CN217689851U - 一种工控机设备监控装置 - Google Patents

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付斌
张晓明
龙广钱
李润锦
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Abstract

本实用新型提供了一种工控机设备监控装置，包括：相互连接的PCI板卡和PCB电路板；所述PCB电路板上设置有：单片机；电压监测单元，与单片机以及工控机设备连接；故障导向安全单元，与所述单片机以及所述工控机设备连接。本实用新型采用标准PCI板卡形式安装，使得整个工控机设备监控装置具有体积小，重量轻，机内安装，通用性强的优点，此外，还配备了故障导向安全单元，容错性高，通过硬件方式实现故障导向安全机制。

Description

一种工控机设备监控装置
技术领域
本实用新型属于工控机设备技术领域，具体涉及一种工控机设备监控装置。
背景技术
目前的运维方案中，对于工控计算机的维护和维修以及故障诊断方法比较单一，主要依靠开展定期检修的预防性维修以及运行故障后的故障抢修两种方法，但经验式维修以及事后维修对于无人化机房的人力不能精确把控，同时分析日志的诊断的方法诊断效率低下，对于运维人员的现场经验要求也较高。
工控计算机的故障多为电源性故障、环境性故障、易损部件老化性故障，当工控计算机电源故障或温湿度极端时则难以提前发现或预警故障将造成的损坏，同时根据目前的预防性维修更难以把故障定位到元器件级别；对于环境型故障主要考虑为工控机灰尘积累造成的散热不良或外界环境湿度超标，仅靠经验式预防性维修难以合理把控人力支出。
现有技术中的工控机设备监测装置，体积较大，以机架式安装或操作台形式为主，成本高且不便于安装。
实用新型内容
为了克服上述技术缺陷，本实用新型提供了一种工控机设备监控装置，其能减小监控装置的提及。
为了解决上述问题，本实用新型按以下技术方案予以实现：
一种工控机设备监控装置，包括：相互连接的PCI板卡和PCB电路板；
所述PCB电路板上设置有：
单片机；
电压监测单元，与单片机以及工控机设备连接；
故障导向安全单元，与所述单片机以及所述工控机设备连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述电压监测单元包括：
多路选择器，其输入端连接工控机设备；
通道选择控制电路，其两端分别连接所述多路选择器、所述工控机设备；
计数电路，所述单片机通过压频转换芯片与所述计数电路连接；
第一电源，与所述计数电路连接；
第二电源，与所述多路选择器、所述通道选择控制电路连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述电压监测单元还包括：电源隔离芯片；
所述电源隔离芯片与所述第一电源、所述第二电源连接。
作为本实用新型的进一步改进，还包括安装在所述PCB电路板上的电源监测端子，所述多路选择器通过所述电源监测端子与工控机设备连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述故障导向安全单元包括：
隔直电路，所述隔直电路的输入端与所述单片机连接；
包络检波电路，所述包络检波电路的输入端与所述隔直电路的输出端连接；
继电器驱动电路，所述继电器驱动电路的输入端与所述包络检波电路的输出端连接；
继电器，所述继电器的线圈与所述继电器驱动电路的输出端连接，所述继电器的触点与工控机设备连接。
作为本实用新型的进一步改进，本实用新型还包括：第一温湿度传感器，其与所述单片机连接。
作为本实用新型的进一步改进，本实用新型还包括：第二温湿度传感器，其与所述单片机连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述PCI板卡上设置有网口。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：采用标准PCI板卡形式安装，使得整个工控机设备监控装置具有体积小，重量轻，机内安装，通用性强的优点，此外，还配备了故障导向安全单元，容错性高，通过硬件方式实现故障导向安全机制。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
图1为实施例1所述工控机设备监控装置的结构示意图；
图2为实施例1所述工控机设备监控装置与工控机设备的连接示意图；
图3为实施例1所述电压监测单元的结构示意图；
图4为实施例1所述电压监测单元的原理流程图；
图5为实施例1所述故障导向安全单元的结构示意图。
标记说明：1、PCI板卡；2、PCB电路板；21、单片机；22、电压监测单元；221、多路选择器；222、通道选择控制电路；223、计数电路；224、第一电源；225、第二电源； 226、电源隔离芯片；227、压频转换芯片；23、故障导向安全单元；231、隔直电路；232、包络检波电路；233、继电器驱动电路；234、继电器；24、电源监测端子；25、网口；26、传感器接线端子。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1
本实施例提供了一种工控机设备监控装置，放置在工控机设备内，如图1和图2所示，包括：通过螺丝相互连接的PCI板卡1和PCB电路板2；所述PCB电路板2上设置有：单片机21、电压监测单元22和故障导向安全单元23；电压监测单元22与单片机21以及工控机设备连接；故障导向安全单元23与所述单片机21以及所述工控机设备连接。
本实施例中所采用的PCI板卡1，其PCI挡片可以根据实际需求进行选择，如半高(2U) 或全高(4U)两种规格，使得整个工控机设备对外的接口均从PCI挡片引出，PCI挡片上带有按PCI标准设计的金手指，金手指采用PCI－E 1X接口设计，可安装用于PCI－E 16X、8X、 4X、1X、PCI－X卡槽。
