計算機室空調系統和其冗餘控制器的製作方法

2023-05-03 07:19:46 5

專利名稱：計算機室空調系統和其冗餘控制器的製作方法
技術領域：
本發明涉及計算機室等的空調系統。
背景技術：
IDC (網際網路數據中心)等這樣的設置了多個信息處理裝置等(伺服器等)的計算機室中，存在伺服器故障引起數據損失這樣的重大問題的可能性。近年來，伺服器等的發熱量增多，伺服器等的冷卻不足成為引起伺服器故障的原因。因此，用於冷卻計算機室的空調機不能停止。
在計算機室內，設置收納信息處理裝置等的機架(計算機收納架)，多臺計算機收納架排列構成機架列。此外，機架列不僅存在一列，多數情況下存在多個機架列。關於為了對IDC (網際網路數據中心)等這樣的設置了多個信息處理裝置等的發熱密度高的空間(稱為計算機室)進行冷卻的空調系統，在具有對該空間整體(計算機室內整體等)進行冷卻的大型的空調裝置的空調系統以外(或者代替這樣的空調系統)，已知在室內的局部區域(任意的計算機收納架列附近等)配置多臺局部空調機、對比較窄的區域(通道)內進行冷卻的局部空調系統。通過對局部區域(通道)進行冷卻而對該局部區域內的各機架內的各信息處理裝置等進行冷卻。上述計算機室空調系統(局部空調系統)中，通常對於上述多臺局部空調機(對於各局部區域)設置一臺製冷劑泵單元。即，是從一臺製冷劑泵單元通過製冷劑配管等對多臺局部空調機供給製冷劑的結構。因此，在該製冷劑泵單元故障的情況下，上述局部區域的所有局部空調機實質上都不工作，該局部區域冷卻不足，不能夠對該局部區域內的各機架中收納的信息處理裝置等進行充分的冷卻。因此，信息處理裝置等會因為熱而發生故障，最差情況下，存在數據消失的可能性。此外，雖然存在局部空調機故障的可能性，但如上所述通常對每個局部區域設置多臺局部空調機，所以即使其中一臺發生了故障，其他臺也能夠一定程度上補足。與此相對，製冷劑泵單元的故障如上所述會使一個局部區域內的所有局部空調機功能不全，所以影響較大。此處，製冷劑泵單元包括冷凝器、製冷劑泵、逆變器、製冷器貯存槽等，但是製冷劑泵單元的故障主要是製冷劑泵的故障。因此，例如可以考慮使製冷劑泵為冗餘化結構的方案。即，可以考慮在製冷劑泵單元內設置兩臺製冷劑泵，使一個運轉，另一個待機，如果運轉的製冷劑泵發生了故障，則使待機的製冷劑泵運轉。關於這樣的泵的冗餘化結構，例如在專利文獻I等中有公開。專利文獻I :日本特開2005-315255號公報

發明內容
此處，上述計算機室空調系統(局部空調系統)的結構，是對於每個局部區域，設置有管理、控制上述局部區域的上述一臺製冷劑泵單元和多臺局部空調機的控制器(也稱為通道控制器)。這樣，通道控制器例如與每個局部區域對應地設置，管理、控制其局部區域的多臺局部空調機和對該多臺局部空調機供給製冷劑的一臺製冷劑泵單元。對如上所述的多臺局部空調機不能供給製冷劑的異常事態的原因，主要是製冷劑泵單元的故障，但不僅如此，還有原因在於上述通道控制器的故障的情況。如上所述，通道控制器控制製冷劑泵單元，所以在通道控制器故障的情況下，即使如上所述在使製冷劑泵為冗餘化結構的情況下，冗餘化也沒有意義，即使有兩臺製冷劑泵，兩臺也都會停止工作，製冷劑供給停止。在上述現有技術中，不能夠應對這樣的問題，在通道控制器故障的情況下，因為對應的局部區域冷卻不足而使信息處理裝置等故障的可能性較高，最差情況下，存在數據消失的可能性。本發明的課題在於提供一種計算機室空調系統和其冗餘控制器等，不僅對應製冷劑泵的異常也對應控制器的異常，能夠使製冷劑供給不停止而是繼續，能夠使局部區域的溫度保持正常，不會冷卻不足，由此能夠防止信息處理裝置等的故障和數據消失的事態。本發明的計算機室空調系統，與計算機室內的任意的局部區域對應地具備多臺局部空調機、對上述多臺局部空調機供給製冷劑的製冷劑泵單元、和管理控制上述多臺局部空調機和製冷劑泵單元的常用控制器，上述計算機室空調系統具有以下結構。S卩，首先，具備冗餘控制器和作為預備的製冷劑泵單元的待機泵。然後，上述冗餘控制器具有以下各單元。S卩，首先，具有監視單元，其監視用於上述常用控制器與各局部空調機通信的第一通信線上的信號的有無。 此外，具有狀態判別單元，其通過第二通信線與上述常用控制器進行通信，判定能否通信，在能夠通信的情況下至少取得上述製冷劑泵單元的正常/異常狀態。此外，具有異常判定單元，其基於上述第一通信線上的信號的有無、能否與常用控制器通信、和能夠通信的情況下的上述製冷劑泵單元的正常/異常狀態，進行上述製冷劑泵單元和上述常用控制器的異常判定。此外，具有冗餘切換單元，其在通過上述異常判定單元判定為發生了上述製冷劑泵單元異常或者上述常用控制器異常的情況下，執行利用上述待機泵代替上述製冷劑泵單元對上述多臺局部空調機供給製冷劑、並且用冗餘控制器代替上述常用控制器來管理控制上述多臺局部空調機和上述待機泵的切換處理。上述計算機室空調系統中，例如上述異常判定單元基於上述第一通信線上的信號的有無、能否與常用控制器通信、以及能夠通信的情況下的上述製冷劑泵單元的正常/異常狀態，判定是正常、還是單純的通信異常、還是上述製冷劑泵單元異常、還是上述常用控制器異常。上述計算機室空調系統中，例如上述異常判定單元，在與上述常用控制器不能通信並且上述第一通信線上沒有信號的情況下判定為上述常用控制器異常，在與上述常用控制器不能通信並且上述第一通信線上有信號的情況下判定為上述單純的通信異常。