CN1452815A - 在数字数据传输系统中组件阵列的备用电路方法和实施该方法的备用电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及至少部分冗余的用于数字数据传输的系统的备用电路方法，该系统具有至少二个组件阵列，该组件阵列具有多个主用组件并涉及相应的备用电路。其中通过至少一个来自有错误的主用组件(7.1－7.N)的内部信息信号本身初始化转换。

Description

在数字数据传输系统中组件阵列的备用 电路方法和实施该方法的备用电路

本发明涉及至少部分冗余的、用于数字数据传输的系统的备用电路方法，该系统具有一个包括至少二个组件阵列的部件，组件阵列由各一个同样多的N各阵列组件和M个接口组件形成，其中每个接口组件用于在一组同样处于组件阵列上的阵列组件和至少一个外围功能单元之间的通信协调，其中当在主用组件阵列、具有N个运行组件的上述主用阵列、错误情况下可以备用转换另外无错误的组件阵列上、具有N个备用组件的上述备用阵列。

此外本发明涉及在数字数据传输系统中的备用电路，该系统具有至少二个组件阵列、具有一个运行阵列和至少一个备用阵列，其中每个组件阵列包括多个阵列组件并且主用阵列的每个阵列组件在至少一个备用阵列中功能相似并且与主用阵列的阵列组件一起形成阵列组件组，此外包括多个接口组件，其中每个接口组件支配到外围功能的数据输入端和数据输出端、支配用于并行把所有输入数据传递给所分配阵列组件组的所有阵列组件的跨接线并支配一个用于确定组件阵列的选择开关(Selektor)，从该组件阵列中把数据进一步传递给接口组件的数据输出端。

参见德国公开文本DE 197 05 792 A1，其描述了在数字数据传输系统中类似光学备用电路。

数字数据传输系统按其复杂性一般包括多个数字组件或扩展多个插件。

通常已知，根据对该系统可靠性的高要求，特别在高数据传输率的情况下预先规定冗余的备用组件，其在一个或多个主用组件出故障的情况下在非常短的时间(大约10ms)内承担数据传输，如此从外部看来仅仅出现非常短的数据流中断。在复杂的传输系统中可能存在多个如此的组件。

在一般复杂的系统中，也就是在插件内部，经常为每个关键的组件预先规定一个冗余的备用组件，如此并排存在多个特殊的备用电路。这对内部高位速率的信号连接造成较高费用，因为在每个考虑的主用和备用组件与其外部系统环境之间的全部输入/输出信号必需交叉。

此外对此在硬件和/或软件中需要较高的控制费用，因为在高时间要求的情况下分开控制每个特殊的备用电路。

在较高复杂性的系统中，也就是摆脱多个插件的分布系统，经常冗余设计组件的全部阵列。分别对于全部的阵列、不再对于特殊的组件实现备用电路。在此一般已知，中央处理器承担控制，其中在实现备用电路的情况下控制的时间特性产生较多难题。

因此本发明的任务是，给出一种实施备用电路的方法和备用电路，其集成费用尽可能低并且其时间特性具有在监测错误时尽可能小的过渡时间。

通过二个独立权利要求解决该任务。

根据本发明的想法发明者建议至少部分冗余的、用于数字数据传输的系统的备用电路方法，该系统具有一个包括至少二个组件阵列的部件，该组件阵列由各同样多的N个阵列组件和M个借口组件形成，其中每个接口组件用于在一组处于组件阵列上的同样阵列组件和至少一个外围功能单元之间的通信协调，其中当在主用组件阵列、具有N个主用组件的上述运行阵列上出错的情况下可以备用地转换到另一个无错误的组件阵列上、具有N个备用组件的备用阵列，得出如下改善，通过至少一个来自有错误的主用组件的内部信息信号初始化该转换。

这样能够放弃对于一个阵列的每一个组件形成特殊的组件备用电路，由此节省在相邻组件之间为此必要的信号交叉和对于多个独立的组件备用电路的必须控制费用。

为了备用电路的运行安全可以通过中央控制处理器附加监控转换。

该方法的一个有益扩展预先规定，与外围功能单元通信组的至少二个阵列组件通过接口组件如此通信，即该组的所有阵列组件从外围功能单元可以持续接收数据，当在主用组件上出错和至少一个有作用的备用阵列的情况下通过所有接口组件实现主用组件阵列自动并分散转换到有作用备用阵列上，这是通过在接口组件中的选择开关(＝Seletor)操作的。

该方法的一个特别扩展预先规定，至少一个内部的信息信号包含表明错误的信息位(＝Equipment Defect Indication Bit＝EDI-Bit)。此外在该方法一个特别的变体中阵列组件可以本身识别其功能缺陷并且也许可能本身产生内部的信息信号和/或EDI位。此外可以预先规定，已错误识别的阵列组件把内部信息信号和/或EDI位传送给同样组件阵列的至少一个另外的阵列组件和其可能存在的接口组件、主要是同样组件阵列的所有其余阵列组件和其接口组件。

