一种基于ESP32的AGV双模远程开关机控制电路及方法与流程

本发明涉及自动物流agv，具体涉及一种基于esp32的agv双模远程开关机控制电路及方法，适用于工厂内大批量agv的远程集中开关机控制。

背景技术：

1、随着智能制造和工业4.0的快速发展，自动导引运输车（agv）在工厂物流系统中得到了广泛应用。在现代化智能工厂中，agv的数量往往达到数十台乃至数百台，成为工厂内部物料搬运的核心装备。

2、目前，agv的开关机操作普遍采用人工方式，即由操作人员逐台走到agv车体旁，通过旋转机械开关来完成开机或关机-。当工厂内agv数量达到数百台时，每日开工前的开机和收班后的关机需要耗费大量人力和时间，操作效率极为低下，严重制约了工厂的运维效率。此外，人工逐台操作的方式也难以适应现代化工厂对设备智能化管理的需求。

3、针对上述问题，现有技术中已提出一些agv远程开关机的改造方案。然而，这些方案普遍存在以下不足：

4、第一，部分现有方案需要更换agv原有的整套开关组件，改造成本高、实施周期长，且需要对agv原有电气系统进行大幅改动，存在较高的实施风险-。

5、第二，部分方案需要构建复杂的互锁电路来实现远程控制与本地控制的切换，电路结构复杂，可靠性难以保证，且增加了系统的故障点。

6、第三，现有远程开关机方案中，一旦远程控制模块发生故障（如死机、程序跑飞等），可能导致继电器状态异常，使得整车无法正常启动或关闭，缺乏必要的应急冗余能力。操作人员在远程模块失效时无法通过传统的人工操作方式恢复对agv的控制，严重影响生产的连续性。

7、第四，现有远程控制模块在agv关机状态下往往仍需持续耗电，若agv长时间停放，远程模块的持续耗电会导致agv蓄电池过度放电，缩短电池寿命甚至造成电池损坏。

8、第五，现有方案中远程关机操作往往直接切断agv主电源，未能与agv主控进行协同交互，可能导致agv主控系统因非正常断电而发生数据丢失、文件系统损坏甚至硬件故障，影响agv核心部件的使用寿命和系统可靠性。

9、因此，本领域亟需一种硬件改动小、改造成本低、可靠性高、具备应急冗余能力、待机功耗低且能够与agv主控协同工作的agv远程开关机控制方案。

技术实现思路

1、针对现有agv远程开关机控制技术中存在的上述不足，本发明提供一种改造难度低、安全冗余度高、低功耗运行的基于esp32的agv双模远程开关机控制电路及方法，可以解决大量agv集群开关机操作效率低下、远程模块失效易导致整车无法使用、关机状态下远程模块耗电过快的问题。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

3、一种基于esp32的agv双模远程开关机控制电路，包括：

4、原有人工旋转开关sa，串联于agv主回路中，用于实现人工对agv主回路电源的物理切断；

5、常闭继电器k，其常闭触点串联于人工旋转开关sa的出线端与agv主接触器km的线圈之间，其线圈由esp32模块控制通断；

6、agv主接触器km，其线圈串接于常闭继电器k的常闭触点与电源回路之间，且agv主接触器km的辅助常开触点与自身线圈并联，构成自锁回路；自锁回路使得人工旋转开关sa或常闭继电器k的短暂闭合即可维持agv主接触器km的持续吸合；

7、esp32模块，通过wi-fi接收调度系统的开关机指令，根据开关机指令控制常闭继电器k的线圈通断，并采集agv主接触器km的辅助触点状态以确认agv实际电源状态反馈；

8、电源模块，从agv蓄电池取电并转换为低压直流电，为esp32模块及常闭继电器k的驱动电路供电，电源模块的取电点位于agv主接触器km的前端，使得agv主接触器km断开后esp32模块仍保持供电。

9、根据本发明提供的一种基于esp32的agv双模远程开关机控制电路，常闭继电器k在esp32模块未上电或未接收关机指令时保持常闭状态，确保人工旋转开关sa闭合时agv主接触器km能够直接得电启动；当esp32模块接收到关机指令时，驱动常闭继电器k的线圈使其常闭触点断开，切断agv主接触器km的线圈供电回路，实现远程关机；当esp32模块接收到开机指令或从异常状态恢复时，释放常闭继电器k的线圈使其常闭触点恢复闭合，恢复人工旋转开关sa对agv主接触器km的控制通路。

10、根据本发明提供的一种基于esp32的agv双模远程开关机控制电路，esp32模块的gpio口通过光耦隔离驱动电路连接常闭继电器k的线圈，光耦隔离驱动电路包括光耦合器和驱动三极管，光耦合器的输入侧经限流电阻连接esp32模块的gpio口，光耦合器的输出侧连接驱动三极管的控制极，驱动三极管串接于常闭继电器k的线圈供电回路中，光耦隔离驱动电路用于实现esp32模块的低压控制信号与常闭继电器k的线圈驱动回路之间的电气隔离，以抑制agv强电回路中的电磁干扰对esp32模块的影响，并增强gpio口对常闭继电器k线圈的驱动能力。