上述計算機室空調系統中，例如上述異常判定單元，在與上述常用控制器能夠通信、上述取得的上述製冷劑泵單元的正常/異常狀態是異常狀態的情況下，判定為上述製冷劑泵單元異常。關於上述計算機室空調系統，例如上述局部區域存在多個，與該多個局部區域分別對應地設置有包括上述多臺局部空調機、上述製冷劑泵單元和上述常用控制器的冷卻系統。然後，該多個冷卻系統的任意的冷卻系統中存在上述製冷劑泵單元異常或者上述常用控制器異常的情況下，對於存在該異常的冷卻系統進行使用上述冗餘控制器和上述待機泵的替代運轉。上述計算機室空調系統中，不僅能夠檢測製冷劑泵單元的異常，還能夠檢測常用控制器的異常，能夠應對常用控制器的異常來維持該冷卻系統的冷卻。此外，能夠判別是常用控制器的異常還是單純的通信異常。此外，能夠在多個冷卻系統中共用冗餘化結構。



圖I是本例的計算機室空調系統的結構圖。圖2是表示圖I的結構中的製冷劑配管的結構例的圖。圖3是系統整體的動作序列(sequence)圖。圖4是冗餘控制器的處理流程圖。圖5是用於說明常用泵的異常的檢測/代替動作的圖。圖6是用於說明通道控制器(aisle control)的異常的檢測/代替動作的圖。圖7是冗餘控制器的結構、功能框圖。
具體實施例方式以下參照

本發明的實施方式。圖I是本例的計算機室空調系統(局部空調系統)的系統結構圖。在圖I中，假設在任意的計算機室(IDC (網際網路數據中心)等)內，存在三個局部單元空調區域A、B、C。各局部單元空調區域A、B、C，分別是例如包括一列或兩列機架列的局部區域(以下也稱為通道)。其中，如以上說明，機架是收納信息處理裝置等的機架，通過對各局部單元空調區域A、B、C進行冷卻，來對局部區域內的機架內的信息處理裝置等進行冷卻，防止信息處理裝置等的故障和數據消失。與以往同樣，與一個局部區域(一個通道)對應地設置有多臺局部空調機、一臺製冷劑泵單元和一臺通道控制器。S卩，與各局部單元空調區域A、B、C的每一個對應地，分別設置有多臺局部空調機
I、一臺製冷劑泵單元2 (2a、2b、2c)和一臺通道控制器3 (3a、3b、3c)。但是，多臺局部空調機I配置在各局部單元空調單元A、B、C的空間內(機架列附近等)，但是製冷劑泵單元2和通道控制器3不必須配置在局部區域的空間內，而且，也不必須配置在計算機室內，也可以設置在計算機室外(例如鄰接的機械室等)。而且，設置有一臺上位控制器(上級控制器)4。其中，上位控制器4也不必須配置在計算機室內，還可以設置在計算機室外(例如鄰接的機械室等)。此外，有時也將上述局部單元空調區域稱為局部區域。此外，在圖中沒有上述製冷劑泵單元2的「2」，但是對於上述2a.2b.2c不特別區別地進行說明的情況下記作「2」。這對於上述通道控制器3和後述的機器通信線5、製冷劑往路管21、製冷劑返路管22、開閉閥25、26、27、28也同樣。
此處，例如用設置在局部單元空調區域A內的多臺局部空調機1，對該局部區域A的空間進行冷卻(供給冷氣)，對在該局部區域A內的機架列的各計算機收納架內所收納的信息處理裝置等進行冷卻。此外，對於局部單元空調區域A，設置有一臺製冷劑泵單元2a和一臺通道控制器3a。製冷劑泵單元2a通過未圖示的製冷劑配管對上述局部區域A內的多臺局部空調機I供給製冷劑，通道控制器3a管理、控制局部區域A的多臺局部空調機I和製冷劑泵單元2a。其中，同樣地對於局部單元空調區域B，設置有製冷劑泵單元2b和通道控制器3b。對於局部單元空調區域C，設置有製冷劑泵單元2c和通道控制器3c。按各局部單元空調區域A、B、C的每個，與上述局部區域對應的 通道控制器3管理、控制與上述局部區域對應的製冷劑泵單元2和多臺局部空調機I。該管理、控制處理自身，是現存的處理，例如如後所述，基於來自上位控制器4的指令/設定等控制自身的管理下的各局部空調機1，定期地收集、存儲這些各局部空調機I的狀態數據，控制自身的管理下的製冷劑泵單元2的泵轉速等，進行自身的管理下的製冷劑泵單元2的正常/異常的檢查等。此外，雖然沒有特別詳細圖示，但製冷劑泵單元2包括用冷卻液對從各局部空調機I返回的製冷劑進行冷卻的冷凝器、和將用冷凝器冷卻後的製冷劑在配管上進行壓送的製冷劑泵 逆變器等。此外，通道控制器3與各局部空調機I的通信，通過圖示的機器通信線5 (5a、5b、5c ;RS485等)進行。例如，管理局部區域A的冷卻系統的通道控制器3a，能夠通過圖示的機器通信線5a與局部區域A內的各局部空調機I通信。對於通道控制器3b、3c也是大致相同的。其中，雖然沒有特別圖示/說明，但是在各局部空調機I內具備小型的控制器(稱為局部控制器)，各局部控制器與機器通信線5連接，通道控制器3與各局部控制器進行通信。通道控制器3與上位控制器4的通信，通過圖示的通信線6 (Ethernet (註冊商標)，以下相同)進行。此外，此處通道控制器3與製冷劑泵單元2是一體型的，因此通道控制器3-製冷劑泵單元2之間能夠不經過通信線而直接發送接收信號。此外，圖I等中，對於製冷劑配管沒有特別圖示，但是之後對製冷劑配管的結構圖進行圖示說明。此處進行簡單說明，對於各局部單元空調區域A、B、C的每一個，分別設置用於從一臺製冷劑泵單元2對上述局部區域內的多臺局部空調機I供給/回收製冷劑的製冷劑配管。由此，例如，對於局部單元空調區域A的多臺局部空調機1，用上述製冷劑泵單元2a通過該局部區域A用的製冷劑配管(未圖示)供給製冷劑等。此外，對於各計算機收納架(機架列)和信息處理裝置等，不特別圖示。以上的說明可以視為對於圖I的結構中與現有技術大致相同的結構、控制的說明。如上所述，作為本說明的系統的前提的結構，是具備多個冷卻系統、由上位控制器4管理這些多個冷卻系統的系統結構。但是，這只是一例，並不限定於這樣的前提，例如也可以僅有一個冷卻系統，也可以是沒有上位控制器4的結構。其中，上述「冷卻系統」，是對於上述每個局部區域為了對該局部區域局部地進行冷卻而設置的結構，從而，各「冷卻系統」包括多臺局部空調機I、一臺製冷劑泵單元2、一臺通道控制器3和製冷劑配管等的結構。此外，以下說明中，例如也將與局部區域A對應的「冷卻系統」記作「冷卻系統A」。
