CN107165849A - 一种基于冗余控制策略的服务器机箱风扇控制方法 - Google Patents

一种基于冗余控制策略的服务器机箱风扇控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于冗余控制策略的服务器机箱风扇控制方法。本发明所述基于冗余控制策略的服务器机箱风扇控制方法，首先确定机箱风扇的型号，通过实验或其手册得出覆盖风扇运转全部范围的转速数值与PWM数值采样表，并设定合理的风扇测速故障下限阈值；进行风扇转速控制之前首先进行风扇测速的故障诊断，如果风扇测速正常，使用PID进行风扇转速的闭环控制，并更新或增加PID输出的PWM数值和实际转速，实时更新优化查询表；如果风扇测速故障，通过查阅查询表进行风扇转速的开环控制。

Description

一种基于冗余控制策略的服务器机箱风扇控制方法
技术领域
本发明涉及一种基于冗余控制策略的服务器机箱风扇控制方法，属于服务器机箱风扇控制的技术领域。
背景技术
服务器正常运行期间往往会产生大量热量，散热系统能够确保服务器始终工作在运行温度范围内，确保设备的安全和稳定。冷却风扇以其低成本、高可靠性以及寿命长的特点广泛应用于服务器的散热系统。服务器主机上的冷却风扇按照冷却对象的不同可以分为CPU风扇、显卡风扇和机箱风扇等。机箱风扇处在其他风扇出风通路的下游，负责将整机内的热量通过设计的风道送出机箱。
服务器中通常会设置多个机箱风扇，它们并排安插在风扇电路基板上，通过基板实现对风扇的供电、调速和测速。通过IPMI登录服务器的远程控制界面即可看到风扇的运转信息。
目前对于服务器机箱风扇的控制策略一般是通过读取机箱内的传感器获取实时温度，然后与设定温度计算差值，依据差值设定机箱风扇运转于设定值，以保证机箱内的温度处于设定范围内。一般而言，风扇转速的控制为闭环控制，通过读取风扇的测速脉冲信号计算出风扇的实时转速，与设定转速计算差值，根据差值得出控制风扇的PWM数值，实现对风扇设定转速的跟踪。
上述风扇控制策略是以风扇正常运行为前提的，但是当风扇的测速机构出现故障时，受风扇闭环控制策略的控制，风扇会全负荷运转，导致服务器机箱风扇控制运行期间出现较大的噪声和额外的功耗输出。
例如，中国专利公开号106681458A公开了一种PID风扇调控策略保护方法。本发明的PID风扇调控策略保护方法，设置CPU温度保护点，在PID调控策略中增加逻辑语句，当CPU温度低于温度保护点时，PID调控策略按照正常PID计算方法输出风扇PWM值，当CPU温度超过温度保护点时，PID调控策略对PWM值增加一个定量再输出给风扇，调控风扇的转速，实现避免CPU过温。该发明的根据实际情况调控风扇的PWM值，提高散热能力，从而避免CPU过温。上述调控机制就是以测速机构工作正常为前提的，一旦测速机构出现问题，上述调控机构将无法正常运行。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于冗余控制策略的服务器机箱风扇控制方法。
发明概述：
本发明所述基于冗余控制策略的服务器机箱风扇控制方法，首先确定机箱风扇的型号，通过实验或其手册得出覆盖风扇运转全部范围的转速数值与PWM数值采样表，并设定合理的风扇测速故障下限阈值；进行风扇转速控制之前首先进行风扇测速的故障诊断，如果风扇测速正常，使用PID进行风扇转速的闭环控制，并更新或增加PID输出的PWM数值和实际转速，实时更新优化查询表；如果风扇测速故障，通过查阅查询表进行风扇转速的开环控制。
本发明的技术方案为：
一种基于冗余控制策略的服务器机箱风扇控制方法，包括步骤如下：
1)风扇测速的故障诊断；设定风扇PWM数值，将速度比值p与设定的下限阈值进行对比，如果速度比值p小于下限阈值，判定风扇测速机构故障；所述速度比值p＝a/b；其中，a为实际测速值，b为理想转速值；其中，理想转速值通过查询表查询得到；所述查新表由PWM数值与理想转速值组成的键值对构成；为了确保测速故障诊断的正确性，通过预先设定的多组采样值(PWM数值和理想转速值组成的键值对)进行风扇测速故障的判断，通过设定风扇PWM数值为采样值，得出实际的测速值，与理想转速值进行比对，得出百分比，如果该数值小于设定的下限阈值则认为风扇测速故障。
2)风扇测速正常时的控制策略：当风扇测速正常时，风扇的控制策略为闭环控制；实时检测风扇的转速，得到与理想转速值b的差值，利用PID控制方式计算出控制风扇所需要的PWM数值，并更新查询表；
与传统的控制方式不同的是，在实现正常控制的策略的同时，还需要记录控制期间输出的PWM数值与实际得到的测速数值，将PWM数值与测试数值以键值对的形式记录(或更新)到控制系统的非易失存储介质中，更新查询表，供风扇测速故障时查询使用。
3)风扇测速故障时的控制策略：当风扇测速机构故障时，将风扇的控制策略为开环控制，将风扇PWM数值固定为设定的风扇PWM数值，进行风扇转速的控制。
