一种基于UPS的智能控制保护系统.pdf

自 动 化 技 术 与 应 用 2 0 1 6 年 第3 5 卷 第4 期 行 业 应 用 与 交 流 n du s t r ia l Ap p l ic at i on s a n d CO mmun i c a t i0 n s 一 种基于 U P S的智能控制保护系统 刘卫庄 李 春 仝文浩 李 璇 合肥通用机械研究院 安徽 合肥 2 3 0 0 3 1 摘 要 随着新技术的发展 计算机设备已成为最活跃 最先进的核心技术之一 特别是近几年计算机正以惊人的速度在我国的 各行各业普遍的应用 从微型计算机到大中型计算机 日益被广泛的应用在办公自动化 数据处理 通讯 金融 证券交易 等各个领域中 为了保证这些计算机工作稳定可靠 数据安全准确 所以开发设计一种基于 UP S的智能保护系统很有必要 这个系统可以在交流市电突然断电的情况下 保护数据 自动软关机 进而能保护计算机硬件的损坏 关键词 U P S 智能控制 中图分类号 T P 2 7 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 3 7 2 4 1 2 0 1 6 0 4 0 1 2 8 0 4 I n t e l l i g e n t Co n t r o l Pr o t e c t i o n Sy s t e m Ba s e d O n U PS LI U W e i z h u a n g LI Ch u n TONG W e n h a o LI Xu a n H e f e i G e n e r a l Ma c h in e r y R e s e a r c h I n s t i t u t e He f e i 2 3 0 0 3 1 C h in a Abs t r a c t W i t h t h e d e v e l o p me n t o f ne w t e c h no l o g y c o mp u t e r h a s b e c o me o n e o f t h e mo s t a c t i v e a n d a d v a nc e d c o r e t e c hn o l o g y e s p e c ia l l y in r e c e n t y e a r s t h e c o mp ut e r is a p pl i e d t o a l l p r o f e s s io n s o f l if e a t a n a ma z i n g s p e e d in o u r c o u n t r y Th e c o mp u t e r wh ic h f r o m t h e mi c r o c o mp u t e r t o l a r g e an d me d iu m s i z e d is wid e l y us e d d a y b y d a y i n t h e fi e l d s o f o f fi c e a u t o ma t io n d a t a p r o c e s s i n g c o mmu n ic a t i o n s fi n a n c e s e c u ri t ie s t r a d i n g a n d S O o n I n o r d e r t O e n s u r e t h e c o mp u t e r t O wo r k s t a b l y an d r e l ia b l y an d p r o t e c t d a t a s e c u r it y an d a c c u r a c y i t i s n e c e s s a r y t 0 d e v e l o p a k i n d o f in t e l l ig e n t p r o t e c t io n s y s t e m b a s e d o n UPS Th e s y s t e m C an p r o t e c t t h e c o mp u t e r f r o m h a r d wa r e d a ma g e a n d e ns u r e t h e d a t a s a