此處，本結構中在上述與現有技術大致相同的結構之外，還具備冗餘化結構。SP，如圖I所示，還具有冗餘控制器10和製冷劑泵單元11。此外，雖然圖I中沒有表示，但是如之後圖示，還具備冗餘用的製冷劑配管和開閉閥。這些冗餘化結構在本例中是在上述多個「冷卻系統」中共有的結構，上述多個「冷卻系統」的某一個中發生了異常的情況下(泵或者控制器的異常)，通過代替而運轉、使用。其中，上述冗餘化結構，狹義上指的是「冗餘控制器10+製冷劑泵單元11 」，廣義上還包括冗餘用的製冷劑配管和開閉閥。其中，本例中冗餘化結構在三個「冷卻系統」中共有，但是不限於本例，也可以在兩個或四個以上的「冷卻系統」中共有，或者也可以不是對多個，而是對每一個「冷卻系統」都設置冗餘化結構。但是，冗餘化結構在多個「冷卻系統」中共有在成本方面有利而優選。此處，本方法的情況下，「冷卻系統」的異常指的是製冷劑泵單元2的異常或者通道控制器3的異常。因此，例如「冷卻系統A」的異常，指的是製冷劑泵單元2a或者通道控制器3a的異常。 在現有技術中也公開了用於應對製冷劑泵單元2的異常的製冷劑泵的冗餘化結構，但本方法中除此之外還使控制器為冗餘化結構。因此，對於現有技術中不能夠應對的通道控制器3的故障，也能夠應對。現有技術中，即使通道控制器3存在異常也不能夠應對。例如即使製冷劑泵單元2正常，但是通道控制器3故障的情況下，對局部空調機I的製冷劑供給也會停止。因此，對於防止上述問題(伺服器裝置的故障、導致數據消失)並不充分。對此，本方法中，能夠充分地防止這樣的問題。此外，以下說明中，有時也將上述各製冷劑泵單元2稱為「常用泵2」，將上述通道控制器3稱為「常用控制器3」，將上述製冷泵單元11稱為「待機泵11」。製冷劑泵單元11，其結構本身與製冷劑泵單元2相同，可以視為預備的製冷劑泵單元2。本方法中，冗餘控制器10監視冷卻的關鍵部分的各常用泵2 (2a、2b、2c)的異常和控制這些常用泵2的各通道控制器3 (3a、3b、3c)的異常，在任何部分中有異常的情況下切換為冗餘化結構(冗餘控制器10和待機泵11)進行替代運轉。詳情之後敘述。冗餘控制器10與上述通信線6連接，能夠通過通信線6與上位控制器4、各通道控制器3a、3b、3c通信。此外,冗餘控制器10與上述各機器通信線5a、5b、5c連接，能夠檢測(監視)在上述各機器通信線5a、5b、5c上流過的信號的有無等。此處，圖2中，表示圖I的結構中的(圖I中未圖示的)製冷劑配管的結構例。圖2中，表示製冷劑配管和與製冷劑配管相關的結構。因此，如圖所示，省略了上述控制器3、4、10等，表不了上述常用慄2a、2b、2c、待機慄11、各局部空調機I等。首先，在圖2的結構中，說明與現有結構大致相同的部分。如上所述，對於各「冷卻系統」的每一個設置有製冷劑配管，該製冷劑配管，在各局部區域的每一個中，包括用於從與上述局部區域對應的製冷劑泵單元2向上述局部區域內的各局部空調機I供給製冷劑的製冷劑往路管21、和用於使對上述各局部空調機I供給後的製冷劑返回(回收)到製冷劑泵單元2的製冷劑返路管22。例如，以局部單元空調區域A為例，包括用於從製冷劑泵單元2a向局部區域A內的各局部空調機I供給製冷劑的製冷劑往路管21a、和用於使對局部區域A內的各局部空調機I供給後的製冷劑返回製冷劑泵單元2a的製冷劑返路管22a。
關於其他區域B、C也大致餐廳，設置有圖示的製冷劑往路管21b與製冷劑返路管22b、製冷劑往路管21c與製冷劑返路管22c。然後，本結構中，對於上述已存的結構，還新設置有上述製冷劑泵單元11、能夠從該待機泵11向任意局部區域的各局部空調機I供給製冷劑的冗餘製冷劑往路管23、用於使對任意局部區域的各局部空調機I供給後的製冷劑返回製冷劑泵單元11的冗餘製冷劑返路管24。進而，在這些新設的配管23、24上、和上述已存的配管21、22上，設置有開閉閥25、26、27、28。冗餘製冷劑往路管23，如圖所示，其一端與製冷劑泵單元11連接，並且其另一端在中途分支為三路，這三路的各分支管分別與上述製冷劑往路管21a、21b、21c的任一個連接。此外，在各分支管上設置有開閉閥27(27a、27b、27c)。例如如圖所不,在各分支管與各 製冷劑往路管21a、21b、21c的連接地方之前，設置有開閉閥27a、27b、27c。此外，在各製冷劑往路管21a、21b、21c上，也如圖所示在上述連接地方之前，設置有開閉閥25 (25a、25b、25c)。冗餘製冷劑返路管24也同樣，如圖所示其一端與製冷劑泵單元11連接，並且其另一端在中途分支為三路，這三路的各分支管分別與上述製冷劑返路管22a、22b、22c的任一個連接。