11、根据本发明提供的一种基于esp32的agv双模远程开关机控制电路，电源模块包括宽压输入dc-dc降压芯片，宽压输入dc-dc降压芯片的输入端连接至agv蓄电池的输出端且连接点位于agv主接触器km的前端，宽压输入dc-dc降压芯片的输出端输出3.3v直流电，为esp32模块及常闭继电器k的驱动电路供电；

12、esp32模块内置有wi-fi唤醒睡眠模式，当esp32模块完成远程关机操作并确认agv实际电源状态为断电后，esp32模块立即进入wi-fi唤醒睡眠模式，在睡眠模式下，esp32模块关闭非必要的功能模块及外设，仅保留wi-fi接收链路的最小工作电路以侦听调度系统的唤醒指令；

13、当esp32模块处于睡眠模式期间，常闭继电器k的线圈处于断电释放状态，其常闭触点保持闭合，此时若人工将人工旋转开关sa旋至on，agv主接触器km的线圈经常闭继电器k的常闭触点得电，agv正常上电启动。

14、根据本发明提供的一种基于esp32的agv双模远程开关机控制电路，agv主接触器km的一对辅助常开触点接入esp32模块的gpio口，用于向esp32模块反馈agv的实际电源状态；

15、esp32模块内置有状态同步校验逻辑，状态同步校验逻辑将esp32模块内部记录的期望继电器状态与通过辅助常开触点采集到的agv实际电源状态进行实时比对；当期望继电器状态与agv实际电源状态不一致时，esp32模块判定当前存在状态异常，并执行状态自恢复操作。

16、根据本发明提供的一种基于esp32的agv双模远程开关机控制电路，当期望继电器状态为on而采集到的agv实际电源状态为off时，表征常闭继电器k因异常原因处于实际断开状态，esp32模块立即重新驱动常闭继电器k的线圈使其常闭触点恢复闭合，以消除状态偏差实现系统自恢复；当期望继电器状态为off而采集到的agv实际电源状态为on时，表征agv主接触器km因异常原因未正常断开，esp32模块向调度系统上报告警信息；

17、辅助常开触点的状态采集还用于远程开关机操作的执行结果确认，esp32模块仅在通过辅助常开触点确认agv实际电源状态与目标状态一致后，方向调度系统返回操作成功响应，形成闭环控制。

18、根据本发明提供的一种基于esp32的agv双模远程开关机控制电路，esp32模块通过can总线连接agv主控，esp32模块在执行开关机指令前通过can总线与agv主控进行状态确认通信；

19、状态确认通信具体包括：

20、当esp32模块接收到调度系统的远程关机指令时，esp32模块首先通过can总线向agv主控发送关机请求帧，关机请求帧中包含关机指令标识及关机倒计时参数；agv主控接收到关机请求帧后，根据当前agv运行状态执行关机前置操作，关机前置操作至少包括：暂停当前正在执行的任务、将执行机构复位至安全位置、保存非易失性系统参数、关闭应用程序进程；agv主控在完成关机前置操作后，通过can总线向esp32模块返回关机确认帧；esp32模块仅在接收到关机确认帧后，才驱动常闭继电器k的线圈使其常闭触点断开，执行远程关机操作；

21、当esp32模块接收到调度系统的远程开机指令时，esp32模块首先通过can总线向agv主控发送开机请求帧；agv主控接收到开机请求帧后，进行系统自检并将自检状态通过can总线返回给esp32模块；esp32模块仅在接收到自检正常的确认帧后，才释放常闭继电器k的线圈使其常闭触点恢复闭合，执行远程开机操作。

22、根据本发明提供的一种基于esp32的agv双模远程开关机控制电路，esp32模块在通过can总线向agv主控发送请求帧后启动超时计时，若在预设超时时间内未收到agv主控的确认帧，esp32模块判定agv主控通信异常，向调度系统上报通信故障告警，并保持当前开关机状态不变，拒绝执行本次开关机指令；

23、esp32模块与agv主控之间通过can总线建立周期性心跳检测机制，esp32模块以固定时间间隔向agv主控发送心跳帧，监测can总线的通信状态及agv主控的运行状态，当连续未收到心跳响应帧的次数超过预设阈值时，esp32模块判定agv主控离线或故障，并主动向调度系统上报通信故障告警，同时保持常闭继电器k的当前状态不变。

24、一种基于esp32的agv双模远程开关机控制方法，该方法应用于上述的一种基于esp32的agv双模远程开关机控制电路，包括以下步骤：

25、步骤s1，人工将人工旋转开关sa旋至on，常闭继电器k保持常闭，agv主接触器km线圈得电，agv上电，agv主接触器km的辅助常开触点闭合形成自锁回路，agv持续运行；esp32模块上电后读取agv实际电源状态为on，并将期望继电器状态同步置为on；

