CN102606331A - 三冗余表决控制系统及方法 - Google Patents

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张辉
郭立
李党科
吴艳红
李聪玲
韩明
王薇
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Abstract

本发明涉及一种三冗余表决控制系统及方法，包括三个控制机以及由五个继电器组成的表决器，第一、第二以及第三控制机的输入通道均与计算机连接，第一控制机的输出通道与第一继电器的控制端连接，第二控制机的输出通道同时与第二、第三继电器的控制端连接，第三控制机的输出通道同时与第四、第五继电器的控制端连接，第一继电器的输出端同时与并联的第二、第四继电器的输入端连接，第三继电器的输出端与第五继电器的输入端连接，第一、第三继电器并联后作为表决器的电源端，第二、第四和第五继电器的输出端并联后作为系统输出端。本发明解决了现有的发动机控制系统存在可靠性不高的技术问题，本发明选择了三冗余表决控制方式，有效的提高了试验控制的可靠性。

Description

三冗余表决控制系统及方法
技术领域
本发明涉及一种三冗余表决控制系统及方法，尤其涉及一种控制发动机电磁阀的三冗余表决控制系统及方法。
背景技术
发动机控制系统是在发动机试验时，按照试车时序，控制发动机电磁阀的关键动作、发动机启动、点火及关机等关键进程。
现有的发动机控制系统普遍单机控制或双机热备份结构，虽然能够实现对发动机的控制，但是存在以下缺陷：
1、可靠性不高，缺少冗余、易出现计算机死机、延时、漏动作等缺陷；
2、软件健壮性不好，易出现卡滞、定时不准；
3、若继电器通道出现问题，易产生时断时续、误动作，造成试验失败。
发明内容
为了解决现有的发动机控制系统存在可靠性不高，容易产生误动作的技术问题，本发明提供一种三冗余表决控制系统及方法，有效提高试验控制的可靠性，主控系统选择了三冗余表决控制方式，即对所有控制对象的输出经三台下位控制机表决后做为输出，实现控制。任意一台下位机出现故障时，系统仍能输出正确结果。
本发明的技术解决方案：
三冗余表决控制系统，其特殊之处在于：包括第一控制机1、第二控制机2、第三控制机3以及表决器，
所述表决器包括第一继电器K1、第二继电器K2-1、第三继电器K2-2、第四继电器K3-1以及第五继电器K3-2，
所述第一控制机、所述第二控制机以及所述第三控制机的输入通道均与计算机连接，所述第一控制机的输出通道与第一继电器的控制端连接，所述第二控制机的输出通道同时与第二继电器和第三继电器的控制端连接，所述第三控制机的输出通道同时与第四继电器和第五继电器的控制端连接，
所述第一继电器的输出端同时与并联的第二继电器和第四继电器的输入端连接，所述第三继电器的输出端与第五继电器的输入端连接，所述第一继电器与第三继电器并联后作为表决器的电源端，第二继电器、第四继电器和第五继电器的输出端并联后作为系统输出端。
一种三冗余表决控制系统的三冗余表决控制方法，其特殊之处在于：
1】计算机同时给第一控制机1、第二控制机2以及第三控制机3的控制端发送控制指令；
2】将控制指令输出给表决器进行表决：
2.1】第一控制机的输出通道将控制指令输出给第一继电器的控制端，
第二控制机的输出通道将控制指令同时输出给第二继电器和第三继电器的控制端；
第三控制机的输出通道将控制指令同时输出给第四继电器和第五继电器的控制端；
第一继电器的输出端同时与并联的第二继电器和第四继电器的输入端连接，第三继电器的输出端与第五继电器的输入端连接，第一继电器与第三继电器并联；
2.2】输出表决结果：
控制命令经过表决器，当两个或三个控制机正常工作时，输出控制指令；当两个或三个控制机工作不正常时，系统输出异常。
本发明所具有的优点：
1、本发明所提供的三冗余表决系统，控制系统工作可靠，控制准确，通过了多次发动机试验的考核；
2、本发明所提供的三冗余表决系统，三台控制机同时接受计算机发送的控制指令，经过三冗余表决器进行表决，可靠性高，不会出现漏动作现象。
附图说明
图1三冗余系统原理图；
图2三冗余表决系统硬件示意图
其中附图标记为：1-第一控制机，2-第二控制机，3-第三控制机，K1-第一继电器，K2-1-第二继电器，K2-2-第三继电器，K3-1-第四继电器，K3-2-第五继电器。
具体实施方式
三冗余表决系统由三台控制机组成，工作原理如图1所示。控制指令同时作为三台下位控制机的输入，按照一定规则进行三冗余表决，当2个或3个下位机正常工作时，系统可以表决出正确结果。
为了实现三冗余控制方式，在硬件设计上对每一个受控对象，采用五个继电器输出通道进行组合，以实现表决器接线设计，如图2所示。其中：
第一继电器K1与第一控制机输出通道连接，第二继电器K2-1与第二控制机输出通道连接，第三继电器K2-2与第二控制机输出通道连接，第四继电器K3-1与第三控制机输出通道连接，第五继电器K3-2与第三控制机输出通道连接，第一继电器的输出端同时与并联的第二继电器和第四继电器的输入端连接，第三继电器的输出端与第五继电器的输入端连接，第一继电器与第三继电器并联后作为表决器的电源端，第二继电器、第四继电器和第五继电器的输出端并联后作为系统输出端。
算法实现如表1。
表1三机表决真值表
  序号   K1   K2-1、K2-2   K3-1、K3-2   表决结果
  1   0   0   0   0
  2   0   0   1   0
  3   0   1   0   0
  4   0   1   1   1
  5   1   0   0   0
  6   1   0   1   1
  7   1   1   0   1
  8   1   1   1   1
软件设计采用实时性、多线程不同优先级、循环时间优化、定时/计数时钟同步校准等技术，分别设计了三个控制程序，实现各自试车数据文件的读入、校验，并按照试验控制时序要求，同时定时输出各个控制信号，通过三冗余表决系统完成正常停车、各种情况下紧急停车控制以及数据通讯等任务。