此外，在各分支管上設置有開閉閥28(28a、28b、28c)。例如如圖所示，在各分支管與各製冷劑返路管22a、22b、22c的連接地方之前，設置有開閉閥28a、28b、28c。此外，在各製冷劑返路管22a、22b、22c上，也如圖所示在上述連接地方之後，設置有開閉閥26 (26a、26b、26c)。然後，通常運行使用時，使開閉閥25a、25b、25c和開閉閥26a、26b、26c全部為「開」狀態，使開閉閥27a、27b、27c和開閉閥28a、28b、28c全部為「閉」狀態。然後，在三個「冷卻系統」的某一個發生了異常的情況下，將存在該異常的「冷卻系統」的開閉閥25和開閉閥26切換為「閉」狀態，並且將對應的開閉閥27和開閉閥28切換為「開」狀態。由此，對於上述存在該異常的「冷卻系統」，能夠用上述冗餘化結構進行替代運轉。例如，在「冷卻系統A」中有異常的情況下(製冷劑泵單元2a或者通道控制器3a發生了故障的情況下)，將開閉閥25a和開閉閥26a切換為「閉」狀態，並且將開閉閥27a和開閉閥28a切換為「開」狀態。由此，從製冷劑泵單元11通過冗餘製冷劑往路管23和製冷劑往路管21a的一部分對局部區域A的各局部空調機I供給製冷劑。同樣，對上述局部區域A的各局部空調機I供給後的製冷劑，通過製冷劑返路管22a的一部分和冗餘製冷劑返路管24，返回製冷劑泵單元11。即，對於存在了異常的「冷卻系統A」，用上述冗餘化結構(冗餘控制器10+製冷劑泵單元11)代替製冷劑泵單元2a和通道控制器3a進行替代運轉，能夠對該局部區域A的各局部空調機I供給製冷劑。此外，在代替後，上述冗餘化結構還進行上述局部區域A的各局部空調機I的管理、控制(接收運轉指令、發送運轉指示、收集狀態等)等。以下，參照圖3、圖4，說明上述圖I、圖2所示的系統中的控制處理。圖3是系統整體的動作序列圖。圖4是冗餘控制器10的處理流程圖。其中，冗餘控制器10、通道控制器3、上位控制器4，具有此處沒有特別圖示的CPU、存儲器、通信接口等，存儲器中預先保存了規定的應用程式。該應用程式，在冗餘控制器10、通道控制器3、上位控制器4中分別不同，但是各控制器IO、3、4，通過各CPU分別讀取、執行自身的存儲器中保存的應用程式，來進行例如圖3所示的動作處理。此外，關於冗餘控制器10，進行圖4的處理流程圖的處理動作。圖3中，上位控制器4定期地或者在任意時刻，對任意的通道控制器3通過通信線6發送任意的運轉指令。接收了該運轉指令的通道控制器3，對應該運轉指令自身進行管理的局部空調機1，通過機器通信線5發送運轉指示。這些運轉指令、運轉指示的內容(此處並不特別有關)不特別說明，例如是設定溫度、風量等。局部空調機I對應該運轉指示地返回規定的響應(response)(正常/異常0K/NG等)。此外，各通道控制器3(3a、3b、3c)，例如定期地收集自身管理的各局部空調機I的狀態數據。如圖3所示，通道控制器3通過機器通信線5對局部空調機I發送規定的命令(狀態詢問1)，局部空調機I對應該命令返回規定的回覆P (自身的狀態數據等)。該回復P中，例如包括局部空調機I的現在的狀態(status)(正常/異常等)和傳感器計測值(現在 溫度等)等數據。此外，雖然沒有特別圖示，但通道控制器3還可以進行將接收到的回覆P的數據通過通信線6通知到上位控制器4的處理。此外，圖3中僅表示了一個局部空調機1，但如上所述每個局部區域中存在多個局部空調機1，所以雖然沒有特別圖示，但是上述的通道控制器3-局部空調機I之間的通信(運轉指示、狀態詢問I、回復P等)，是對於所有局部空調機I分別進行的。同樣的，圖3中僅表示了一個通道控制器3，但本例中存在多個通道控制器3 (本例中為三臺)，所以雖然沒有特別圖示，但上述的通道控制器3-冗餘控制器10之間的通信(狀態詢問2、回復Q等)、和通道控制器3-上位控制器4之間的通信(運轉指令等)，是對於所有通道控制器3分別進行的。此外，以上動作可以認為是已存的動作。然後，本系統中，新設置了上述冗餘控制器10，追加了與冗餘控制器10相關的圖示的動作。即，冗餘控制器10例如定期地對各通道控制器3 (3a、3b、3c)通過通信線6發送圖示的狀態詢問2。接收了該狀態詢問2的通道控制器3，對冗餘控制器10返回規定的回覆Q。此處，回復Q中，包括該通道控制器3的狀態信息，該狀態信息中包括該通道控制器3管理的製冷劑泵單元2的狀態信息(正常/異常等)。其中，回復Q中還可以包括例如上述運轉指令的內容和管理下的各局部空調機I的當前的狀態等。此外，冗餘控制器10隨時監視各機器通信線5a、5b、5c，檢測機器通信線5a、5b、5c上有無信號。在發送接收上述圖3所示的運轉指示、響應(正常/異常0K/NG等)、狀態詢問2、回復Q等時，檢測為有信號。其中，並不了解這些發送接收的數據的內容。此外，狀態詢問2和回復Q的發送接收定期地進行，從而一定時間以上(例如5秒以上)機器通信線5上沒有信號的狀態，至少在通道控制器3正常的情況下是不會發生的。因此，冗餘控制器10在機器通信線5上沒有信號的狀態持續一定時間以上(例如5秒以上)的情況下，判定為沒有信號。接著，對圖4的冗餘控制器10的處理流程圖進行說明。圖4中，冗餘控制器10通常時，首先隨時執行製冷劑泵單元11的待機運轉控制(步驟SI)。此外，雖然未圖示，但是隨時監視上述機器通信線5a、5b、5c，存儲監視結果(有無信號)。