这是有益的，即至少在一个阵列组件中、主要在每个阵列组件中、通过内部的控制处理器(FP control)产生和/或处理关于阵列组件和/或至少一个组件阵列的错误状态的内部信息信号和/或与另外的内部控制处理器(FP control)通信。为此可以显著改善在错误情况下备用电路的时间特性。

在此可以通过至少一个内部的控制处理器(FP control)产生和/或处理至少一个下面的内部信息信号和/或与另外的内部控制处理器(FP control)通信：

·SF(signal fail)，其以一个可能的值{1，0}表明在一个端口上接收/发送的输入/输出信号的错误状态；

·RxEDI(Received EDI)，其以可能的值{1，0}表明在一个端口上接收的EDI位；

·TxEDI(transmitted EDI)，其以可能的值{1，0}表明在一个端口上发送的EDI位；

·EQF(equipment failure)，其以可能的值{1，0}表明在阵列组件上内部的错误状态，通过在阵列组件上组件阵列特殊地监控不同的故障传感器确定该错误状态；

·cardFail，其表明对中央控制处理器错误告知。

根据本发明在组件阵列的内部可以通过根据下面的逻辑或等式在端口i上设置信息位TxEDI(i)实现错误信息：

TxEDI(i)_i＝1...L：＝∪{RxEDI(n)}_{n＝1...L，n≠i}∪{SF(n)}_n＝1...P∪EQF

此外也存在这种可能性，在接口组件的方向上通过根据下面的逻辑或等式在端口Q上设置信息位TxEDI(Q)传输错误信息：

TxEDI(Q)：＝∪{RxEDI(n)_n＝1...L∪{SF(n)}_{n＝1...P、Q}∪EQF

此外在根据本发明的备用电路方法中可以根据下面的逻辑或等式确定局部错误状态CardFail，其以相应的通知发送给中央控制处理器。

CardFail：＝∪{SF(n)_n＝1...P∪EQF

在实施根据本发明的备用电路方法中此外这是有益的，接口组件具有一个功能单元、主要是具有一个功能块“选择控制”的本地控制处理器，该功能块在错误情况下控制在各个组件阵列之间的转换，其中主要由中央控制处理器从到达的信息位SF(X)、SF(Y)、RxEDI(X)、RxEDI(Y)和转换控制指令中确定开关器的要调整的位置。

下面的逻辑选择可以用于确定选择器的要调整的位置，其中只要断定任意改变错误状态、也就是说在信息位SF(X)、SF(Y)、RxEDI(X)和/或ReXEDI(Y)之一中改变，就执行相应的算法。对此在该算法之后是下面的调整：

如果不允许自动转换(转换控制＝强迫-<X、Y>)，则强制调整到选择器的中央控制处理器要求的位置(X或Y)，否则(转换控制＝自动-<X、Y>)根据存在的SF和RxEDI状态区分四种情况。

情况a：如果不显示错误状态，则调整到选择器的中央控制处理器要求的位置(X或Y)。

情况b：如果组件阵列X显示为有错误的并且阵列组件Y显示为无错误的，则调整到选择器的位置Y。

情况c：如果阵列组件Y显示为有错误的并且组件阵列X显示为无错误的，则调整到选择器的位置X。

情况d：如果二个组件阵列X和Y显示为有错误的，则保持选择器的目前位置。

此外对于运行过程的安全这可能是有益，在中央控制处理器和各个阵列组件和接口组件之间附加交换至少一个下面的内部信息信号：

·CafdFail，其以阵列组件的可能值{1、0}表明把错误通知中央控制处理器，以该通知指示本地确定的组件错误，该组件错误是触发备用电路的诱因；

·交换指示，其以接口组件的可能值{X阵列、Y阵列}表明通知中央控制处理器，以该通知指示转换到另一个组件阵列上；

·交换请求，其表明中央控制处理器对接口组件关于其开关状态的询问指令，通过把交换指示的当前值发送给中央控制处理器应答该询问指令；

·交换控制，其以中央控制处理器的可能值{强迫-X、强迫-Y、自动-X、自动-Y}在接口组件上表明控制参数，以该参数接口组件的开关器或者可以固定转换到确定组件阵列上，或者可以调整到选择器一个确定的优选位置，在已知错误的情况下允许自动转换，其中各个值表明：

·强迫-X，选择器固定处于X阵列上，不可能自动转换；

·强迫-Y，选择器固定处于Y阵列上，不可能自动转换；

·自动-X，选择器主要处于X阵列上，能够自动转换；

·自动-Y，选择器主要处于Y阵列上，能够自动转换；

主要根据下面的逻辑选择可以确定通过中央控制处理器的备用电路的控制，其中分别在保持计时器终止之后重复为此运行的算法。根据下面的情况决定算法：

情况a：如果确定二个组件阵列是无错误状态，则保持当前选择的组件阵列，如果保持计时器终止，则通过交换控制＝自动-(X|Y)再度释放自动转换；

情况b：如果在选择的主用阵列中确定错误，则中央控制处理器给所有接口组件发送一个开关指令转换控制＝强迫-(X|Y)用于强迫选择以前的备用阵列，此外主要在分钟范围内启动保持计时器(hold-offtimer)，该计时器保证在可能重新转换之前的时间滞后，如此可能出现不快的摆动开关特性；

