[发明专利]基于STM32的水电解制氢设备冗余控制装置

说明书

本发明公开了一种基于STM32的水电解制氢设备冗余控制装置，包括：双电源模块，包括主电源、备电源和供电电路；双MCU控制器模块、AI采集模块、AO输出模块、DO输出模块、DI输入模块和通讯模块组；在工作状态下，基于主电源掉电，备电源能自动切换为工作状态并报警；基于主MCU控制器故障，备MCU控制器能在切断主MCU控制器的电源后根据上一次接收到的目标信息自动切换至目标工作状态并报警。本发明的成本低、可靠性与集成度高、具备物联网功能，且在主控芯片出现问题时，可保证设备稳定运行。

技术领域

本发明涉及水电解制氢设备控制技术领域，尤其涉及一种基于STM32的水电解制氢设备冗余控制装置。

背景技术

由于氢气具有易燃、易爆的特性，为了保证水电解制氢设备运行的稳定性，当前制氢设备均采用PLC装置控制整台设备自动化运行。但是PLC具有以下缺点：

(1)PLC体积大，在空间狭小、集成度很高的小型制氢设备上不适用；

(2)PLC成本很高，且其在小型制氢设备总成本中占比过高；

(3)PLC功能固化，在实现ModbusRTU协议、ModbusTCP协议、4G数据传输及远程控制功能时，一般需要添加相应模块或装置，大大增加了成本及体积。

虽然嵌入式技术能以极低的成本，方便快速地解决上述问题，但是使用单控制芯片作为制氢设备控制系统，难以满足高稳定性和可靠性的需求；冷备的冗余控制系统，由于备用控制芯片没有处于实时工作状态，在主控芯片出现故障时只能停机，并人工切换到备用芯片，这种形式依旧满足不了要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于STM32的水电解制氢设备冗余控制装置，用以解决现有中设备体积大、成本高、稳定性和可靠性不满足要求等难题。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供了一种基于STM32的水电解制氢设备冗余控制装置，包括：双电源模块，包括主电源、备电源和供电电路；双MCU控制器模块，包括分别与所述双电源模块电连接的主MCU控制器和备MCU控制器，所述主MCU控制器能按照预设频率向所述备MCU控制器发送目标信息；AI采集模块，一端与水电解制氢设备中的多个传感器通过传感器信号隔离转换模块电连接，另一端与所述双MCU控制器模块电连接，所述AI采集模块能将所述多个传感器的信号处理后发送至所述双MCU控制器模块；AO输出模块，两端分别与所述双MCU控制器模块和所述制氢设备电连接；DO输出模块，能接收所述双MCU控制器模块发送来的控制信号并根据所述控制信号控制所述双电源模块中继电器组的工作状态以保证所述供电电路向外供电；DI输入模块，能将所述制氢设备发送来的模拟信号转换为数字信号后发送至所述双MCU控制器模块；通讯模块组，能与所述双MCU控制器模块电连接进行通讯；在工作状态下，基于所述主电源掉电，所述备电源能自动切换为工作状态并报警；基于所述主MCU控制器故障，所述备MCU控制器能在切断所述主MCU控制器的电源后根据上一次接收到的所述目标信息自动切换至目标工作状态并报警。

优选的，其中，所述通讯模块组包括能与云服务器进行通讯的4G通讯模块，在工作状态下，所述4G通讯模块能将所述双MCU控制器模块上传的运行数据发送至所述云服务器，且所述4G通讯模块能将从所述云服务器发送来的控制信号发送至所述双MCU控制器模块。

优选的，其中，所述通讯模块组还包括：分别与所述双MCU控制器模块和工业显示控制系统电连接的485通讯模块，所述485通讯模块能实现TTL信号与串口485信号的相互转换；和/或分别与所述双MCU控制器模块和所述工业显示控制系统电连接的以太网通讯模块，所述以太网通讯模块能通过SPI与所述双MCU控制器模块进行通讯。