CN105226818B - 一种直流控制保护平台机箱监视控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直流控制保护平台机箱监视控制装置，包括信号逻辑控制模块和状态输出模块，信号逻辑控制模块上设有电源信号输入端、电源控制信号输出端、背板信号输入端、背板控制信号输出端、过欠压保护信号输入端、风扇信号输入端，信号逻辑控制模块包括冗余电源上下电管理逻辑单元、过欠压保护控制逻辑单元、风扇保护控制逻辑单元和状态输出逻辑单元，状态输出逻辑单元用于根据冗余电源信息、背板总线信息和风扇转速信息进行状态判断并由状态输出模块将状态判断信息输出。该装置能够全方位地对机箱进行安全检测，防止了出现遗漏其中的一部分故障检测造成的机箱故障运行的情况，进一步防止了机箱及其其他设备的损坏。
Description
技术领域
本发明涉及一种直流控制保护平台机箱监视控制装置。
背景技术
直流控制保护平台主机是直流控制和保护系统的核心设备。直流控制保护平台主机一般为插件化设计和和箱体式机架结构，机箱内除配置处理器、通信及I/O等功能插件外，箱体自身也配备有总线背板、电源供给及指示等基础支撑部件。该基础支撑部分是机箱可靠运转的基本和前提，一旦出现故障就会导致主机的故障或停机，影响整个控制保护系统的可靠运行，因而对机箱内基本辅助系统的监视和控制也十分重要。具体的说，机箱一方面提供功能插件的直流电源供给和数据连通通道，另一方面也提供符合系统总线运行所需的时序控制信号和状态输出信号，如在电源上电、下电过程，或在机箱功能插件、电源单元及背板电压发生异常或故障或时的响应机制。为此，要求机箱本身除具备快速准确的状态检测、故障处理和状态输出能力外，还具备上电、下电、背板电压异常及电源故障时的功能或时序约束机制。处理不及时、不合理及时序紊乱会导致直流控制系统主机运行故障或死机、运行数据损坏或丢失、硬件损伤，从而造成严重的设备损坏和经济损失。
通常的直流输电用机箱内部仅配置有一组供电单元，如图1所示，在进行机箱监视时，只对该组供电单元进行监测，对机箱内的其他设备不进行有效地监测。而且，伴随高压、特高压直流输电工程及柔性输电工程应用可靠性、安全性以及更高处理能力的提升，对直流控制保护平台机箱更高可靠性及更多功能的需求也应势而生。例如机箱电源单元要求采用冗余配置的双电源单元供电方式，以有效降低因电源故障造成的系统停机停运而带来的安全问题和经济损失。增加风冷风扇系统并配置有实时测速功能以应对处理器插件工作频率提升而引出的散热问题。增加背板直流电源过欠压保护，以防止超出工作电压范围时对器件的损伤和导致系统运行的异常或紊乱，同时还需要提升检测性能，灵活扩展功能，增强集成度以缩小占用空间。
所以，当电源采用冗余配置后，将无可避免出现对双组供电电源进行检测和如何实现两组电源并行工作时上电、下电及切换的处理机制问题；增加风扇测速、过欠压检测功能后，则会增加对风扇故障、过欠压故障的检测及处理机制问题，但是现有技术中的监测技术并不能进行上述检测，从而也在一定程度上限制了系统应用功能及领域的拓展。
发明内容
本发明的目的是提供一种直流控制保护平台机箱监视控制装置，用以解决现有的监测装置无法对机箱进行有效监测的问题。
为实现上述目的，本发明的方案包括一种直流控制保护平台机箱监视控制装置，包括信号逻辑控制模块和状态输出模块，所述信号逻辑控制模块上设有用于采样连接冗余电源信息的电源信号输入端、用于控制连接冗余电源的电源控制信号输出端、用于采集背板总线信息的背板信号输入端、用于控制连接背板总线的背板控制信号输出端、用于采集背板电源信息的过欠压保护信号输入端、用于采集风扇转速信息的风扇信号输入端；所述信号逻辑控制模块包括冗余电源上下电管理逻辑单元、过欠压保护控制逻辑单元、风扇保护控制逻辑单元和状态输出逻辑单元，所述冗余电源上下电管理逻辑单元用于根据所述冗余电源信息进行上下电管理判断，所述过欠压保护控制逻辑单元用于根据所述背板电源信息进行过欠压保护控制，所述风扇保护控制逻辑单元用于根据所述风扇转速信息进行风扇保护逻辑控制，所述状态输出逻辑单元用于根据所述冗余电源信息、背板总线信息和风扇转速信息进行状态判断并由所述状态输出模块将相应的状态判断信息输出。
所述监视控制装置还包括信号转换模块，所述冗余电源信息、背板总线状态信息、背板电源信息和风扇转速信息通过所述信号转换模块对应连接所述信号逻辑控制模块上的信号输入端。
