CN220730740U - 机箱和工控机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机箱和包括该机箱的工控机，涉及工业控制设备领域，包括壳体总成、外供电源装置、电源切换开关、第一电源接口和第二电源接口，外供电源装置、电源切换开关、第一电源接口和第二电源接口均固连于壳体总成上，第一电源接口的输入端和第二电源接口的输入端均用于与外部电源电连接，外供电源装置的输入端能够通过电源切换开关与第一电源接口的输出端和第二电源接口的输出端电连接，且电源切换开关能够使外部电源通过第一电源接口或第二电源接口为外供电源装置供电，外供电源装置具有至少一个电源输出接口，各电源输出接口用于为外部设备供电。本实施例提供的机箱和工控机有助于保证设备的正常运行，系统集成度较高，安全性较高。

Description

机箱和工控机

技术领域

本实用新型涉及工业控制设备技术领域，特别是涉及一种机箱和工控机。

背景技术

工控机为工业控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及其机电设备、工艺装备进行检测与控制的设备总称。工控机总线常见的有PCI总线、CPCI总线、PXI总线、PXIe总线等，不同的总线结构有不同的设计标准，根据总线结构不同，工控机又分为不同的类型。虽然工控机总线结构多种多样，但其构成基本相同，一般由机箱、本机电源、母板、主控插件、扩展插槽、散热风扇等组成，工控机以其标准化、模块化设计，可靠性高，实时性好，功能丰富，扩展灵活等优点，广泛应用在工业自动化控制、远程图像采集及处理、智能化控制系统等领域。

其中，机箱一般由长方体外壳和盖板构成，机箱内能够容纳电源、母板、主控插件、扩展插槽、散热风扇等部件，并为其提供对应的安装结构。现有的机箱仅设置了本机电源，本机电源仅用于为机箱内部部件进行供电，如中国专利CN201820292913.9提供的一种便携式设备外挂式双电源CPI机箱，其前框架的左右侧分别设有与左外壳和右外壳内腔相连接的电源插座，电源插座分别与左外壳和右外壳内腔的电池电连接，通过电源插座，电池电源可以对机箱内部模块进行供电和自身的充电，即现有的机箱未设置为外部设备进行供电的输出端口，需要在机箱外增加额外的电源，通过额外的电源为外部设备供电，如机箱应用于图像采集及处理时，需要摄像头或补光灯等外部部件共同工作，即需要额外的电源为摄像头或补光灯等供电，降低了系统的集成度。

现有的机箱一般具有一个用于与外部电源连接的电源接口，该电源接口能够将AC220V电接入工控机，为工控机供电，当电源接口故障时，将导致工控机无法正常工作。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种机箱和工控机，以解决上述现有技术存在的问题，有助于保证设备的正常运行，系统集成度较高，便于应用，安全性较高。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型提供了一种机箱，包括壳体总成、外供电源装置、电源切换开关、第一电源接口和第二电源接口，所述外供电源装置、所述电源切换开关、所述第一电源接口和所述第二电源接口均固定连接于所述壳体总成上，所述第一电源接口的输入端和所述第二电源接口的输入端均用于与外部电源电连接，所述外供电源装置的输入端能够通过所述电源切换开关与所述第一电源接口的输出端和所述第二电源接口的输出端电连接，且所述电源切换开关能够使所述外部电源通过所述第一电源接口或所述第二电源接口为所述外供电源装置供电，所述外供电源装置具有至少一个电源输出接口，各所述电源输出接口用于为外部设备供电。

优选的，所述外供电源装置能够将所述外部电源的电压转换为所述外部设备所需要的供电电压。

优选的，所述壳体总成包括壳体本体、前面板和后盖板，所述壳体本体具有前开口和后开口，所述前面板固定连接于所述前开口处，所述后盖板固定连接于所述后开口处，所述第一电源接口固定连接于所述前面板上，所述第二电源接口固定连接于所述后盖板上。