例如，如上所述，如果規定時間以上沒有檢測到信號，則判定、存儲「無信號」，如果檢測到信號，則判定、存儲「有信號」。然後，定期地進行對各通道控制器3的上述狀態詢問2的發送(步驟S2)，判定是否通信正常(OK)(步驟S3)。對於狀態詢問2有上述回復Q的情況下判定為通信正常(OK)(步驟S3，是)並轉移到步驟S4。另一方面，在沒有上述回復Q的情況下判定為通信異常(NG)(步驟S3，否)並轉移到步驟S6。步驟S4中，參照回復Q中包括的上述製冷劑泵單元2的狀態(status)信息(正常/異常等)，如果是「正常」(步驟S4，否)則返回步驟SI，如果是「異常」(步驟S4，是)則執行步驟S5的處理。步驟S5中，對該泵狀態為「異常」的回覆Q的發送源的通道控制器3發送「停止指令」，接著進行冗餘切換處理(步驟S5)。在後文中說明該冗餘切換處理，是用上述冗餘化結 構執行替代運轉的處理。此外，接收了上述「停止指令」的通道控制器3，停止所有控制處理。從而，停止與自身的管理下的常用泵2和局部空調機I的通信，也停止與上位控制器4的通信。另一方面，在判定為上述通信異常(NG)的情況下(步驟S3，否)，參照與成為該通信異常(NG)的通道控制器3相關的上述機器通信線5上的監視結果，在「有信號」的情況下視為監視正常(OK)(步驟S6，是)並執行步驟S9。另一方面，在「無信號」的情況下視為監視異常(NG)(步驟S6，否)並執行步驟S7、S8。此外，例如由於局部空調機I的故障等，雖然有狀態詢問I但沒有回覆P的情況下，檢測出了狀態詢問I的信號，因此是「有信號」。另一方面，在通道控制器3異常的情況下，即使局部空調機I正常，也沒有狀態詢問1，所以也沒有回覆P，所以是「無信號」。此外，判定為通道控制器3異常的情況下，基本上在通道控制器3故障時其製冷劑泵單元2自動停止，另外即使同時製冷劑泵單元2也故障也無法得知，因此不能採用冗餘控制器繼承製冷劑泵單元2的控制的方法。步驟S9中，例如將通知「通信線斷線」的警報，發送到例如上位控制器4。然後，返回步驟SI。即，該情況下，不進行如步驟S5和S8的冗餘切換處理，僅進行警報。然後，繼續圖4的處理。另一方面，進行如步驟S5和S8的冗餘切換處理的情況下，之後不進行圖4的處理(進行替代運轉處理)。步驟S7中，例如將通知「通道控制器3發生異常」的警報，發送到例如上位控制器4。步驟S8中，對於判定為發生異常的冷卻系統，進行與上述步驟S5同樣的冗餘切換處理。其中，步驟S5與步驟S8的不同在於步驟S5中如上所述對通道控制器3發送「停止指令」，但是步驟S8中因為通道控制器3中存在異常，所以即使發送「停止指令」也沒有意義，所以不進行「停止指令」的發送這一點。關於上述冗餘切換處理，在以下進行說明。上述步驟S5、步驟S8中的任意一個情況下，冗餘切換處理例如進行以下處理。冗餘控制器10首先進行製冷劑配管的開閉閥切換控制，使得利用待機泵11進行常用泵2或通道控制器3存在異常的冷卻系統的對各局部空調機I的製冷劑供給/回收。該開閉閥切換控制的具體例，在上述圖2中進行了說明，此外也在後述的圖5和圖6中進行說明，所以此處不說明。冗餘控制器10進而停止存在異常的製冷系統的通信線5上的監視處理。進而，開始代替存在異常的冷卻系統的通道控制器3進行該冷卻系統的各局部空調機I的管理、控制。即，通過通信線5，以固定周期收集存在異常的冷卻系統的各局部空調機I的運轉裝置，進行異常等的監視。此外，基於用步驟S2的處理取得的、從上位控制器4對存在異常的冷卻系統的通道控制器3的設定、運轉指示，控制存在異常的冷卻系統的各局部空調機I。進而，冗餘控制器10代替存在異常的冷卻系統的通道控制器3接收來自上位控制器4的新的設定、運轉指令，基於該新的設定、運轉指令，控制存在異常的冷卻系統的各局部空調機I。此外，為此，冗餘控制器10例如將任意的冷卻系統中的常用泵2或通道控制器3的異常發生，通過通信線6通知到上位控制器4。由此，上位控制器4將設定、運轉指令的 送信目標，從存在異常的冷卻系統的通道控制器3變更為冗餘控制器10。以上，說明了上述冗餘切換處理的具體例，但不限定於該具體例。這樣，用冗餘化結構(冗餘控制器10和待機泵11)代替存在異常的冷卻系統的通道控制器3和常用泵2執行存在異常的冷卻系統的各局部空調機I的管理控制(製冷劑供給、動作指示、狀態數據收集)(進行替代運轉)。通過設置冗餘化結構(冗餘控制器10和待機泵11)，不僅能夠應付(對應)常用泵2的異常，也能夠應付(對應)通道控制器3的異常。然後，通過與異常發生對應地進行替代運轉，能夠使製冷劑供給不會停止而是繼續。由此，能夠使局部單元空調區域的溫度保持正常，不會冷卻不足，從而能夠防止區域內的信息處理裝置等的故障和數據消失的事態。此外，能夠判別異常是常用泵2的異常、還是通道控制器3的異常、還是單純的通信異常，能夠執行與判別結果相應的適當的對應處理。關於與上述處理相應的系統動作，以下參照圖I、圖5、圖6進行說明。首先，已經參照圖I說明了系統結構，以下參照圖I說明正常時的系統動作。此外，之後參照圖5說明製冷劑泵單元2存在異常的情況下的系統動作，參照圖6說明通道控制器3存在異常的情況下的系統動作。其中，以下說明中不逐一敘述，如以上所述，通道控制器3-上位控制器4之間的通信、冗餘控制器10-上位控制器4之間的通信、冗餘控制器10-通道控制器3之間的通信，通過圖示的通信線6 (Ethernet (註冊商標)等)進行。