所述冗余电源为两个冗余设置的供电电源：第一供电电源和第二供电电源，所述冗余电源信息为第一供电电源的第一交流失电信号和第一工作状态信号，和第二供电电源的第二交流失电信号和第二工作状态信号；所述冗余电源上下电管理逻辑单元中的控制逻辑为：所述第一工作状态信号和第二工作状态信号依次经过第一或门、第一延时模块和第一非门后输出第一信号；所述第一交流失电信号和第二交流失电信号依次经过第二或门和第二延时模块后输出第二信号，所述第一信号和第二信号连接第一与门的输入端，第一与门的输出端控制连接所述背板总线上的总线复位信号端；所述第二或门的输出端还控制连接所述背板总线上的失电告警信号端。
所述信号转换模块包括一个过欠压比较模块，所述背板电源信息通过所述过欠压比较模块连接所述过欠压保护信号输入端，所述过欠压比较模块由若干个过欠压比较单元构成，所述背板电压信息中的电压信息与所述过欠压比较单元一一对应，所述过欠压比较单元包括第一比较器和第二比较器，电压信息通过第一分压电路连接到所述第一比较器的反相输入端，电压信息通过第二分压电路连接到所述第二比较器的反相输入端，所述第一比较器的同相输入端和第二比较器的同相输入端均连接第一基准电压源，所述第一比较器的输出端通过第一反相器控制连接第一开关管，所述第一开关管的一极为该电压信息对应的过电压输出信号，另一极接地；所述第二比较器的输出端控制连接第二开关管，所述第二开关管的一极为该电压信息对应的欠电压输出信号，另一极接地。
所述第一比较器的输出端还控制连接第三开关管，电源VDD依次通过所述第三开关管和第一反馈电阻连接到所述第一比较器的反相输入端；所述第二比较器的输出端还控制连接第四开关管，电源VDD依次通过所述第四开关管和第二反馈电阻连接到所述第二比较器的反相输入端。
所述背板电源信息中的负电压信号对应的过欠压比较单元包括第三比较器和第四比较器，所述负电压信号连接第三分压电路的一端，第三分压电路的另一端连接一个偏移基准电压，所述第三分压电路的分压点连接到所述第三比较器的反相输入端，所述负电压信号连接第四分压电路的一端，第四分压电路的另一端连接所述偏移基准电压，所述第四分压电路的分压点连接到所述第四比较器的反相输入端，所述第三比较器的同相输入端和第四比较器的同相输入端均连接第二基准电压源，所述第三比较器的输出端通过第二反相器控制连接第五开关管，所述第五开关管的一极为该负电压信号对应的过电压输出信号，另一极接地；所述第四比较器的输出端控制连接第六开关管，所述第六开关管的一极为该负电压信号对应的欠电压输出信号，另一极接地；所述第三比较器的输出端还控制连接第七开关管，电源VDD依次通过所述第七开关管和第三反馈电阻连接到所述第三比较器的反相输入端；所述第四比较器的输出端还控制连接第八开关管，电源VDD依次通过所述第八开关管和第四反馈电阻连接到所述第四比较器的反相输入端。
所有的背板电源信息的过电压输出信号和欠电压输出信号连接第二与门的输入端，所述第二与门的输出端输出三个信号，第一个信号输入给背板总线上的失电告警信号端，第二个信号通过第三延时模块输入给背板总线上的总线复位信号端，第三个信号依次通过第四延时模块和第二非门后输入给冗余电源的控制端。
所述信号转换模块包括风扇测速单元，风扇转速信息输入给所述风扇测速单元，风扇测速单元根据设定测速算法进行风扇状态检测，并输出相应转速状态信息，所述设定测速算法为：当转速信息满足一个设定转速区间时，输出转速正常状态信息；当转速信息不满足所述设定转速区间时，输出转速异常状态信息。
所述转速状态信息均输入给所述风扇保护控制逻辑单元进行逻辑判断，所述风扇保护控制逻辑单元中包括两种控制判断逻辑方法，这两种控制判断逻辑方法择一使用，第一种控制判断逻辑方法为：任意一个状态信息为转速异常状态信息时，所述风扇保护控制逻辑单元输出相应的控制信号；第二种控制判断逻辑方法为：至少两个状态信息为转速异常状态信息时，所述风扇保护控制逻辑单元输出相应的控制信号。
所述第一交流失电信号、第一工作状态信号、第二交流失电信号、第二工作状态信号、背板总线状态信息和转速状态信息输入给所述状态输出逻辑单元，所述状态输出模块包括第一LED，第二LED、第三LED和第四LED；所述状态输出逻辑单元中的逻辑判断方法为：当第一交流失电信号或第一工作状态信号不满足条件时，输出相应的控制信号，使第一LED变为相应的颜色；当第二交流失电信号或第二工作状态信号不满足条件时，输出相应的控制信号，使第二LED变为相应的颜色；当第一交流失电信号、第一工作状态信号、第二交流失电信号或第二工作状态信号不满足条件时，输出相应的PWOK控制信号；当第一工作状态信号和第二工作状态信号均不满足条件时、或背板总线状态信号不满足条件时，输出相应的控制信号，使第三LED变为相应的颜色，同时输出相应的SYSOK控制信号；当所述转速状态信息中至少有一个不满足条件时，输出相应的控制信号，使第四LED变为相应的颜色，同时输出相应的FANOK控制信号。