具体地，如图3所示，所述电压监测单元22包括：多路选择器221、通道选择控制电路222、计数电路223、第一电源224和第二电源225；多路选择器221的输入端连接工控机设备；通道选择控制电路222的两端分别连接所述多路选择器221、所述工控机设备；所述单片机21通过压频转换芯片227与所述计数电路223连接；第一电源224与所述计数电路223连接；第二电源225与所述多路选择器221、所述通道选择控制电路222连接。
进一步地，所述电压监测单元22还包括：电源隔离芯片226；所述电源隔离芯片226与所述第一电源224、所述第二电源225连接。
此外，还包括安装在所述PCB电路板2上的电源监测端子24，所述多路选择器221通过所述电源监测端子24与工控机设备连接，可监测电源包含+12V直流、+5V直流、+3.3V 直流、－12V直流、－5V直流、+5V standby电源线。实时掌握工控机设备故障前异常数据，判断故障后通过网络方式上传。
如图4所示，电压监控单元的原理如下：工控机设备中的通用计算机电源主要包含+12V直流、+5V直流、+3.3V直流、－12V直流、－5V直流、+5VSB电源线、地线几种。此类电源模块主要为交－直开关电源，对于此类电源易损故障点较为清晰，故通过输出纹波进行分析判断作为算法之一。主要算法流程图如图所示，其中N为样本容量，样本容量为取100 次数值；Xi为样本数值，即为采集的电压值；u为样本平均值；Cv为变异系数。根据电源输出合理波动范围－5％～+5％，负电压合理波动范围再－10％～+10％，输出额定值+5V，输出上限电压为+5.25V，输出下限电压为+4.75V，通过变异系数Cv计算输出采集电压有50％已超过了上下限值，此时需警示该电源模块输出纹波较大，或影响受电设备稳定性，当Cv在计算存在30％－50％采集电压超过上下限值，此时需要密切关注电源输出情况。对关键负载电压+3.3v，+12v，－5v、－12v均按照此类算法计算。
需要注意的是，上述算法为现有技术，本实施例的改进仅涉及硬件电路。
如图5所示，所述故障导向安全单元23包括：隔直电路231、包络检波电路232、继电器234驱动电路233、继电器234；所述隔直电路231的输入端与所述单片机21连接；所述包络检波电路232的输入端与所述隔直电路231的输出端连接；所述继电器234驱动电路233的输入端与所述包络检波电路232的输出端连接；所述继电器234的线圈与所述继电器234驱动电路233的输出端连接，所述继电器234的触点与工控机设备连接。
故障导向安全单元23的工作原理如下：当工控机设备上power sw短接时，正极上的 5v高电平接地变为0v低电平。断开时power sw正极上的0v低电平又变为5v高电平。跳变信号为：高电平—低电平－高电平，当接收到这个信号后，工控机会启动关机或开机程序。
本监控装置即模拟该信号实现对工控机设备的开关机控制，为确保不会由于本装置的程序出错造成误动作，这部分电路采用全安型电路设计，该电路由隔直电路231、包络检波电路232、继电器234驱动路组成，工控机设备power sw引脚接到继电器234上。只有频率高于500Hz以上的信号才能通过该电路最后驱动继电器234动作。
只有单片机21工作正常时才能输出交流信号，当单片机21故障时只能输出高或都低的直流信号，由于隔直电路231的存在可以防单片机21故障造成继电器234动作，从而实现故障导向安全。
此外，本实施例还设置有第一温湿度传感器和第二温湿度传感器，两者均与所述单片机21连接，相应地，PCB板上可以设置若干个传感器接线端子，接入第一温湿度传感器的探头，用于监测工控机设备机箱内的温湿度情况；PCI挡板设置有一个外部传感器的传感器接线端子，接入第二温湿度传感器的探头，用于监测工控机设备机箱外部的温湿度情况。
本实施例中的工控机设备监控装置，采用POE电源供电，故所述PCI板卡1上设置有网口25，监控装置的供电和通信均通过网线实现。
以上仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种工控机设备监控装置，其特征在于，包括：相互连接的PCI板卡和PCB电路板；
所述PCB电路板上设置有：
单片机；
电压监测单元，与单片机以及工控机设备连接；
故障导向安全单元，与所述单片机以及所述工控机设备连接。
2.根据权利要求1所述的工控机设备监控装置，其特征在于，所述电压监测单元包括：
多路选择器，其输入端连接工控机设备；
通道选择控制电路，其两端分别连接所述多路选择器、所述工控机设备；
计数电路，所述单片机通过压频转换芯片与所述计数电路连接；
第一电源，与所述计数电路连接；
第二电源，与所述多路选择器、所述通道选择控制电路连接。
3.根据权利要求2所述的工控机设备监控装置，其特征在于，所述电压监测单元还包括：电源隔离芯片；
所述电源隔离芯片与所述第一电源、所述第二电源连接。
4.根据权利要求2所述的工控机设备监控装置，其特征在于，还包括安装在所述PCB电路板上的电源监测端子，所述多路选择器通过所述电源监测端子与工控机设备连接。
5.根据权利要求1所述的工控机设备监控装置，其特征在于，所述故障导向安全单元包括：
隔直电路，所述隔直电路的输入端与所述单片机连接；
包络检波电路，所述包络检波电路的输入端与所述隔直电路的输出端连接；
继电器驱动电路，所述继电器驱动电路的输入端与所述包络检波电路的输出端连接；
继电器，所述继电器的线圈与所述继电器驱动电路的输出端连接，所述继电器的触点与工控机设备连接。
6.根据权利要求1所述的工控机设备监控装置，其特征在于，还包括：第一温湿度传感器，其与所述单片机连接。
7.根据权利要求1所述的工控机设备监控装置，其特征在于，还包括：第二温湿度传感器，其与所述单片机连接。
8.根据权利要求1所述的工控机设备监控装置，其特征在于，所述PCI板卡上设置有网口。
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