本实用新型还提供了一种工控机，包括母板、本机电源和上述的机箱，所述母板和所述本机电源均固定连接于所述壳体总成内，所述本机电源与所述母板电连接。

优选的，还包括散热装置，所述散热装置固定连接于所述壳体总成上，所述散热装置与所述本机电源电连接，所述散热装置能够为所述外供电源装置、所述母板和所述本机电源散热。

优选的，所述散热装置包括驱动模块、控制模块和至少一个风扇，各所述风扇与所述驱动模块信号连接，所述驱动模块与所述控制模块信号连接，各所述风扇、所述驱动模块和所述控制模块均能够与所述本机电源电连接，所述控制模块能够发送风扇转速信号至所述驱动模块，所述驱动模块能够调节各所述风扇的转速。

优选的，所述散热装置还包括至少一个温度检测装置，各所述温度检测装置固定连接于所述壳体总成的不同区域，各所述温度检测装置与所述控制模块通讯连接。

优选的，所述外供电源装置、所述母板和所述本机电源散热上均固定连接有至少一个所述温度检测装置。

优选的，所述散热装置还包括至少一个转速检测装置，各所述风扇上固定连接有一个所述所述转速检测装置，各所述转速检测装置用于检测各所述风扇的转速，各所述转速检测装置与所述控制模块通讯连接。

优选的，所述散热装置还包括显示装置和报警装置，所述显示装置和所述报警装置与所述控制模块通讯连接。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

包括壳体总成、外供电源装置、电源切换开关、第一电源接口和第二电源接口，第一电源接口的输入端和第二电源接口的输入端均用于与外部电源电连接，外供电源装置的输入端能够通过电源切换开关与第一电源接口的输出端和第二电源接口的输出端电连接，且电源切换开关能够使外部电源通过第一电源接口或第二电源接口为外供电源装置供电，外供电源装置具有至少一个电源输出接口，各电源输出接口用于为外部设备供电。

本实施例提供的机箱和工控机设置有第一电源接口和第二电源接口，当其中一个电源输入接口损坏时，还可以通过另外一个电源输入接口能够用于电源输入，从而保证设备的正常运行；外供电源装置能够为外部设备供电，外部设备无需单独占用独立的电源和电源接口，系统集成度较高，便于应用；电源切换开关能够为保证第一电源接口和第二电源接口之间不导通，当外接电源与第一电源接口连接时，电源切换开关使第一电源接口与外供电源装置连接并导通，当外接电源与第二电源接口连接时，电源切换开关使第二电源接口与外供电源装置连接并导通，防止一个电源接口输入外部电源时，另外一个电源接口带电、操作人员误碰而对操作人员造成人身伤害，安全性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例2提供的工控机的结构示意图；

图2为实施例2提供的散热装置的结构示意图；

图3为实施例1提供的机箱上视图；

图4为实施例1提供的机箱侧视图；

图5为实施例1提供的机箱正视图；

图6为实施例1提供的机箱的电源结构示意图；

图7为实施例2提供的多路风扇自动控制及状态监测示意图；

图8为实施例1提供的外供电源装置的示意图；

图中：100、机箱；200、工控机；1、壳体总成；101、壳体本体；102、前面板；103、后盖板；2、外供电源装置；3、电源切换开关；4、第一电源接口；5、第二电源接口；6、母板；7、本机电源；8、散热装置；801、驱动模块；802；控制模块；803、风扇；804、温度检测装置；805、转速检测装置；806、显示装置；807、报警装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种机箱和工控机，以解决上述现有技术存在的问题，有助于保证设备的正常运行，系统集成度较高，便于应用，安全性较高。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例1

如图1-5所示，本实施例提供了一种机箱100，包括壳体总成1、外供电源装置2、电源切换开关3、第一电源接口4和第二电源接口5，外供电源装置2、电源切换开关3、第一电源接口4和第二电源接口5均固定连接于壳体总成1上，第一电源接口4的输入端和第二电源接口5的输入端均用于与外部电源电连接，外供电源装置2的输入端能够通过电源切换开关3与第一电源接口4的输出端和第二电源接口5的输出端电连接，且电源切换开关3能够使外部电源通过第一电源接口4或第二电源接口5为外供电源装置2供电，外供电源装置2具有至少一个电源输出接口，各电源输出接口用于为外部设备供电。