本发明提供的直流控制保护平台机箱监视控制装置中，不但能够对电源单元的电源信息进行监测和判断，而且增加了对冗余电源信息、背板总线信息和风扇转速信息的采集、检测和判断，并根据判断结果进行相应的输出控制，该装置能够全方位地对机箱进行安全检测，防止了出现遗漏其中的一部分故障检测造成的机箱故障运行的情况，进一步防止了机箱及其其他设备的损坏。
附图说明
图1是现有的直流输电用机箱的供电单元与监测电路之间的连接关系图；
图2是本发明提供的直流控制保护平台机箱监视控制装置与机箱内的设备之间的连接关系示意图；
图3是本发明提供的直流控制保护平台机箱监视控制装置的结构原理示意图；
图4-1为冗余电源上下电管理逻辑单元中的逻辑控制流程图；
图4-2为冗余电源上下电管理逻辑单元中的逻辑控制时序图；
图5为正电压输入的过欠压比较电路图；
图6是负电压输入的过欠压比较电路图；
图7-1是过欠压保护控制逻辑单元中的逻辑控制流程图；
图7-2是过欠压保护控制逻辑单元中的逻辑控制时序图；
图8是风扇转速算法逻辑流程图；
图9是风扇失速保护逻辑流程图；
图10是运行状态输出逻辑流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
由于现有的主机箱内部配置的电源单元为两个冗余设置的电源单元，风冷风扇则为三台，如图2所示，两台电源单元的四路电压输出均连接至背板的供电电源的输入，背板输出给本发明提供的直流控制保护平台机箱监视控制装置(以下称监视控制电路)背板电源信号和背板总线信息，并相应输出控制信号给背板总线；每个电源单元均能够输出给监视控制电路两路信号，一路表示电源单元交流失电的信号AC_OK、另一路是电源单元内部工作状态信号DC_OK，监视控制电路输出的PW_OFF1、PW_OFF2控制信号实现分别对两个电源单元的输出通断控制；FAN_PULSE1～FAN_PULSE3(F1～F3)为三只风扇的转动脉冲信号，三个风冷风扇将相应的风扇转速信息传输给监视控制电路。监视控制电路根据输入的各个信息进行分析判断，然后输出相应的状态信息输出信号SYSOK、PWOK、FANOK，其中，SYSOK表示机箱背板总线系统工作状态，PWOK表示风电源单元的运行状态,FANOK表示表示风冷风扇的运行状态。另外RESET按钮提供了系统的人工复位功能。
具体的，如图3所示，监视控制电路包括信号转换接口电路、信号逻辑控制单元和状态输出接口电路。信号转换接口电路包括冗余电源接口电路、背板总线接口电路、风扇测速接口电路、直流电源过欠压比较电路和复位接口电路，均用以实现信号间电平匹配、信号滤波和逻辑控制处理结果转换输出。冗余电源信息、背板总线信息、背板电源信息和风扇转速信息通过信号转换接口电路中的对应的电路连接信号逻辑控制单元上的对应信号输入端。信号逻辑控制单元上设有用于采样连接冗余电源信息的电源信号输入端、用于控制连接冗余电源的电源控制信号输出端、用于采集背板总线信息的背板信号输入端、用于控制连接背板总线的背板控制信号输出端、用于采集背板电源信息的过欠压保护信号输入端、用于采集风扇转速信息的风扇信号输入端。状态输出接口电路的输入控制端连接信号逻辑控制单元的控制输出端，用以将机箱冗余电源、背板和风冷风扇等运行状态以触点方式和LED方式实时进行输出。
冗余电源接口电路，每一组控制信号接口包含了两路状态信号输入和一路控制信号输出。状态信号输入回路包括电阻、电容、电源VDD和电源地。如：1#电源单元中的交流失电信号AC_OK1输入线路上，经电阻R2上拉后连接至VDD，然后线路上串接电阻R3，最后线路与电源地之间连接有电容C1实现阻容滤波，最后输出至信号逻辑控制单元的其中一个电源信号输入端口；该1#电源单元的内部工作状态信号DC_OK1的输入线路也经与交流失电信号AC_OK1输入线路相同的处理后输出至信号逻辑控制单元的其中另一个电源信号输入端口；1#电源单元的控制信号输出回路则包含场效应管和电阻，如信号逻辑控制单元对第一个电源单元的输出控制信号POW_OFF1接至MOSFET管V1的漏极，MOSFET管的栅极经电阻R3上拉后连接至该电源单元的信号控制端。同理，2#电源单元的信号接口电路与上述1#电源单元的信号接口电路相同。此冗余电源接口电路中状态高电平“1”表示工作状态正常，状态低电平“0”表示工作状态异常。控制信号高电平“1”表示允许电源输出，控制信号低电平“0”代表禁止电源输出。另外在该实施例中所有的MOSFET管均为N沟道的半导体场效晶体管。