此外，通道控制器3與各局部空調機I的通信(控制和數據收集)，通過圖示的機器通信線5 (5a,5b,5c ；RS485等)進行。此外，以下說明中的(2)、(2)』、(3)、(4)、(4)』是圖I、圖5、圖6的圖上表示的記號，為了易於說明而記載。(A)所有的局部區域中，通道控制器3和製冷劑泵單元2雙方都正常運轉並且沒有通信異常的情況下(參照圖I)(a)各通道控制器3接收來自上位控制器4的設定、運轉指令(2)，進行管理下的各局部空調機I的控制(4)(上述運轉指示等)。此外，控制自泵(=常用泵2)使其對管理下的各局部空調機I供給製冷劑。此外，各通道控制器3以固定周期收集管理下的各局部空調機I的運轉狀態等(4)(上述狀態詢問I和回復P)，進行異常等的監視。此外，各通道控制器3隨時檢查自泵(=常用泵2)的狀態(正常/異常)，存儲檢查結果。
(b)各局部空調機1，接收來自通道控制器3的設定、運轉指示(風量、吹出溫度、運轉、停止)(4)，進行風量控制和吹出溫度(製冷劑閥)控制，進行局部區域的局部空調運轉。(C)冗餘控制器10定期地與各通道控制器3a 3c通信(3)，取得、存儲各通道控制器3從上位控制器4接收的設定、運轉指令內容、管理下的各局部空調機I的運轉狀態、其自泵(=常用泵2)的狀態(正常/異常)等通道控制器3的控制狀態數據(上述狀態詢問2和回復Q)。此外，冗餘控制器10在對各通道控制器3進行的用於固定周期收集各局部空調機I的運轉狀態的通信(4 )通過監視(4 )』進行監視的同時，使自泵(=待機泵11)待機運轉。本例如上所述是正常情況的例子，所以圖4的處理中，反覆執行步驟SI —步驟S2 —步驟S3中是一步驟S4中否。其中，(a)中運轉指示是上位控制器4 —通道控制器3 (2)，但也可以是上位控制 器4—通道控制器3 (2)和冗餘控制器10 (2)』。(B)因為常用泵的異常而切換(以常用泵2a的故障為例；參照圖5)本例中，通道控制器3a檢測自泵(=常用泵2a)的製冷劑水平異常和INV(逆變器)異常等異常(由此，通道控制器3a例如使常用泵2a停止運轉並且使警報0N。此外，上述回復Q中包括常用泵2a的異常檢測信息)。本例的情況下，冗餘控制器10通過與通道控制器3a的通信(3)(上述狀態詢問2和回復Q)，識別通道控制器3a的常用泵2a的異常(上述步驟S4中是的判定)。識別了異常的冗餘控制器10，執行上述步驟S5的處理。即，首先，對通道控制器3a發送停止指示(3)，使其停止對局部空調機I的運轉指示/狀態收集處理(4)。進而，進行製冷劑配管的開閉閥切換控制(停止從通道控制器3a的異常泵2a的製冷劑供給)，使得對局部區域A的各局部空調機I從待機泵11供給製冷劑。S卩，圖2中，將開閉閥25a和開閉閥26a切換為「閉」狀態，並且將開閉閥27a和開閉閥28a切換為「開」狀態。由此，從待機泵11通過冗餘製冷劑往路管23和製冷劑往路管21a的一部分對局部區域A的各局部空調機I供給製冷劑。同樣，對上述局部區域A的各局部空調機I供給後的製冷劑，通過製冷劑返路管22a的一部分和冗餘製冷劑返路管24，返回待機泵11。冗餘控制器10，在待機運轉中通過步驟S2的處理事先取得、管理各通道控制器3的設定信息和動作狀態等，由此在切換時，繼承該設定和動作，停止對局部區域A的各局部空調機I的監視(4)』，開始運轉指示/狀態收集處理(與(4)同樣的處理)，控制各局部空調機I。此外，切換後的來自上位控制器4的設定、運轉指令，由冗餘控制器10代替通道控制器3a接收(2)』。然後，與該運轉指令等相應地對局部區域A的各局部空調機I發出運轉指
/Jn o以上，通過對於局部區域A切換為使用冗餘化結構的替代運轉，與局部區域A相關的控制從利用圖5中下側的虛線包圍的結構切換為利用圖中上側的虛線包圍的結構而進行。這樣，即使常用泵2a發生異常，也能夠使局部單元空調區域A的溫度保持正常。當然，這不限於常用泵2a，在其他常用泵2b、2c故障的情況下也同樣。(C)因為通道控制器3自身的異常而切換(以通道控制器3b的異常為例；參照圖6)冗餘控制器10在與通道控制器3b的通信(3)(上述狀態詢問2和回復Q)中檢測到不能通信(步驟S3，否)，並且在通道控制器3b與其管理下的各局部空調機I的通信(機器通信線5b上的通信)的監視(4)』處理中檢測到無通信的情況下(步驟S6，否)，判定為通道控制器3b自身異常。其中，圖6所示的兩處的X標記，表示上述的不能通信和檢測到無通f目。識別了通道控制器3b異常的冗餘控制器10，進行製冷劑配管的開閉閥切換控制(停止從通道控制器3b的常用泵2b供給製冷劑)，使得對局部區域B的各局部空調機I從待機泵11供給製冷劑。S卩，圖2中，將開閉閥25b和開閉閥26b切換為「閉」狀態，並且將 開閉閥27b和開閉閥28b切換為「開」狀態。由此，從待機泵11通過冗餘製冷劑往路管23和製冷劑往路管21b的一部分對局部區域B的各局部空調機I供給製冷劑。同樣，對上述局部區域B的各局部空調機I供給後的製冷劑，通過製冷劑返路管22b的一部分和冗餘製冷劑返路管24，返回待機泵11。冗餘控制器10，在待機運轉中事先取得、管理各通道控制器3a 3c的設定信息和動作狀態等，因此在切換時繼承與局部區域B相關的設定和動作，停止對局部空調機I的監視(4)』，開始運轉指示/狀態收集處理(與(4)同樣的處理)，控制局部區域B的各局部空調機I。