本实施例提供的机箱100设置有第一电源接口4和第二电源接口5，当其中一个电源输入接口损坏时，还可以通过另外一个电源输入接口能够用于电源输入，从而保证设备的正常运行；外供电源装置2能够为外部设备供电，外部设备无需单独占用独立的电源和电源接口，系统集成度较高，便于应用；电源切换开关3能够为保证第一电源接口4和第二电源接口5之间不导通，当外接电源与第一电源接口4连接时，电源切换开关3使第一电源接口4与外供电源装置2连接并导通，当外接电源与第二电源接口5连接时，电源切换开关3使第二电源接口5与外供电源装置2连接并导通，防止一个电源接口输入外部电源时，另外一个电源接口带电、操作人员误碰而对操作人员造成人身伤害。

作为优选的实施方式，电源切换开关3为双刀双掷开关，如图6所示，电源切换开关3(双刀双掷开关)的两个常开端分别连接前面板102输入电源(L+N)1和后面板输入电源(L+N)2，电源切换开关3的公共端连接(L+N)o输出至母板6，并通过母板6连接器与本机电源7和外供电源装置2实现连接。需要说明的是，通过双刀双掷开关实现电源切换的接线及原理为现有技术，此处不做详细赘述。

作为优选的实施方式，电源输出接口为多个，更为优选的，电源输出接口为4个。电源输出接口为4个独立连接器。

进一步地，机箱100还包括多个指示灯，指示灯设置于外供电源装置2的面板上，并与电源输出接口一一对应，指示灯可以由第一电源接口4或第二电源接口5进行供电。当电源输出接口连接外部设备时，则对应的指示灯点亮，以指示电源输出状态。

进一步地，外供电源装置2能够将外部电源的电压转换为外部设备所需要的供电电压。

作为优选的实施方式，外供电源装置2能够将外部电源提供的AC220V电压转换成DC24V电压，且外供电源装置2的电源输出接口能够为外部设备提供DC24V电压，从而为机箱100外部设备(补光灯、摄像头等)提供大功率电源。

进一步地，壳体总成1包括壳体本体101、前面板102和后盖板103，壳体本体101具有前开口和后开口，前面板102固定连接于前开口处，后盖板103固定连接于后开口处，第一电源接口4固定连接于前面板102上，第二电源接口5固定连接于后盖板103上。当对前面板102的美观性要求较高时，优选选择通过后盖板103上的第二电源接口5与外部电源通过电源线连接，并将电源切换开关3选择到第一电源接口4输入方向，当机箱100后方的空间较小、不便于插拔电源线时，优选选择通过前面板102上的第一电源接口4与外部电源通过电源线连接，并将电源切换开关3选择到第二电源接口5输入方向。

作为优选的实施方式，壳体本体101包括由横梁组成的框架、上盖板、下盖板、左盖板和右盖板，上盖板和下盖分别固定连接于框架的上部和下部，左盖板和右盖板分别固定连接于框架的左侧和右侧，前面板102和后盖板103分别固定连接于框架的前部和后部，从而组成六面体的壳体总成1。需要说明的是，外漏有电源输出接口的一侧为壳体总成1和框架的前部，框架的后部、上部和下部、左侧和右侧均以框架的前部为基础进行方位的定义。

作为优选的实施方式，壳体总成1沿垂直于前面板102的方向设置有多个导轨，各功能板卡能够沿各导轨的插槽插入至壳体总成1内部，各功能板卡能够与母板6通讯连接。

作为优选的实施方式，第一电源接口4和第二电源接口5均包括电源输入连接器和保险，保险对应地设置于壳体总成1的保险座上。需要说明的是，电源输入连接器和保险的连接方式和工作原理为现有技术，此处不做赘述。

作为优选的实施方式，外部电源通过第一电源接口4或第二电源接口5为本机电源7供电，本机电源7能够为母板6供电，母板6能够为外供电源装置2供电。母板6与外供电源装置2之间设置有开关，当打开开关时，外供电源装置2与母板6通过开关实现电连接，外供电源装置2能够为外部设备供电；当开关关闭时，外供电源装置2与母板6之间断开连接。

实施例2

如图1-8所示，本实施例提供了一种工控机200，包括母板6、本机电源7和实施例1中的机箱100，母板6和本机电源7均固定连接于壳体总成1内，本机电源7与母板6电连接。

母板6为各功能板卡提供硬件平台支撑、通信线路连接、总线扩展、信号同步时钟及电源转接等，此为现有技术，此处不做赘述。

进一步地，本实施例提供的工控机200还包括散热装置8，散热装置8固定连接于壳体总成1上，散热装置8与本机电源7电连接，散热装置8能够为外供电源装置2、母板6和本机电源7散热。