背板总线接口电路，包含了一路状态信号输入和两路控制信号输出，分别对应三个端口：状态信号端、失电告警信号控制端和总线复位信号控制端。其中，背板输入信号SYSFAILA为背板总线的状态信号，两路输出控制信号分别为失电告警信号ACFAIL和总线复位信号SYSREST。其中状态信号SYSFAILA的输入回路包括电阻、电容、电源VDD和电源地，即总线状态信号SYSFAIL输入经电阻R26上拉后连接至VDD，再经串接电阻R11，最后线路与电源地之间连接有电容C9实现阻容滤波，输出至信号逻辑控制单元的背板信号输入端口。两路控制信号输出的回路则包含场效应管和电阻，如：ACFAIL信号连接至MOSFET管V3的漏极，MOSFET管的栅极经电阻R9上拉后连接至背板总线的失电告警控制端；总线复位信号SYSREST的信号输出回路与上述ACFAIL信号的输出回路相同。此背板总线接口电路中输入状态高电平“1”表示总线工作状态正常，状态低电平“0”表示总线工作状态异常。控制信号高电平“1”表示电源有电或无复位请求，状态低电平“0”表示电源失电或请求复位。
风扇测速接口电路，包含了三路风扇的转速脉冲输入信号，风扇每转动一周输出两个一定宽度的脉冲正电平信号。每一信号输入回路均包括两个电阻、电容、磁珠电源VDD和电源地，例如第一路风扇的脉冲转速信号经电阻R16上拉后连接至VDD，然后依次串接磁珠L1和电阻R13后经电容C1阻容滤波后输出至信号逻辑控制单元的其中一个风扇信号输入端口。其中串接磁珠的作用是阻碍和衰减高频信号量，吸收消耗高频能量，降低EMI对电路的影响。其他两路风扇信号输入线路与上述风扇信号输入线路相同。
复位接口电路，由一个微动开关RESET、上拉电阻R12和滤波电容C10组成，用以实现系统运行中人工进行的手动复位操作。其中输入信号高电平“1”表示无复位请求，状态低电平“0”表示请求复位。
信号逻辑控制单元包括冗余电源上下电管理逻辑单元、过欠压保护控制逻辑单元、风扇保护控制逻辑单元和状态输出逻辑单元，其中，冗余电源上下电管理逻辑单元用于根据冗余电源的输入信息进行上下电管理判断，过欠压保护控制逻辑单元用于根据背板电源信息进行过欠压保护控制，风扇保护控制逻辑单元用于根据风扇转速信息进行风扇保护逻辑控制，状态输出逻辑单元用于根据输入的冗余电源信息、背板总线信息和风扇转速信息进行状态判断并由状态输出接口电路将状态判断信息输出。
冗余电源上下电管理逻辑单元的输入端信号来自信号转换接口电路中冗余电源接口电路的两组交流失电信号和电源工作状态信号，输出端控制连接到背板总线的控制信号端，通过该逻辑单元中设置的电源管理逻辑算法实现对两组电源单元上电、下电时多个状态的区分及管理，并生成与背板总线接口相适应特定的总线上电、下电时序要求，防止避免两组电源切换过程对主机系统的干扰或影响。
1#电源单元或2#电源单元输出相应的电源工作状态DC_OK1或DC_OK2信号到监视控制电路。如图4-1所示，DC_OK信号(DC_OK1与DC_OK2经或逻辑后合成的信号)的电平由低电平“0”变为高电平“1”时刻起，输出第一信号，该信号从DC_OK信号由低电平“0”变为高电平“1”时刻起为低电平，延时不小于200ms时长，延时达到时，恢复高电平“1”。另外由于DC_OK信号为DC_OK1或DC_OK2经或门后的合成逻辑信号，因而在一个电源单元已上电的情况下，对另一路电源单元的上电操作时不会触发新的逻辑。在仅有一个电源单元带电的情况下，对该电源单元进行下电操作时，电源对应输出的电源失电信号AC_OK1或AC_OK2由高电平由“1”变为低电平“0”。在AC_OK信号(AC_OK1或AC_OK2经或逻辑后的合成逻辑信号)由高电平“1”拉低到低电平“0”时刻起，同步产生失电告警信号ACFAIL，并将该信号输出给背板总线上的失电告警信号控制端，同时延时不小于5ms的时长，在延时时间到时输出低电平“0”的第二信号，以启动总线处理器进行重要数据暂存及功能中止机制。另外由于AC_OK信号为AC_OK1或AC_OK2经或门后的合成逻辑信号，因而在两组电源都带电的情况下，对其中任一电源单元的下电操作不会触发新的失电告警信号ACFAIL和输出低电平信号。第一信号和第二信号经一个与门后输出为SYSREST复位信号，该信号输出连接到背板总线上的总线复位信号控制端。