一般情况下，当风扇测速失败时，服务器会持续增加PWM的控制信号来试图使风扇达到设定的转速，实际上风扇可能已经达到了设定的转速，由于风扇测速故障，控制器并不知道实际转速已经符合要求，从而使得风扇运转于最大转速，产生很大的噪声。而本发明中，如果判定测速机构故障，将风扇的控制改为开环控制，进行风扇转速的控制，避免上述问题。由于服务器机箱风扇的工作负载一般不会有太大波动，即使存在负载的变化，正常工作时也已经进行了采样值的更新(即查询表的更新)，因此，开环控制下的转速与实际的转速不会相差太大，避免了风扇测速故障时风扇全速运转的噪声和额外的功耗输出。
根据本发明优选的，最初的查询表通过查询手册得到或者通过实验测试得到；确定服务器机箱风扇的型号后，通过实验测试或是其手册得出覆盖风扇运转全部范围的转速数值与PWM数值采样表，即所述查询表。
进一步优选的，所述实验测试方法为，通过可调节直流电源、信号发生器和脉冲计数器对风扇的特性进行采样，获得风扇控制脉冲PWM数值与实际转速的采样表。
根据本发明优选的，所述步骤2)中的闭环控制通过PID控制软件实现。通过观察控制效果优化PID的调节参数可调整控制精度，根据控制准确度设定合理的故障诊断下限阈值。
根据本发明优选的，所述查询表存储在非易失存储介质的固定位置，所述下限阈值存储在查询表之后的位置。
根据本发明优选的，所述下限阈值为80％。
根据本发明优选的，所述查询表如下：
本发明的有益效果为：
1.本发明所述基于冗余控制策略的服务器机箱风扇控制方法，通过预设两种风扇控制策略来应对风扇测速正常和测速失败两种情况下的转速控制，提高风扇控制的容错性，保证在风扇测速故障的情况下依旧维持风扇的正常运转。
附图说明
图1为本发明所述基于冗余控制策略的服务器机箱风扇控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1
如图1所示。
一种基于冗余控制策略的服务器机箱风扇控制方法，包括步骤如下：
1)风扇测速的故障诊断；设定风扇PWM数值，将速度比值p与设定的下限阈值进行对比，如果速度比值p小于下限阈值，判定风扇测速机构故障；所述速度比值p＝a/b；其中，a为实际测速值，b为理想转速值；其中，理想转速值通过查询表查询得到；所述查新表由PWM数值与理想转速值组成的键值对构成；为了确保测速故障诊断的正确性，通过预先设定的多组采样值(PWM数值和理想转速值组成的键值对)进行风扇测速故障的判断，通过设定风扇PWM数值为采样值，得出实际的测速值，与理想转速值进行比对，得出百分比，如果该数值小于设定的下限阈值则认为风扇测速故障。
2)风扇测速正常时的控制策略：当风扇测速正常时，风扇的控制策略为闭环控制；实时检测风扇的转速，得到与理想转速值b的差值，利用PID控制方式计算出控制风扇所需要的PWM数值，并更新查询表；
与传统的控制方式不同的是，在实现正常控制的策略的同时，还需要记录控制期间输出的PWM数值与实际得到的测速数值，将PWM数值与测试数值以键值对的形式记录(或更新)到控制系统的非易失存储介质中，更新查询表，供风扇测速故障时查询使用。
3)风扇测速故障时的控制策略：当风扇测速机构故障时，将风扇的控制策略为开环控制，将风扇PWM数值固定为设定的风扇PWM数值，进行风扇转速的控制。
一般情况下，当风扇测速失败时，服务器会持续增加PWM的控制信号来试图使风扇达到设定的转速，实际上风扇可能已经达到了设定的转速，由于风扇测速故障，控制器并不知道实际转速已经符合要求，从而使得风扇运转于最大转速，产生很大的噪声。而本实施例中，如果判定测速机构故障，将风扇的控制改为开环控制，进行风扇转速的控制，避免上述问题。由于服务器机箱风扇的工作负载一般不会有太大波动，即使存在负载的变化，正常工作时也已经进行了采样值的更新(即查询表的更新)，因此，开环控制下的转速与实际的转速不会相差太大，避免了风扇测速故障时风扇全速运转的噪声和额外的功耗输出。
实施例2
如实施例1所述的基于冗余控制策略的服务器机箱风扇控制方法，所不同的是，最初的查询表通过查询手册得到或者通过实验测试得到；确定服务器机箱风扇的型号后，通过实验测试或是其手册得出覆盖风扇运转全部范围的转速数值与PWM数值采样表，即所述查询表。
实施例3
如实施例2所述的基于冗余控制策略的服务器机箱风扇控制方法，所不同的是，所述实验测试方法为，通过可调节直流电源、信号发生器和脉冲计数器对风扇的特性进行采样，获得风扇控制脉冲PWM数值与实际转速的采样表。
实施例4
如实施例1所述的基于冗余控制策略的服务器机箱风扇控制方法，所不同的是，所述步骤2)中的闭环控制通过PID控制软件实现。通过观察控制效果优化PID的调节参数可调整控制精度，根据控制准确度设定合理的故障诊断下限阈值。
实施例5
如实施例1所述的基于冗余控制策略的服务器机箱风扇控制方法，所不同的是，所述查询表存储在非易失存储介质的固定位置，所述下限阈值存储在查询表之后的位置。
实施例6
如实施例1所述的基于冗余控制策略的服务器机箱风扇控制方法，所不同的是，所述下限阈值为80％。
实施例7
如实施例1所述的基于冗余控制策略的服务器机箱风扇控制方法，所不同的是，所述查询表如下：