进一步地，散热装置8包括驱动模块801、控制模块802和至少一个风扇803，各风扇803与驱动模块801信号连接，驱动模块801与控制模块802信号连接，各风扇803、驱动模块801和控制模块802均能够与本机电源7电连接，控制模块802能够发送风扇803转速信号至驱动模块801，驱动模块801能够调节各风扇803的转速。

作为优选的实施方式，母板6能够为工控机200的各功能板卡、驱动模块801、控制模块802、风扇803等电器部件供电；母板6具有十个板卡电源接口，能够输出10路DC12V直流电流，为机箱100内10个插槽提供独立电源，减少插件之间电源的相互影响，避免由于多个板卡之间功耗不同而造成的供电不均衡，能够为插槽内的功能板卡等提供较高的供电功率。

作为优选的实施方式，驱动模块801能够根据控制模块802的指令，输出不同占空比的PWM信号，控制各路风扇803以不同的转速转动。其中，通过输出不同占空比的PWM信号控制风扇803转速可以采用现有技术实现，如可以采用如中国专利CN202211369197.7提供基于大数据的VPX机箱100风扇803自动调节的系统及方法中的方法实现。

进一步地，散热装置8还包括至少一个温度检测装置804，各温度检测装置804固定连接于壳体总成1的不同区域，各温度检测装置804与控制模块802通讯连接。

作为优选的实施方式，外供电源装置2、母板6和本机电源7上均固定连接有至少一个温度检测装置804。需要说明的是，温度检测装置804不局限于设置于外供电源装置2、母板6和本机电源7上，还可以设置于机箱100内其他板卡等发热较大的部件上，以实现对不同区域或部件的温度监测。

进一步地，散热装置8还包括至少一个转速检测装置805，各风扇803上固定连接有一个转速检测装置805，各转速检测装置805用于检测各风扇803的转速，各转速检测装置805与控制模块802通讯连接。带有转速检测装置805的风扇803为现有技术，此处不做赘述。

进一步地，散热装置8还包括显示装置806和报警装置807，显示装置806和报警装置807与控制模块802通讯连接。

转速检测装置805采集各路风扇803当前转速，并将采集结果通过通信总线上传给控制模块802，温度检测装置804实时采集机箱100内不同区域当前温度，并将采集结果通过通信总线上传给控制模块802，读取温度检测装置804采集到的各区域温度值，根据不同的温度值向驱动模块801发送不同的转速指令，控制不同区域的风扇803以各自合适的转速转动，原则为温度高的区域风扇803的转速高，温度低的区域风扇803的转速低；读取转速检测装置805采集到的各路风扇803当前转速，并与预期转速值进行对比，对于超出预期转速的风扇803通过报警装置807进行声音或灯光等形式的报警，且能够将风扇803的工作状态(正常/不正常等)、报警信息在显示装置806进行提示，显示装置806能够工作异常的风扇803进行语音、图像提示或记录。需要说明的是，通过温度检测装置804和转速检测装置805实现分区域调节温度、判断风扇803的当前转速与预期转速值是否相符或超出的实现方式可以采用现有技术，如可以采用如中国专利CN202211369197.7提供基于大数据的VPX机箱100风扇803自动调节的系统及方法中的方法实现。

进一步地，散热装置8还包括金属托盘，金属托盘位于壳体总成1的内部且位于壳体总成1的底部或顶部，一个金属托盘上能够固定连接多个风扇803，风扇803从底部向机箱100内送风或从顶部从机箱100内向外抽风，实现散热功能；多个风扇803并联，通过独立的连接器与电源连接，能够单独插拔，方便进行维护。作为优选的实施方式，母板6沿壳体总成1的左右方向设置，母板6前方设置5个散热风扇803为母板6前部各插件提供散热，母板6后方设置设置3个散热风扇803为本机电源7板提供散热。风扇803直接或间接地固定在机箱100的下盖板上。风扇803尺寸均为80mm×80mm×25mm。