与图4-1中的逻辑关系对应的时序图为图4-2，图4-2中，SYSREST低电平复位时间为250ms，下电时数据暂存的允许时间为5ms,其中t1指1#电源从上电后到直流电压输出的延时时间，t2指2#电源相比1#电源延迟上电的时间，t3指2#电源从上电后到直流电压输出的延时时间，t4指1#电源失电后到电源给出工作异常的延时时间，t5指1#电源失电后SYSREST复位信号的低电平最小持续时间，要求不小于50us。
对1#电源单元或2#电源单元的任一个执行上电操作并经一定延时后电源输出四路直流电源电压到机箱背板，这四路直流电压用于为背板提供电源，分别为3.3V、5V、+12V和-12V，这四路直流电压须经信号转换接口电路中的直流电源过欠压比较模块进行处理后输出到信号逻辑控制单元中的过欠压保护控制逻辑单元。过欠压比较模块包括若干个过欠压比较电路，每一个电压信号对应一个过欠压比较电路，如图5所示为过欠压比较电路，以输入5V电压为例。
如图5所示，来自背板的正电源电压5V经电阻ROV1和ROV2分压后进入集成比较器A1的反相输入端，该路分压用于过电压检测；同时，该电压5V经电阻RUN1和RUN2分压后进入集成比较器A2的反相输入端，该路分压用于欠电压检测。比较器A1和A2的同相输入端连接比较阈值(基准电压源)，比较器A1的输出端通过反相器D1控制连接MOSFET管V2，MOSFET管V2的一极为该5V电压信息对应的过电压输出信号，另一极接地；比较器A2的输出端控制连接MOSFET管V3，MOSFET管V3的一极为该5V电压信息对应的欠电压输出信号，另一极接地；当过电压检测的分压输出值大于设定的过电压阈值VSET_OV时，比较器A1输出低电平，经反相器D1反相后输出高电平，MOSFET管V2导通，从而使5V过电压信号OV_5V变为低电平并输出到信号逻辑控制单元。当欠电压检测的分压输出值小于设定的欠电压阈值VSET_UN时，比较器A2输出高电平，MOSFET管V3导通，从而使5V欠电压信号UN_5V变为低电平并输出到信号逻辑控制单元。两路过电压输入电阻ROV1、ROV2的值需要根据过电压动作值VOV_SET要求，结合比较器内部VREF参考源电压进行适配计算。欠电压两路输入的RUN1、RUN2电阻值也同样要根据过电压动作值VUN_SET要求，结合比较器内部VREF参考源电压进行适配计算。其中过电压比较电路ROV1、ROV2电阻值的计算公式为：
欠电压比较电路RUN1、RUN2电阻值的计算公式为：
另外，为消除在过电压点、欠电压点附件出现的信号抖动现象提高抗干扰能力，该比较电路也设计有迟滞回环传输特性。其实现原理是在基本电压比较器的基础上引入正反馈，组成具有双门限值的反相输入迟滞比较器。这可以克服输入信号在动作门限值附近有微小干扰时输出电压会产生相应的抖动的问题，使电路抗干扰能力显著提高。其中反馈电阻RFB1、RFB2的计算公式为：
其中：V+为比较器电源VDD电压值。
如图6所示，来自背板的负电压-12V经电阻ROV3和ROV4分压后进入集成比较器A3的反相输入端，该路分压用于过电压检测；同时，该电压-12V经电阻RUN3和RUN4分压后进入集成比较器A4的反相输入端，该路分压用于欠电压检测。直流负电压的过欠压比较电路传统上采用的是电阻分压比较方式，但这种方式的缺点是比较器需要正、负两个电源电压，所以需要额外增加一个产生负电源电压的隔离型DC/DC电源电路。DC/DC电源电路不但会导致制造成本上升，更不利的是其工作时内部开关的高速开关会产生高频噪声、发热从而影响周边电路的稳定。本实施例所设计的负电压的过压、欠压比较电路则无需DC/DC电源设计，仅需增加一片低成本精密基准即可实现负电压比较功能。其原理是利用引入的正电平基准电压与负电平的合成，实现负电压到正电压的电平偏移及提升，使得输入到比较器的采样电压为转化为正电压信号。以图中-12V电源电压比较电路为例，负电压串接电阻ROV4后与串接电阻ROV3的基准电压进行叠加偏置，当偏置后的电压输出值大于设定的过电压阈值VOV_SET时，比较器A3输出低电平，经反相器D3反相后输出高电平，MOSFET管V6导通，从而使过电压信号OV_-12V变为低电平并输出到信号逻辑控制单元。当偏置后的电压输出值小于设定的欠电压阈值VUN_SET时，比较器A4输出高电平，MOSFET管V7导通，从而使欠电压信号UN_-12V变为低电平并输出到信号逻辑控制单元。两路过电压输入电阻ROV3、ROV4的值需要根据过电压动作值VSET_OV要求，结合比较器内部参考源电压VREF、外部基准电压VBEN进行适配计算。欠电压两路输入的RUN3、RUN4电阻值同样如此。其中过电压比较电路ROV3、ROV4电阻值的计算公式为：