切換後的來自上位控制器4的設定、運轉指令，由冗餘控制器10代替通道控制器3b接收(2)』。然後，與該運轉指令等相應地對局部區域B的各局部空調機I發出運轉指示。以上，通過對於局部區域B切換為使用冗餘化結構的替代運轉，與局部區域B相關的控制從利用圖6中下側的虛線包圍的結構切換為利用圖中上側的虛線包圍的結構而進行。這樣，即使通道控制器3b發生異常，也能夠使局部單元空調區域B的溫度保持正常。當然，在其他通道控制器3a、3c發生了異常的情況下也同樣。(D)冗餘控制器10與通道控制器3之間的Ethernet (註冊商標)通信異常(以與通道控制器3c相關的通信異常為例；未圖示)本例中，沒有特別圖示，但是例如參照圖I等用上述記號(2) (4)』進行說明。冗餘控制器10在與通道控制器3c的通信(3)中檢測到通信異常(不能通信)(步驟S3，否)，但是通道控制器3c與其局部空調機I之間的通信的監視(4)』正常(有信號)的情況下(步驟S6，是)，判定通信(3)中的通信異常是線纜斷裂等原因引起的，發出警報但是不進行對冗餘化結構的運轉切換(步驟S9)。如圖4中說明，這樣的情況下，不進行對冗餘化結構(控制器10和待機泵11)的運轉切換。由此，通道控制器3c和其常用泵2c繼續工作。但是，這樣的狀態下通道控制器3c不能夠從上位控制器4接收新的設定/運轉指示，也不能夠從通道控制器3c對上位控制器4發送數據(管理下的各局部空調機I的狀態數據等)。由此，保持該狀態運行並不適當。因此，需要如上述步驟S9所述發出警報(例如用上位控制器4或者冗餘控制器10發出警報等)，使例如作業人員等執行對通信線6上的通信異常的對應。
此外，該情況下，冗餘控制器10和待機泵11對於局部控制器C不進行替代運轉，在上述步驟S9的處理後返回步驟SI，繼續圖4的處理，因此之後在通道控制器3a和3b或者常用泵2a和2b中發生了異常的情況下，能夠進行替代運轉。進而，由於高可靠性能夠實現通信線路的二重化，在檢測出線路異常時切換為待機線路繼續處理。圖7中表示冗餘控制器的結構、功能塊圖。圖7中，冗餘控制器10具有通信接口 101、存儲器102、0 ~10^等運算處理器103、輸入輸出接口 104等。通信接口 101是與上述通信線6連接，用於通過通信線6與各通道控制器3和上位控制器4進行通信的通信模塊。此外，通信接口 101也具有與機器通信線5連接的結構，能夠檢測在機器通信線5上流通的信號的有無。 輸入輸出接口 104是與待機泵11連接，是用於輸入輸出控制待機泵11用的信號的結構。通過與上述各通道控制器3和上位控制器4的通信而得到的數據保存在存儲器102中。此外，在存儲器102中預先保存了規定的應用程式，運算處理器103通過讀取、執行該應用程式，由此實現圖示的各種處理功能部的處理。S卩，運算處理器103具備監視部111、狀態判別部112、異常判定部113、冗餘切換部114。監視部111監視通道控制器3與各局部空調機I通信用的上述機器通信線5上的信號的有無。然後，將監視結果(信號的有無)保存在存儲器102中。狀態判別部112通過通信線6與各通道控制器3進行通信，判定能否通信，在能夠通信的情況下至少取得常用泵2的正常/異常狀態。如上所述，回復Q中包括常用泵2的正常/異常狀態數據，所以只要不是不能通信就能夠取得常用泵2的正常/異常狀態。異常判定部113基於機器通信線5上的信號的有無、與通道控制器3能否通信、能夠通信的情況下的常用泵2的正常/異常狀態，進行常用泵2、通道控制器3的異常判定。特別判定是正常、還是單純的通信異常、還是常用泵2異常、還是通道控制器3異常。該判定如上所述，通過與通道控制器3能夠通信時取得的常用泵2的正常/異常狀態數據，能夠識別常用泵2正常還是異常。此外，與通道控制器3不能通信的情況下，如果機器通信線5上沒有信號則判定為通道控制器3異常，如果機器通信線5上有信號則判定為單純的通信異常(通信線6斷線等)。除此之外的情況判定為正常。冗餘切換部114在利用上述異常判定部113判定為常用泵2異常或者通道控制器3異常的情況下，執行用待機泵11代替常用泵2對存在異常的冷卻系統的多臺局部空調機I供給製冷劑、並且用冗餘控制器10代替通道控制器3管理控制上述多臺局部空調機和待機泵11的切換處理。該切換處理是上述開閉閥的開閉切換處理等。此外，在常用泵2異常的情況下還包括發送上述停止指令等。其中，通道控制器3在硬體上也是與上述圖7大致相同的結構。但是，輸入輸出接口 104的連接目標是常用泵2，且在存儲器102中保存的應用程式與冗餘控制器10不同。從而，通過運算處理器103讀取、執行在存儲器102中保存的應用程式來實現的各種處理功能，與上述符號111 114的處理功能不同。但是，通道控制器3的情況下，幾乎都是已存的處理功能，只是增加了對於上述狀態詢問2生成、發送上述回復Q的處理，所以此處不特別進行圖示、說明。對於上位控制器4也大致同樣，此處不特別進行圖示、說明。如以上說明，本方法中，首先作為冗餘化結構，不是如現有技術僅設置冗餘用的預備的泵，而是設置「冗餘控制器10+待機泵11」。然後，冗餘控制器10在待機中不僅監視常用泵2的異常，還監視通道控制器3的異常。監視通道控制器3的上位(上級)和下位(下級)的各通信狀態，在上級和下級雙方都異常的情況下判定通道控制器3自身異常，切換為使用冗餘化結構(冗餘控制器10+待機泵11)的替代運轉。其中，「上級」的通信指的是通過通信線6與各通道控制器3的通信。
