测电路连接的自复位按钮，所述自复位按钮通过信号线与工业控制计算机连接。

进一步地，所述无UPS实现工业设备一键开关机的电路还包括USB通信模块，所述USB通信模块包括：通过电源线分别与单片机输入端和输出端连接的USB接口电路以及与所述USB接口电路连接的USB接口，所述USB接口通过USB通信线与工业控制计算机连接，用于提供单片机与工业控制计算机的双向通信通道。

进一步地，所述无UPS实现工业设备一键开关机的电路还包括状态显示模块。

进一步地，所述无UPS实现工业设备一键开关机的电路还包括蜂鸣器语音提示模块。

进一步地，所述状态显示模块包括通过电源线接于单片机输出端的驱动电路以及与所述驱动电路连接的八段数码管，所述蜂鸣器语音提示模块包括通过电源线接于单片机输出端的驱动电路以及与所述驱动电路连接的蜂鸣器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

①在无UPS电源供电的情况下，使用者仅仅通过一个按键即可完成了整个系统正常的开关机动作，取代了传统先关闭软件、再关机、再关闭电源开关等一系列复杂的操作，操作方便，不需要任何技术操作门槛，同时保证了系统的正常运行。大大减少了由于工业控制计算由于开关机操作复杂而导致的通过断电关机的事件的发生，降低了由于非正常开关机对工业控制计算机的硬件和软件的损坏；

②连接方式简便，只需要三根线就可以完成此模块的连接；电源可直接由市电AC220V直接接入，不需要电源适配器或者其它电源转换模块；

③适用性强，适用于所有带电源箱的工业控制计算机；

④通过模块对整机状态的监测，在工业控制计算机关机后20S，自动切断后级电源，降低了整机的待机功耗，节省了电能。

附图说明

图1为本实用新型无UPS实现工业设备一键开关机的电路结构示意图；

图2为本实用新型在实际实用中与供电电源和工控机的连接结构示意图；

图3为本实用新型中单片机的系统电路图；

图4为本实用新型中光耦检测电路图；

图5为本实用新型中阻容降压电路图；

图6为本实用新型中按键检测电路的电路图；

图7为本实用新型中第一三极管开关控制电路的电路图；

图8为本实用新型中第二三极管开关控制电路的电路图；

图9为本实用新型中数码管状态驱动电路的电路图；

图10为本实用新型中蜂鸣器驱动电路的电路图；

图11为本实用新型中USB接口电路的电路图；

图12为本实用新型中USB掉电检测电路的电路图；

图13为本实用新型中图1的进一步具体化的电路示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供的一种无UPS实现工业设备一键开关机的电路，应用于带工业控制计算机的设备，所述工业控制计算机带有电源箱。如图1所示，无UPS实现工业设备一键开关机的电路包括单片机以及与单片机连接的AC220V电源控制模块，AC220V掉电检测模块，工业控制计算机掉电检测模块，工业控制计算机开关控制模块、按键电路、USB通信模块、蜂鸣器语音提示模块、数码管状态显示模块。

所述单片机为STM32单片机，采用工业级嵌入式STM32系列单片机为模块核心控制平台，抗干扰能力及稳定性相对于传统的控制平台大大提高。如图3所示，为所述STM32单片机的系统电路图。

如图13所示，所述AC220V掉电检测模块，用于检测电源箱有无电源输入，其包括：通过电源线接于STM32单片机输入端的光耦检测电路以及与所述光耦检测电路连接的阻容降压电路，所述阻容降压电路接于供电电源。所述光耦检测电路的电路图如图4所示，所述阻容降压电路电路图如图5所示。

所述AC220V电源控制模块，用于控制电源箱电源的通断。本实用新型实施例中所述的电源箱，指所有工业控制计算机供电模块，如开关电源、适配器、或者其它形式电源模块，并不特指某一种电源箱。AC220V电源控制模块包括：通过电源线接于STM32单片机输出端的第一三极管开关控制电路以及与所述第一三极管开关控制电路连接的继电器，所述继电器与电源箱连接。所述第一三极管开关控制电路的电路图如图7所示。

所述工控机掉电检测模块，用于检测工业控制计算机的开关状态。其包括：通过电源线接于STM32单片机输入端的USB掉电检测电路以及与所述USB掉电检测电路连接的USB端口，所述USB端口连接于工业控制计算机。所述USB掉电检测电路的电路图如图12所示。

所述工控机开关机控制模块，用于控制工业控制计算机系统的开关。其包括：通过电源线接于STM32单片机输出端的第二三极管开关控制电路以及与所述第二三极管开关控制电路连接的控制接口，所述控制接口通过开关控制线与工控机连接。所述第二三极管开关控制电路的电路图如图8所示。

所述USB通信模块包括：通过电源线分别与STM32单片机输入端和输出端连接的USB接口电路以及与所述USB接口电路连接的USB接口，所述USB接口通过USB通信线与工业控制计算机连接，建立STM32单片机与工控机的双向通信通道。所述USB接口电路的电路图如图11所示。

所述按键电路包括：通过电源线接于STM32单片机输入端的按键检测电路以及与按键检测电路连接的自复位按钮，所述自复位按钮通过信号线与工控机连接，用于为用户提供开关工业控制计算机的物理按键。所述按键检测电路的电路图如图6所示。

所述无UPS实现工业设备一键开关机的电路还包括蜂鸣器语音提示模块和数码管状态显示模块。

所述蜂鸣器语音提示模块包括：通过电源线与STM32单片机输出端连接的蜂鸣器驱动电路以及与所述蜂鸣器驱动电路连接的蜂鸣器。所述蜂鸣器语音提示，会根据不同的操作有相应的提示。所述蜂鸣器驱动电路的电路图如图10所示。

所述数码管状态显示模块包括：通过电源线接于STM32单片机输出端的数码管驱动电路以及与所述数码管驱动电路连接的八段数码管。所述数码管状态显示，实时显示当前模块的工作状态，为维护人员提供了故障信息方便维护。所述数码管驱动电路的电路图如图9所示。

本实用新型技术方案在实际使用中的操作流程如下：

在整机未接通电源的情况下，设备上电后，AC220V掉电检测模块检测到供电电源，把信号发送至单片机，单片机通过AC220V电源控制模块控制电源箱通电。

工控机开机过程：

在设备关机的情况下，按下自复位按钮1.5S后，按键电路将信号传送至STM32单片机，工业控制计算机掉电检测模块检测到工业控制计算机系统处于未开机状态，将信号发送至STM32单片机，STM32单片机通过工业控制计算机开关控制模块开启工业控制计算机系统，系统会正常启动。

工控机关机过程：

在开机状态下，按下自复位按钮1.5S后，按键电路将信号传送至STM32单片机，工业控制计算机掉电检测模块检测到工业控制计算机系统处于开机状态，将信号发送至STM32单片机，STM32单片机通过工业控制计算机开关控制模块关闭工业控制计算机系统，系统会正常关闭。等待系统正常关闭后5S，STM32单片机通过AC220V电源控制模块切断电源箱的电源，仅此模块处于待机模式，保证了系统的安全性和低功耗待机性能。

采用本实用新型的技术方案，在无需增加UPS的情况下，也可完成对设备的供电进行控制和管理。在操作上，仅仅通过一个按键即可完成对系统设备的正常开关机动作，操作简单，同时保证了系统的安全性和低功耗待机性能。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。