欠电压比较电路RUN3、RUN4电阻值的计算公式为：
另外用于实现迟滞回环传输特性，提高信号抗干扰能力的反馈电阻RFB3、RFB4的计算请参照正电源电压比较电路中反馈电阻RFB1、RFB2的计算公式。
在本实施例中，3.3V、5V、+12V和-12V这四路直流电压经直流电源过欠压比较电路后输出八个过压、欠压状态，实现对背板四路直流电源电压发生过压、欠压状态下快速的保护动作和关电源处理。这8个过欠压信号分别为：3.3V的过欠压信号OVER_3.3V、UNDER_3.3V，5V的过欠压信号OVER_5V、UNDER_5V，+12V的过欠压信号OVER_+12V、UNDER_+12V，-12V的过欠压信号OVER_-12V、UNDER_-12V。如图7-1所示，该八路信号经一个与门后，输出三路信号，一路信号为ACFAIL失电告警信号，该信号输出至背板总线上的失电告警信号控制端；一路为输出给背板总线上的总线复位信号控制端的SYSREST复位信号；还有一路输出两个电源单元的关断控制信号POWER_OK1和POWER_OK2，输出给这两个电源单元的控制端。当8个过欠压信号电平中任一个输入信号电平由高电平“1”变为低电平“0”时，从该时刻起，一方面产生ACFAIL失电告警信号到背板总线，同时在5ms时长的延时后将SYSREST复位端由高电平“1”改变为低电平“0”，以启动总线处理器数据暂存机制。另一方面则在经5.1ms时长的延时后输出两个电源单元的关断控制信号POWER_OK1和POWER_OK2，关断电源输出以确保机箱系统功能处理插件不受损伤。与图7-1对应的时序图为图7-2。
风扇失速保护控制逻辑包含了测速算法逻辑和失速保护逻辑两部分。测速算法完成风扇转速脉冲信号到转动速度的运算并输出转动速度正常或异常的状态结果。失速保护逻辑则根据保护方式设置的不同实现单风扇出现异常或大于等于两台风扇出现异常时的保护动作处理，产生如背板总线接口信号、电源控制接口信号等。
图8所示为本发明实施例的风扇测速算法逻辑图。在本实施例中的运算逻辑行为为：风扇正常转动时按一定规律输出脉冲信号，一般每圈输出固定的n个脉冲。将风扇转动输出的实时脉冲信号进行整形，分别连接相应计数器计数，当计数器T达到规定值时，取出内时钟计数器内计数值Count，经数据转换及运算可得到每台风扇的转速v。转速v经与最低转速vl、最高转速vh比较后输出转速正常或异常的状态结果信号FAN_OK1、FAN_OK2、FAN_OK3。即，当转速v在最低转速vl和最高转速vh之间时，输出正常信号，否则，输出异常信号。其中状态为高电平“1”代表转速正常，状态为电平“0”代表转速失速异常。输出的三个状态信号之后接入风扇失速保护逻辑进行处理。
图9所示为本发明实施例的风扇失速保护逻辑，该逻辑动作行为为：首先监控板根据风扇失速处理设置拨码设置进行逻辑处理方式的区分。当BM开关处于合状态时，逻辑处理按模式一进行。当BM开关处于分状态时，逻辑处理按模式二进行。模式一方式下，任一个风扇出现故障即启动机箱下电逻辑处理，向背板总线和两个电源单元输出时序控制信号。模式二方式下，仅有一风扇失速时仅发状态告警信号，当两个及以上风扇出现故障时则会向背板总线发失电告警信号和电源断开的时序控制信号。模式一适用于机箱运行环境温度不高及内部处理器插件发热量少的工程系统应用，模式二适用于机箱运行环境温度高或内部处理器插件发热量大的工程系统应用。
机箱状态输出逻辑是用以将机箱内各个功能单元的工作运行状态进行收集并进行逻辑综合后输出到机箱状态输出接口电路，其中的功能部件包括了冗余电源单元、三组风扇、四路背板电源、背板总线系统等。