此外，對應進行圖4的處理，冗餘控制器10通過與機器通信線5不同的通信線6與各通道控制器3進行通信，判定能否通信，能夠通信的情況下進行常用泵2的狀態(正常/異常)的取得即可，在該意義上不一定需要上位控制器4。沒有上位控制器4的情況下，當然沒有上述與上位控制器4的通信處理，各通道控制器3例如獨自地控制自己管理下的局部空調機I和常用泵2，但是冗餘控制器10用步驟S2的處理，不僅能夠取得常用泵2的狀態，還能夠取得當前的控制內容，因此在發生異常時能夠原樣繼承控制。此外，通常通道控制器3以固定周期收集下位(下級)的各局部空調機I的運轉狀態，對於該收集用的通信是否中斷而成為無通信的狀態進行監視。在IDC內的局部空調系統中，在常用結構的「通道控制器+常用泵」之外配置冗餘化結構的「冗餘控制器+待機泵」，冗餘側監視常用側的運轉狀態。此時，不僅監視常用泵，也監視通道控制器自身的異常，如果存在異常則切換為冗餘化結構，由此不僅對應泵的異常，也對應控制器的異常，在檢測到異常時切換為冗餘化結構，由此能夠可靠地使局部單元空調區域的溫度保持正常。本發明的計算機室空調系統，通過其冗餘控制器等，不僅對應製冷劑泵異常，也對應控制器異常，能夠使製冷劑供給不停止而是繼續，能夠使局部區域的溫度保持正常，不會冷卻不足，從而能夠防止信息處理裝置等的故障和數據消失的事態。
權利要求
1.一種計算機室空調系統，其與計算機室內的任意的局部區域對應地具備多臺局部空調機、對所述多臺局部空調機供給製冷劑的製冷劑泵單元和管理控制所述多臺局部空調機和製冷劑泵單元的常用控制器，所述計算機室空調系統的特徵在於 具備冗餘控制器和作為預備的製冷劑泵單元的待機泵， 所述冗餘控制器包括 監視單元，其監視用於所述常用控制器與各局部空調機通信的第一通信線上的信號的有無； 狀態判別單元，其通過第二通信線與所述常用控制器進行通信，判定能否通信，在能夠通信的情況下至少取得所述製冷劑泵單元的正常/異常狀態； 異常判定單元，其基於所述第一通信線上有無信號、能否與常用控制器通信、和能夠通信的情況下的所述製冷劑泵單元的正常/異常狀態，進行所述製冷劑泵單元和所述常用控制器的異常判定；和 冗餘切換單元，其在所述異常判定單元判定為發生了所述製冷劑泵單元異常或者所述常用控制器異常的情況下，執行用於用所述待機泵代替所述製冷劑泵單元對所述多臺局部空調機供給製冷劑、並且用冗餘控制器代替所述常用控制器管理控制所述多臺局部空調機和所述待機泵的切換處理。
2.如權利要求I所述的計算機室空調系統，其特徵在於 所述異常判定單元，基於所述第一通信線上有無信號、能否與常用控制器通信、以及能夠通信的情況下的所述製冷劑泵單元的正常/異常狀態，判定是正常、還是單純的通信異常、還是所述製冷劑泵單元異常、還是所述常用控制器異常。
3.如權利要求2所述的計算機室空調系統，其特徵在於 所述異常判定單元，在與所述常用控制器不能通信並且所述第一通信線上沒有信號的情況下判定為所述常用控制器異常，在與所述常用控制器不能通信並且所述第一通信線上有信號的情況下判定為所述單純的通信異常。
4.如權利要求2或3所述的計算機室空調系統，其特徵在於 所述異常判定單元，在與所述常用控制器能夠通信、所述取得的所述製冷劑泵單元的正常/異常狀態是異常狀態的情況下，判定為所述製冷劑泵單元異常。
5.如權利要求2 4中任意一項所述的計算機室空調系統，其特徵在於 所述局部區域存在多個，與該多個局部區域分別對應地設置包括所述多臺局部空調機、所述製冷劑泵單元和所述常用控制器的冷卻系統， 在多個所述冷卻系統的任意個冷卻系統中存在所述製冷劑泵單元異常或者所述常用控制器異常的情況下，對於存在所述異常的冷卻系統進行使用所述冗餘控制器和所述待機泵的替代運轉。
6.一種計算機室空調系統的冗餘控制器，所述計算機室空調系統與計算機室內的任意的局部區域對應地具備多臺局部空調機、對所述多臺局部空調機供給製冷劑的製冷劑泵單元和管理控制所述多臺局部空調機和製冷劑泵單元的常用控制器，所述計算機室空調系統的冗餘控制器的特徵在於，包括 監視單元，其監視用於所述常用控制器與各局部空調機通信的第一通信線上的信號的有無；狀態判別單元，其通過第二通信線與所述常用控制器進行通信，判定能否通信，在能夠通信的情況下至少取得所述製冷劑泵單元的正常/異常狀態； 異常判定單元，其基於所述第一通信線上有無信號、能否與常用控制器通信、和能夠通信的情 況下的所述製冷劑泵單元的正常/異常狀態，進行所述製冷劑泵單元和所述常用控制器的異常判定；和 冗餘切換單元，其在所述異常判定單元判定為發生了所述製冷劑泵單元異常或者所述常用控制器異常的情況下，執行用於用預備的待機泵代替所述製冷劑泵單元對所述多臺局部空調機供給製冷劑、並且用冗餘控制器代替所述常用控制器管理控制所述多臺局部空調機和所述待機泵的切換處理。
全文摘要
設置冗餘控制器(10)和預備的製冷劑泵單元(11)。冗餘控制器(10)監視各通道控制器(3a～3c)、各製冷劑泵單元(2a～2c)的狀態，檢測到異常的情況下，切換到使用自身控制器(10)和製冷劑泵單元(11)的替代運轉。
文檔編號H05K7/20GK102971588SQ20118002617
公開日2013年3月13日 申請日期2011年5月26日 優先權日2010年5月27日
發明者嶋崎優子, 坂井一博, 水村信次 申請人:富士電機株式會社