f e t y i n t h e c a s e o f a s u d de n p o we r o u t a g e an d a u t o ma t ic s o f t s h u t d o wn Ke y wo r ds UP S in t e l l ig e n t c o n t r o l 1 引言 本系统是以山特MT1 0 0 0 UP S 为设备的储能装置 以S T C1 2 C 5 A6 0 S 2单片机为智能控制系统的核心 当 交流市电输入正常时 UP S将市 电稳压后供应给负载 使用 此时的 UP S就是一台交流市电稳压器 同时它 还向机 内电池充电 当市电中断 事故停电 时 U P S 立 即将 机 内电池 的 电能 通过 逆 变转 换 的方 法 向负载 继续供应 2 2 0 V交流电 使负载维持正常工作并保护负 载软 硬件不受损坏 这时单片机智能保护系统通过 串口实时向 U PS发送查询指令 一旦监测到 U PS外 接交流市 电断开改为内部 电池供 电时 单片机智能保 护系统向计算机发送数据保护指令 并在数据保护完 收稿 日期 2 O l 6 0 2 0 1 成后 自动软关闭计算机硬件 从而有效的保护整个 数据的存储和设备的损坏 2 UP S的硬件结构和意义 2 1 U P S的特性 U P S电源 是一 种含 有储 能装 置 以逆变 器为 主要 组成部分 的恒 压恒频 的不间断 电源 主要 用于给单 台计 算机 计算机网络系统或其它电力电子设备提供不问断 的电力供应 当市电输入正常时 UP S将市电稳压后供 应给负载使用 此时的UP S 就是一台交流市电稳压器 同时它还向机内电池充电 当市 电中断 事故停 电 时 UPS立 即将机内电池的电能 通过逆变转换的方法 向 负载继续供应 2 2 0 V交流电 使负载维持正常工作并保 护负载软 硬件不受损坏 UPS设备通常对电压过大 zzzPsgiolePfrp 和电压太低都提供保护 2 2 U P S的结构 彳 亍业 应 用 与 交 流 自 动 化 技 术 与 应 用 2 0 1 6 年 第 3 5 卷 第 4 期 I n du s t r i a l App l i c at i o n s a n d Co mmu n i c a t ion s U P S是一种静态电源修正器和电能存储器 是一种 排除交流电源干扰的干净电源 它由核心部件逆变器 畜 电池 整流器 充 电器 转换开关 滤波 稳压装置 等构成 2 3 U P S的应用意义 U P S电源主要应用一些比较重要的场合 举个最 简单的例子 我们经常去网吧上网 很多时候也会遇到 突然停 电 但仔细的朋友会发现收银计费 电脑停 电后依 然在使用 并可以计算出我们 已经上网多久 为结算消 费提供 其实这里收银 电脑就会用到 UP S电源 因为 客户上网时间以及费用数据很重要 不能因为停电而导 致所有用户上网信息丢失 其实 电网存在至少九种问题 突然断电 雷击尖峰 浪涌 频率震 荡 电压突变 电压波动 频率漂移 电压跌落 脉冲干扰 因此从改善 电源质量 的角度来 说给电脑配备一台 U P S是十分必要的 另外 精密的 网络设备和通信设备是不允许 电力有 间断的 以服务 器为核心的网络中心要配备 U P S是不言而喻的 即使 是一台普通 电脑 其使用三个月以后的数据文件等软 件价值就 已经超过 了硬件价值 因此为防止数据丢失 而配备 UP S也是十分必须的 因此 UPS电源在重要 场所应用很广泛 3 智能控制系统的硬件设计 智能控制系统是以 S TC1 2 C 5 A6 0 S 2单片机为核心 的控制系统 它主要和 UP S以及计算机通讯 当单片 机智能系统监测到 U PS外接交流市电断开时 单片机 智能系统向计算机发送数据保存命令 当数据保存完成 后 智能系统向计算机发送软关机指令 计算机软关机 待计算机硬件完成关机后 智能系统再 向 UP S发送延 时关闭指令 这样 UP S的电池 电能不会一直耗尽 对 电池也起到了保护作用 J 3 1 S T C1 2 C 5 A 6 0 S 2单片机特性 S T C 1 2 C 5 A6 0 S 2单片机是宏晶科技生产的单时钟 机器周期单片机 是高速 低功耗 超强干扰的新 一 代单片机 指令代码兼容普通的 5 1 单片机 但速度 快到 8 1 2倍 内部集成 MAX8 1 0 专用复位 电路 