一种基于控制板输出冗余备份的液冷系统及其控制策略的制作方法

本发明涉及液冷控制，具体涉及一种基于控制板输出冗余备份的液冷系统及其控制策略。

背景技术：

1、现在一些特殊使用场合的环控设备，如供配电中电源机柜的降温、新能源领域电池系统温度调节保护，均广泛使用液冷系统进行降温。液冷系统是一种通过循环流动冷却液来降低设备温度的系统。它通常用于电脑、汽车发动机和工业设备等领域，通过散热器和水泵等组件来有效地冷却设备并保持其正常运行温度。

2、现有的液冷系统难以适应要求高可靠持续运行的使用场合，在系统发生故障时通常需要立即停止系统运行，难以在不停机的情况下，对故障进行排除，难以维持系统的有效输出。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于控制板输出冗余备份的液冷系统及其控制策略，解决以下技术问题：

2、现有的液冷系统难以适应要求高可靠持续运行的使用场合，在系统发生故障时通常需要立即停止系统运行，难以在不停机的情况下，对故障进行排除，同时保障系统的有效输出。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

4、一种基于控制板输出冗余备份的液冷系统及其控制策略，包括：

5、主控制板：用于获取主传感器模块实时采集的温度信号、电流信号、水箱液位状态和流量状态，以及液冷负载模块的负载类型运行信号，并根据获取的数据输出对液冷负载模块的控制信息；

6、备用控制板：用于获取备用传感器模块实时采集的温度信号、电流信号、水箱液位状态和流量状态，以及液冷负载模块的负载类型运行信号，并根据获取的数据输出对液冷负载模块的控制信息；

7、其中，所述主控制板和备用控制板均通过双can接口与上位机通信，主控制板和备用控制板间通过串行通信进行采集信号互传，所述主控制板发生故障时，自动切换至备用控制板。

8、作为本发明进一步的方案：还包括：

9、主传感器模块和备用传感器模块：所述主传感器模块和备用传感器模块均用于采集液冷系统的温度信号、电流信号、水箱液位状态和流量状态；

10、液冷负载模块：用于为液冷系统提供制冷。

11、作为本发明进一步的方案：主传感器模块，包括：主水泵流量开关、主水泵供液温度传感器、第一液位传感器、第二液位传感器和第一电流传感器，所述主水泵流量开关、主水泵供液温度传感器、第一液位传感器、第二液位传感器和第一电流传感器均连接到主传感器模块；其中，第一液位传感器定义为缺液告警，第二液位传感器定义为低液位保护；

12、备用传感器模块，包括：备用水泵流量开关、备用水泵供液温度传感器、第三液位传感器、第四液位传感器和第二电流传感器，所述备用水泵流量开关、备用水泵供液温度传感器、第三液位传感器、第四液位传感器和第二电流传感器均连接到备用控制板；其中，第三液位传感器定义为缺液告警，第四液位传感器定义为低液位保护。

13、作为本发明进一步的方案：主水泵供液温度传感器与备用水泵供液温度传感器之间的数据互为备份，第一液位传感器与第三液位传感器之间的数据互为备份，第二液位传感器与第四液位传感器之间的数据互为备份，第一电流传感器和第二电流传感器之间的数据互为备份；

14、其中，当数据互为备份的两个传感器中的一个传感器出现故障时，则自动采信另一个传感器参数；若数据互为备份的两个传感器都出现故障时，则自动剔除此逻辑判断。

15、作为本发明进一步的方案：冷负载模块，包括：

16、主液冷负载单元，包括：第一冷凝风机、第二冷凝风机和主水泵，所述第一冷凝风机、第二冷凝风机和主水泵均连接到主控制板和备用控制板的控制输出端；

17、备用液冷负载单元，包括：第三冷凝风机、第四冷凝风机和备用水泵，所述第三冷凝风机、第四冷凝风机和备用水泵均连接到主控制板和备用控制板的控制输出端。

18、作为本发明进一步的方案：所述主控制板的控制输出端输出的信号包括：电源指示灯信号、运行指示灯信号、故障指示灯信号、第一冷凝风机调速信号、第二冷凝风机调速信号、第三冷凝风机调速信号、第四冷凝风机调速信号、第一冷凝风机启停控制信号、第二冷凝风机启停控制信号、第三冷凝风机启停控制信号、第四冷凝风机启停控制信号、主水泵启停控制信号、备用水泵启停控制信号。