图10所示为本发明实施例的运行状态输出逻辑连接图，1#电源单元接口输出的电源失电信号AC_OK1、电源工作状态信号DC_OK1经一个与门后产生1#电源单元的LED指示状态PSU1，2#电源单元接口输出的电源失电信号AC_OK1、电源工作状态信号DC_OK2经另一与门后产生2#电源单元的LED指示状态PSU2，两个LED指示状态PSU1和PSU2再经一或门后产生机箱电源总的触点输出状态PWOK。其逻辑动作行为为：正常工作时，LED指示灯PSU1、PSU2亮绿，触点PWOK闭合，但当AC_OK1、DC_OK1、AC_OK2、DC_OK2中任一信号电平为低电平“0”时，会使对应电源指示指示LED灯变红色，同时切断继电器使输出触点PWOK断开。两个电源直流工作状态信号DC_OK1、DC_OK2经一或门后的输出信号与来自背板的总线状态信号SYSFAIL经一个与门后产生代表整个机箱总运行状态的LED指示结果和触点输出结果SYSOK。正常工作时，当背板总线状态信号SYSFAIL为高，LED指示灯SYSF亮绿，触点SYSOK闭合，当SYSFAIL信号电平为低电平“0”时，会使总线状态指示LED灯SYSF变红色，同时切断继电器使输出触点SYSOK断开。同样当DC_OK1、DC_OK2信号电平同时为低电平“0”时，也会使总线状态指示LED灯SYSF变红色，同时切断继电器使输出触点SYSOK断开。风扇测速逻辑输出的风扇状态结果FAN_OK1、FAN_OK2和FAN_OK3经一个三输入与门组合后产生机箱风扇的状态LED指示结果和触点输出结果FANOK。正常工作时，风扇状态信号FAN_OK1、FAN_OK2和FAN_OK3为高，LED指示灯FAN亮绿，触点FANOK闭合,当三信号中有任一信号电平为低电平“0”时，会使总线状态指示LED灯FAN变红色，同时切断继电器使输出触点FANOK断开。
上述实施例中，输入信号通过信号转换模块传输给信号逻辑控制模块，作为其他的实施例，当信号逻辑控制模块具备信号转换的功能时，信号转换模块还可以不设置。
说明书中没有详细说明的部分属于现有技术或者所属领域的公知常识。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种直流控制保护平台机箱监视控制装置，其特征在于，包括信号逻辑控制模块和状态输出模块，所述信号逻辑控制模块上设有用于采样连接冗余电源信息的电源信号输入端、用于控制连接冗余电源的电源控制信号输出端、用于采集背板总线信息的背板信号输入端、用于控制连接背板总线的背板控制信号输出端、用于采集背板电源信息的过欠压保护信号输入端、用于采集风扇转速信息的风扇信号输入端；
所述信号逻辑控制模块包括冗余电源上下电管理逻辑单元、过欠压保护控制逻辑单元、风扇保护控制逻辑单元和状态输出逻辑单元，所述冗余电源上下电管理逻辑单元用于根据所述冗余电源信息进行上下电管理判断，所述过欠压保护控制逻辑单元用于根据所述背板电源信息进行过欠压保护控制，所述风扇保护控制逻辑单元用于根据所述风扇转速信息进行风扇保护逻辑控制，所述状态输出逻辑单元用于根据所述冗余电源信息、背板总线信息和风扇转速信息进行状态判断并由所述状态输出模块将相应的状态判断信息输出；
所述冗余电源为两个冗余设置的供电电源：第一供电电源和第二供电电源，所述冗余电源信息为第一供电电源的第一交流失电信号和第一工作状态信号，和第二供电电源的第二交流失电信号和第二工作状态信号；所述冗余电源上下电管理逻辑单元中的控制逻辑为：所述第一工作状态信号和第二工作状态信号依次经过第一或门、第一延时模块和第一非门后输出第一信号；所述第一交流失电信号和第二交流失电信号依次经过第二或门和第二延时模块后输出第二信号，所述第一信号和第二信号连接第一与门的输入端，第一与门的输出端控制连接所述背板总线上的总线复位信号端；所述第二或门的输出端还控制连接所述背板总线上的失电告警信号端。
2.根据权利要求1所述的直流控制保护平台机箱监视控制装置，其特征在于，所述监视控制装置还包括信号转换模块，所述冗余电源信息、背板总线状态信息、背板电源信息和风扇转速信息通过所述信号转换模块对应连接所述信号逻辑控制模块上的信号输入端。
3.根据权利要求2所述的直流控制保护平台机箱监视控制装置，其特征在于，所述信号转换模块包括一个过欠压比较模块，所述背板电源信息通过所述过欠压比较模块连接所述过欠压保护信号输入端，所述过欠压比较模块由若干个过欠压比较单元构成，所述背板电压信息中的电压信息与所述过欠压比较单元一一对应，所述过欠压比较单元包括第一比较器和第二比较器，电压信息通过第一分压电路连接到所述第一比较器的反相输入端，电压信息通过第二分压电路连接到所述第二比较器的反相输入端，所述第一比较器的同相输入端和第二比较器的同相输入端均连接第一基准电压源，所述第一比较器的输出端通过第一反相器控制连接第一开关管，所述第一开关管的一极为该电压信息对应的过电压输出信号，另一极接地；所述第二比较器的输出端控制连接第二开关管，所述第二开关管的一极为该电压信息对应的欠电压输出信号，另一极接地。