针 对强干扰场合 1 I 6 1 3 2 S T Cl 2 C 5 A 6 0 S 2单片机通讯接 口 S TC l2 C 5 A6 0 s 2单片机是一款功能 比较强大 的单 片机 它拥有两个全双工 串行通信接 口 l 1 串 口 1 的 功能及操作与传统 5 l 单片机 串行 口相 同 特殊 的是 S T C1 2 C 5 A6 0 S 2单片机内部有一个独立波特率发生器 串口 1 可以使用定时器 1 作为波特率发生器 也可以使 用独立波特率发生器作为波特率发生器 而串口2只能 使用独立波特率发生器作为波特率发生器 3 2 1 单片机双串口的定义 单片机晶振 1 1 0 5 9 2 MHz 波特率 9 6 0 0 b p s 引脚定义 串行 口 1 发送 一 T x D P 3 1 I 接收 一 一 R x D P 3 0 串行 口2 发送 一 T X D2 P 1 3 接 收 一 R x D P 1 2 3 2 2 单片机双串口通讯的原理 图 如 图 1 所示 4 智能控制器与 UP S电源以及保护 对象的硬件接 口和通讯协议 4 1 智能控制器与 U P S以及计算机硬件系 统接 口图 智 能控制系统的串口 1 和计算机串 1 3 连接 串 口 2 和 U P S的串1 3连接 智能控制系统的串口 2 每间隔 1 秒钟给 UP S发送查询指令 QI 实时的查询 UP S的工作状态 如果 UP S工作正常 智能控制系统 通过串口 1向计算机回馈正常状态 如果 U PS外接交 流市电断开 智能控制系统向计算机发送数据保存和 软关机命令 4 2 数据协议 4 2 1 UP S的通讯协议 通讯波特率 2 4 0 0 b p s 数据位 8 位 停止位 1 位 无校验 查询指令 Ql 功能 获取当前 U P S的状态 返回值 关闭状态 2 1 7 5 2 1 7 5 0 0 0 0 0 0 0 O 0 0 zzzPsgiolePfrp zzzPsgiolePfrpzzzPsgiolePfrp 彳 亍业 应 用 与 交 流 自 动 化 技 术 与 应 用 2 0 1 6 年 第3 5 卷 第4 期 n du s t r ia l Ap plic a t io n s a n d Co mm u n i c a t i on s wh il e T I 若 T I 0 在此等待 TI 0l 十 十 十 E 串行口2发送 十 十 十 v o id U ART 一 2 S e n d O n e B y t e u n s ig n e d c h a r C S 2 B UF UP S DA T E c wh il e S 2 C ON S 2 T I 若 S 2 T I 0 在此等待 2 CON S 2 TI t S 2 TI 0 料 串行 口2中断处理函数 料 串口2接收 料 v o id UAR T 一 2 I n t e r r u p t v o id i n t e r r u p t 8 if S 2 C O N S 2 R I S 2 C O N S 2 RI I p c d a t e S 2 BUF 图 3 系统流程图 6 结束语 随着计算机的 日益普及和网络信息技术的迅速发 展 用 电设备对供 电的质量要求和设备 稳定可靠的运 行要求越来越高 UPS的智能控制保护系统已成为发 展的必然趋势 本文详细介绍 了一种基于 UPS的智 能保护系统 的设计和实现方法 用 UP S不 间断 电源 作为 电能存储器 智能单片机系统实时监测 U P S的 外接市 电的状态 一旦发现异常信息 马上发送指令 给计算机 立 即采取保护措施 这样有效的防止 了突 然断电计算机数据 的丢失以及硬件的损坏 这个智能 保护系统也可 以广泛的应用于有投影机设备 的领域 现在的投影机设备流 明度都 比较高 运行温度也相对 较高 一旦交流市 电断开 投影机灯泡来不及散热 投影机灯泡使用寿命就会大大缩短甚至损坏 有 了这 个智能保护系统 在外接交流市电断开 的情况下 智 能保护系统可以通过串口给投影机发送关机指令 投 影机灯泡可 以有效的散热 当温度冷却下来 系统再 断开 电源 参考文献 l 马平 基于单片机的投影机串口通信设计 J 自动化 技术与应用 2 0 1 5 8 1 1 9 1 2 1 2 绕兰香 基于 ARM9的 UP S远程智能检测及控制系 统的设计与实现 J 计算机与现代化