作为优选的实施方式，第一电源接口4和第二电源接口5设置于散热装置8层(即前面板102和后盖板103上与散热装置8所对应的区域)。控制模块802集成于母板6上，风扇803电源及控制信号可通过线缆及连接器与母板6接口连接。如图6所示，前后输入电源接口的PGND信号均连接至电源板PGND信号。温度检测装置804为温度传感器；转速检测装置805为转速传感器。

工控机200功能设计如下：

供电功能：Vin＝220Vac+10％/50Hz，Vout＝24Vdc+5％，Load＝2.5A，4路输出；

保护功能：外供电源装置2、本机电源7具备过压、过流、短路保护功能，此为现有技术，此处不做赘述；

电源隔离：外供电源装置2、本机电源7的输入与输出相互电气隔离，外供电源装置2的4路输出电源之间相互隔离，此为现有技术，此处不做赘述；

状态监测功能：能够通过指示灯指示电源输出状态。

工控机200结构尺寸如下：

外供电源装置2采用标准3U插件：高度3U、宽度8HP，印制板尺寸100mm(高)×160mm(深)。

本实施例提供的工控机200能够为给外部设备提供大功率电源，在母板6两端设置外供电源装置2的插槽，电源插槽采用电源专用连接器，可以根据需求选择现有型号的连接器；同时将为机箱100内部设备供电的本机电源7固定在机箱100后盖板103上，通过线缆与母板6进行连接，以减少对机箱100插槽的占用。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种机箱，其特征在于：包括壳体总成、外供电源装置、电源切换开关、第一电源接口和第二电源接口，所述外供电源装置、所述电源切换开关、所述第一电源接口和所述第二电源接口均固定连接于所述壳体总成上，所述第一电源接口的输入端和所述第二电源接口的输入端均用于与外部电源电连接，所述外供电源装置的输入端能够通过所述电源切换开关与所述第一电源接口的输出端和所述第二电源接口的输出端电连接，且所述电源切换开关能够使所述外部电源通过所述第一电源接口或所述第二电源接口为所述外供电源装置供电，所述外供电源装置具有至少一个电源输出接口，各所述电源输出接口用于为外部设备供电。

2.根据权利要求1所述的机箱，其特征在于：所述外供电源装置能够将所述外部电源的电压转换为所述外部设备所需要的供电电压。

3.根据权利要求1所述的机箱，其特征在于：所述壳体总成包括壳体本体、前面板和后盖板，所述壳体本体具有前开口和后开口，所述前面板固定连接于所述前开口处，所述后盖板固定连接于所述后开口处，所述第一电源接口固定连接于所述前面板上，所述第二电源接口固定连接于所述后盖板上。

4.一种工控机，其特征在于：包括母板、本机电源和权利要求1-3中任意一项所述的机箱，所述母板和所述本机电源均固定连接于所述壳体总成内，所述本机电源与所述母板电连接。

5.根据权利要求4所述的工控机，其特征在于：还包括散热装置，所述散热装置固定连接于所述壳体总成上，所述散热装置与所述本机电源电连接，所述散热装置能够为所述外供电源装置、所述母板和所述本机电源散热。

6.根据权利要求5所述的工控机，其特征在于：所述散热装置包括驱动模块、控制模块和至少一个风扇，各所述风扇与所述驱动模块信号连接，所述驱动模块与所述控制模块信号连接，各所述风扇、所述驱动模块和所述控制模块均能够与所述本机电源电连接，所述控制模块能够发送风扇转速信号至所述驱动模块，所述驱动模块能够调节各所述风扇的转速。

7.根据权利要求6所述的工控机，其特征在于：所述散热装置还包括至少一个温度检测装置，各所述温度检测装置固定连接于所述壳体总成的不同区域，各所述温度检测装置与所述控制模块通讯连接。

8.根据权利要求7所述的工控机，其特征在于：所述外供电源装置、所述母板和所述本机电源散热上均固定连接有至少一个所述温度检测装置。

9.根据权利要求8所述的工控机，其特征在于：所述散热装置还包括至少一个转速检测装置，各所述风扇上固定连接有一个所述转速检测装置，各所述转速检测装置用于检测各所述风扇的转速，各所述转速检测装置与所述控制模块通讯连接。

10.根据权利要求6所述的工控机，其特征在于：所述散热装置还包括显示装置和报警装置，所述显示装置和所述报警装置与所述控制模块通讯连接。