4.根据权利要求3所述的直流控制保护平台机箱监视控制装置，其特征在于，所述第一比较器的输出端还控制连接第三开关管，电源VDD依次通过所述第三开关管和第一反馈电阻连接到所述第一比较器的反相输入端；所述第二比较器的输出端还控制连接第四开关管，电源VDD依次通过所述第四开关管和第二反馈电阻连接到所述第二比较器的反相输入端。
5.根据权利要求4所述的直流控制保护平台机箱监视控制装置，其特征在于，所述背板电源信息中的负电压信号对应的过欠压比较单元包括第三比较器和第四比较器，所述负电压信号连接第三分压电路的一端，第三分压电路的另一端连接一个偏移基准电压，所述第三分压电路的分压点连接到所述第三比较器的反相输入端，所述负电压信号连接第四分压电路的一端，第四分压电路的另一端连接所述偏移基准电压，所述第四分压电路的分压点连接到所述第四比较器的反相输入端，所述第三比较器的同相输入端和第四比较器的同相输入端均连接第二基准电压源，所述第三比较器的输出端通过第二反相器控制连接第五开关管，所述第五开关管的一极为该负电压信号对应的过电压输出信号，另一极接地；所述第四比较器的输出端控制连接第六开关管，所述第六开关管的一极为该负电压信号对应的欠电压输出信号，另一极接地；所述第三比较器的输出端还控制连接第七开关管，电源VDD依次通过所述第七开关管和第三反馈电阻连接到所述第三比较器的反相输入端；所述第四比较器的输出端还控制连接第八开关管，电源VDD依次通过所述第八开关管和第四反馈电阻连接到所述第四比较器的反相输入端。
6.根据权利要求5所述的直流控制保护平台机箱监视控制装置，其特征在于，所有的背板电源信息的过电压输出信号和欠电压输出信号连接第二与门的输入端，所述第二与门的输出端输出三个信号，第一个信号输入给背板总线上的失电告警信号端，第二个信号通过第三延时模块输入给背板总线上的总线复位信号端，第三个信号依次通过第四延时模块和第二非门后输入给冗余电源的控制端。
7.根据权利要求6所述的直流控制保护平台机箱监视控制装置，其特征在于，所述信号转换模块包括风扇测速单元，风扇转速信息输入给所述风扇测速单元，风扇测速单元根据设定测速算法进行风扇状态检测，并输出相应转速状态信息，所述设定测速算法为：当转速信息满足一个设定转速区间时，输出转速正常状态信息；当转速信息不满足所述设定转速区间时，输出转速异常状态信息。
8.根据权利要求7所述的直流控制保护平台机箱监视控制装置，其特征在于，所述转速状态信息均输入给所述风扇保护控制逻辑单元进行逻辑判断，所述风扇保护控制逻辑单元中包括两种控制判断逻辑方法，这两种控制判断逻辑方法择一使用，第一种控制判断逻辑方法为：任意一个状态信息为转速异常状态信息时，所述风扇保护控制逻辑单元输出相应的控制信号；第二种控制判断逻辑方法为：至少两个状态信息为转速异常状态信息时，所述风扇保护控制逻辑单元输出相应的控制信号。
9.根据权利要求8所述的直流控制保护平台机箱监视控制装置，其特征在于，所述第一交流失电信号、第一工作状态信号、第二交流失电信号、第二工作状态信号、背板总线状态信息和转速状态信息输入给所述状态输出逻辑单元，所述状态输出模块包括第一LED，第二LED、第三LED和第四LED；所述状态输出逻辑单元中的逻辑判断方法为：当第一交流失电信号或第一工作状态信号不满足条件时，输出相应的控制信号，使第一LED变为相应的颜色；当第二交流失电信号或第二工作状态信号不满足条件时，输出相应的控制信号，使第二LED变为相应的颜色；当第一交流失电信号、第一工作状态信号、第二交流失电信号或第二工作状态信号不满足条件时，输出相应的PWOK控制信号；当第一工作状态信号和第二工作状态信号均不满足条件时、或背板总线状态信号不满足条件时，输出相应的控制信号，使第三LED变为相应的颜色，同时输出相应的SYSOK控制信号；当所述转速状态信息中至少有一个不满足条件时，输出相应的控制信号，使第四LED变为相应的颜色，同时输出相应的FANOK控制信号。
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