Claims (7)

1.一种基于冗余控制策略的服务器机箱风扇控制方法，其特征在于，包括步骤如下：
1)风扇测速的故障诊断；设定风扇PWM数值，将速度比值p与设定的下限阈值进行对比，如果速度比值p小于下限阈值，判定风扇测速机构故障；所述速度比值p＝a/b；其中，a为实际测速值，b为理想转速值；其中，理想转速值通过查询表查询得到；所述查新表由PWM数值与理想转速值组成的键值对构成；
2)风扇测速正常时的控制策略：当风扇测速正常时，风扇的控制策略为闭环控制；实时检测风扇的转速，得到与理想转速值b的差值，利用PID控制方式计算出控制风扇所需要的PWM数值，并更新查询表；
3)风扇测速故障时的控制策略：当风扇测速机构故障时，将风扇的控制策略为开环控制，将风扇PWM数值固定为设定的风扇PWM数值，进行风扇转速的控制。
2.根据权利要求1所述的基于冗余控制策略的服务器机箱风扇控制方法，其特征在于，最初的查询表通过查询手册得到或者通过实验测试得到；确定服务器机箱风扇的型号后，通过实验测试或是其手册得出覆盖风扇运转全部范围的转速数值与PWM数值采样表，即所述查询表。
3.根据权利要求1所述的基于冗余控制策略的服务器机箱风扇控制方法，其特征在于，所述实验测试方法为，通过可调节直流电源、信号发生器和脉冲计数器对风扇的特性进行采样，获得风扇控制脉冲PWM数值与实际转速的采样表。
4.根据权利要求1所述的基于冗余控制策略的服务器机箱风扇控制方法，其特征在于，所述步骤2)中的闭环控制通过PID控制软件实现。
5.根据权利要求1所述的基于冗余控制策略的服务器机箱风扇控制方法，其特征在于，所述查询表存储在非易失存储介质的固定位置，所述下限阈值存储在查询表之后的位置。
6.根据权利要求1所述的基于冗余控制策略的服务器机箱风扇控制方法，其特征在于，所述下限阈值为80％。
7.根据权利要求1所述的基于冗余控制策略的服务器机箱风扇控制方法，其特征在于，所述查询表如下：
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