26、步骤s2，esp32模块收到调度系统的关机指令后，将期望继电器状态置为off，驱动常闭继电器k的线圈使常闭触点断开，agv主接触器km线圈失电，agv断电，自锁解除；esp32模块读取agv实际电源状态变为off后确认关机成功，并进入低功耗待机模式；

27、步骤s3，esp32模块收到调度系统的开机指令后被唤醒，将期望继电器状态置为on，驱动常闭继电器k的线圈使常闭触点恢复闭合；若人工旋转开关sa为on，则agv主接触器km线圈得电，agv上电，自锁建立；若人工旋转开关sa为off，则agv上电失败，esp32模块向调度系统上报异常；

28、步骤s4，若esp32模块出现异常导致常闭继电器k处于断开状态，人工将人工旋转开关sa旋至off再旋至on后，esp32模块检测到agv实际电源状态为off而期望继电器状态为on，立即将常闭继电器k恢复闭合，使agv恢复正常。

29、根据本发明提供的一种基于esp32的agv双模远程开关机控制方法，低功耗待机模式为esp32的wi-fi唤醒睡眠模式；esp32模块进入wi-fi唤醒睡眠模式的具体条件为：esp32模块通过采集agv主接触器km的辅助触点状态确认agv实际电源状态为off后，且esp32模块已将关机成功响应回传至调度系统，由esp32模块执行进入睡眠模式操作；

30、esp32模块进入wi-fi唤醒睡眠模式后，esp32模块的内部配置为：关闭cpu时钟、关闭除wi-fi mac层之外的所有外设时钟、关闭wi-fi射频发射链路、关闭蓝牙模块、关闭can控制器及can收发器、关闭gpio电平翻转中断功能、关闭adc采样功能，仅保留wi-fi接收链路的最小工作电路处于侦听状态，用于持续监测调度系统发出的媒体访问控制层唤醒数据包；

31、媒体访问控制层唤醒数据包中包含目标esp32模块的唯一mac地址或组播地址，esp32模块仅当接收到的唤醒数据包中的地址信息与自身预存地址匹配时，才触发唤醒中断使esp32模块从wi-fi唤醒睡眠模式恢复至全速运行模式；对于非匹配地址的wi-fi信号，esp32模块不响应、不唤醒，由wi-fi接收链路的最小工作电路直接丢弃，以最大限度降低esp32模块在待机期间的无效唤醒次数和功耗；

32、esp32模块从wi-fi唤醒睡眠模式被唤醒后，首先通过采集agv主接触器km的辅助触点状态获取agv的实际电源状态，将实际电源状态与esp32模块内部存储的期望继电器状态进行比对校验：若两者一致，则直接执行接收到的调度指令；若两者不一致，则优先执行状态同步逻辑，先使常闭继电器k的状态与期望继电器状态匹配，再执行接收到的调度指令，确保唤醒恢复后的状态一致性。

33、由此可见，与现有技术相比，本发明提出的基于esp32的agv双模远程开关机控制电路及方法，具有以下有益效果：

34、1、本发明通过调度系统对上百台agv进行一键开工或一键收班的群控操作，避免了人工逐台操作的繁琐流程，显著降低了人力成本和时间成本，大幅提高了开关机效率。

35、2、人工旋转开关sa串联在主回路中具有物理切断的最高优先级。即使远程模块发生死机、程序跑飞等异常，现场人员依然可以通过人工旋转开关sa进行开关机操作。更为重要的是，当远程模块因故障导致常闭继电器k处于异常断开状态时，通过将sa旋至off再旋至on的简单操作，即可触发esp32模块的状态同步与自恢复逻辑，使系统自动恢复正常，实现了人工开关复位远程模块的功能，极大地提升了系统的可靠性和可维护性。

36、3、本发明利用esp32的wi-fi唤醒睡眠模式，在agv关机后esp32模块仅保留wi-fi接收链路的最小工作电路，整机功耗降至10ma以内，长时间停放不会对agv蓄电池造成明显消耗，避免了电池过度放电的问题。

37、4、esp32模块通过can总线与agv主控进行关机前的状态确认通信，agv主控在收到关机指令后先暂停任务、保存数据、关闭进程，再执行断电操作，避免了工控机因非正常断电导致的文件系统损坏、数据丢失和硬件故障，有效延长了agv核心部件的使用寿命。

38、5、本发明仅需在原有agv主接触器km的线圈回路中串联一个由esp32控制的常闭继电器k，无需更换原有开关组件，无需构建复杂的互锁电路，对原有agv电气系统的改动极小，便于对现有大量agv进行快速、低成本的远程开关机改造。

39、6、esp32模块通过采集km辅助触点状态获取agv实际电源状态反馈，实现了远程开关机操作的闭环控制，确保每一条指令的执行结果均可确认。调度系统可实时更新每台agv的电源状态，形成全局状态视图，便于运维人员监控和管理。

40、下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。