Claims (2)

1.三冗余表决控制系统，其特征在于：包括第一控制机(1)、第二控制机(2)、第三控制机(3)以及表决器，
所述表决器包括第一继电器(K1)、第二继电器(K2-1)、第三继电器(K2-2)、第四继电器(K3-1)以及第五继电器(K3-2)，
所述第一控制机、所述第二控制机以及所述第三控制机的输入通道均与计算机连接，所述第一控制机的输出通道与第一继电器的控制端连接，所述第二控制机的输出通道同时与第二继电器和第三继电器的控制端连接，所述第三控制机的输出通道同时与第四继电器和第五继电器的控制端连接，
所述第一继电器的输出端同时与并联的第二继电器和第四继电器的输入端连接，所述第三继电器的输出端与第五继电器的输入端连接，所述第一继电器与第三继电器并联后作为表决器的电源端，第二继电器、第四继电器和第五继电器的输出端并联后作为系统输出端。
2.基于权利要求1所述三冗余表决控制系统的三冗余表决控制方法，其特征在于：
1】计算机同时给第一控制机(1)、第二控制机(2)以及第三控制机(3)的控制端发送控制指令；
2】将控制指令输出给表决器进行表决：
2.1】第一控制机的输出通道将控制指令输出给第一继电器的控制端，
第二控制机的输出通道将控制指令同时输出给第二继电器和第三继电器的控制端；
第三控制机的输出通道将控制指令同时输出给第四继电器和第五继电器的控制端；
第一继电器的输出端同时与并联的第二继电器和第四继电器的输入端连接，第三继电器的输出端与第五继电器的输入端连接，第一继电器与第三继电器并联；
2.2】输出表决结果：
控制命令经过表决器，当两个或三个控制机正常工作时，输出控制指令；
当两个或三个控制机工作不正常时，系统输出异常。
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