19、作为本发明进一步的方案：所述备用控制板的控制输出端输出的信号包括：电源指示灯信号、运行指示灯信号、故障指示灯信号、第一冷凝风机调速信号、第二冷凝风机调速信号、第三冷凝风机调速信号、第四冷凝风机调速信号、第一冷凝风机启停控制信号、第二冷凝风机启停控制信号、第三冷凝风机启停控制信号、第四冷凝风机启停控制信号、主水泵启停控制信号、备用水泵启停控制信号、调速切换信号。

20、作为本发明进一步的方案：所述负载类型运行信号，包括：第一冷凝风机故障信号、第二冷凝风机故障信号、第三冷凝风机故障信号、第四冷凝风机故障信号、主水泵故障信号、备用水泵故障信号；其中，主控制板和备用控制板的信号输入端均连接负载类型运行信号。

21、一种基于控制板输出冗余备份的液冷控制策略，包括以下步骤：

22、通过上位机控制液冷系统上电自启，并运行；

23、通过主控制板获取主传感器模块实时采集的温度信号、电流信号、水箱液位状态和流量状态，以及液冷负载模块的负载类型运行信号，并根据获取的数据输出对液冷负载模块的控制信息；

24、备用控制板作为主控制板的冗余备份，主控制板和备用控制板之间通过串行通信共享信息；

25、当主控制板出现故障时，备用控制板通过双can接口与上位机通信，切换过程中液冷负载模块保持运行状态，备用控制板获取备用传感器模块实时采集的温度信号、电流信号、水箱液位状态和流量状态，以及液冷负载模块的负载类型运行信号，并根据获取的数据输出对液冷负载模块的控制信息；

26、当主控制板和备用控制板均出现故障时，维持当前工作状态，不允许停止任何设备；

27、其中，液冷负载模块中的风机均根据设定温度t与供液温度t差值进行调节，液冷负载模块中的风机，包括：第一冷凝风机、第二冷凝风机、第三冷凝风机和第四冷凝风机；

28、当t-t≤-20℃时，风机不转，当-20℃＜t-t≤-15℃时，风机按最低占空比调速，当-15℃＜t-t≤15℃时，风机按30％～90％线性调速，当t-t＞15℃时按92％线性调速，其中，默认设定温度t＝40℃；

29、当接受到上位机关机指令时，立即关闭冷凝风机组中的风机，延时3s后再关闭主水泵和备用水泵。

30、作为本发明进一步的方案：主传感器模块与备用传感器模块之间的数据互为备份，当主传感器模块与备用传感器模块之间数据互为备份的两个传感器中的一个传感器出现故障时，则自动采信另一个传感器参数；若数据互为备份的两个传感器都出现故障时，则自动剔除此逻辑判断。

31、本发明的有益效果：

32、本发明通过在控制板发生通讯故障时，切换至备用控制板进行控制；当传感器发生故障时，使用相应备用传感器；当液冷负载模块中的负载发生故障时，切换至液冷负载模块中的备用负载，保证长时间不间断持续工作模式下，液冷系统可以持续可靠运行；适用于要求高可靠持续运行的使用场合，系统在不停机的情况下，发生相应故障或报警后，系统依然可以有效输出。

33、本发明通过在主控制板发生故障时，备用控制板依然可以正常独立工作。控制板和上位机通过双can接口通讯，主控制板和备用控制板通讯接口均使用双can口、同收同发，当主控制板第一路can接口发生故障时，使用第二路can接口和上位机进行通讯；当主控制板两路can接口通讯均发生故障时，自动切换至备用控制板。主控制板和备用控制板间使用rs485串行接口通讯，还可以使用rs422串行接口或rs232串行接口作为通讯接口进行通讯，实现主控制板和备用控制板间的信息数据互传。