情况c：如果在备用阵列中确定错误，则由中央控制处理器给所有接口组件发送一个开关指令交换控制＝强迫-(X|Y)用于强迫选择主用阵列并因此防止各个接口组件转换到有错误的备用阵列上。

根据本发明的想法发明者也提出了在具有至少二个组件阵列、具有一个主用阵列和至少一个备用阵列的数字数据传输系统的备用电路，其中每个组件阵列包括多个阵列组件，并且主用阵列的每个阵列组件与至少一个备用阵列功能相符并且与主用阵列的阵列组件一起形成一个阵列组件组，此外每个组件阵列包括多个接口组件，其中每个接口组件支配到外围功能单元的数据输入端和数据输出端、用于把所有输入数据并行传递给阵列组件组的所有阵列组件的跨接线和用于确定组件阵列的选择开关(选择器)，从该组件阵列把数据传递给接口组件的数据输出端，如下改进，即组件阵列的每个阵列组件具有用于错误监测和用于错误传递给剩余阵列组件和传递给同样分配的接口组件的单元。

在该备用电路中有益地通过错误传递路径连接所有阵列组件和接口组件，其中用于错误检测(card supervision)和错误传递(FPcontrol)的单元在检测到错误的情况下产生一个指示错误的信息位(EDI位)并且间接或直接告知其阵列的另外阵列组件。

此外具有一个分配的接口组件的每个阵列组件可以有益地具有一个用于操作其接口组件的选择器的单元，以便也许可以初始化接口组件的组件阵列方面输入端的转换。

以有益的方式可以如此实施数据传输系统的扩展，即每个组件阵列形成一个可替换的部件，如此没有特别的预防措施、仅仅通过前面的备用电路方法、能够替换有作用的或至少有故障的组件阵列，否则显著妨碍数据传输系统的运行。

由此可以引起另外的改善，即组件阵列和接口组件形成一个另外的可替换的部件，其例如作为分离的插接件实施，该插接件也许经过简单的插塞连接可以与数据传输系统的外围布置的连接和功能单元连接。

根据本发明至少部分通过至少一个程序模块和至少一个分配的处理器实现上述功能单元。

从属权利要求和实施例的下面参考图的描述中得出本发明的另外特征。

下面根据图详细描述本发明：

图1：具有接口组件的组件阵列；

图2：举由四个组件的阵列的实例的错误传递原理；

图3：在一个阵列的各个组件上错误传递原理

图4：在接口组件上选择器控制的原理

图5：接口组件的本地控制处理器的流程图

图6：用于中央控制备用电路的数据流程图

图7：中央控制处理器的流程图。

图1指出了根据本发明的组件阵列的系统结构，包括一个主用阵列1、一个备用阵列2和N个接口组件3.1至3.M，给这些接口组件各分配一个由主用阵列7.1至7.N形成的组件(主用组件)和一个结构相同、在此没有描述的、由备用阵列2形成的组件(备用组件)。输入和输出信号6.1至6.N经过外围接口组件3.1至3.M被供给在主用阵列1中和在备用阵列2中的信号处理组件7.1至7.N。

每个接口组件3.1至3.M在此经过跨接线4.1至4.M把其数据信号8.1至8.M.发送给与其连接的主用组件7.1至7.N和备用组件，然而仅仅或者由主用组件或者由备用组件接收其数据信号。通过选择开关(选择器)5.1至5.M控制这种选择，该选择开关处于每个接口组件3.1至3.M中。

如果所有主用组件7.1至7.N和所有备用组件组合成为主用阵列1和备用阵列2并且这些组件再度组合为一个具有连接的接口组件的组件阵列，则可以用在此描述的方法实现完整组件阵列的备用电路。以此对于一个阵列的每一个组件避免特殊的组件备用电路的必要性，由此节省了在相邻组件之间为此必需的信号交叉和对于多个独立的组件备用电路节省必需的控制费用。

根据本发明所有外围接口组件3.1至3.M统一从组件阵列之一选择其内部到达的数据信号9.1至9.M。在一个时刻选择的组件阵列定义为主用阵列1、另外的组件阵列定义为备用阵列2。各自备用阵列2处于备用状态，在该状态中每一个组件的配置与其在主用阵列1中的相应组件7.1至7.N相同。这在本实例中借助于在系统中的中央控制处理器18保证，该控制处理器经过通信总线、在此通过到达和发出的数据信号16.1至16.K表明、与每一个接口组件3.1至3.M以及与每个阵列1和2的每个组件7.1至7.N连接。

当在主用阵列1的任意组件7.1至7.N上出错的情况下所有外围接口组件3.1至3.M非常快地自动转换到备用组件2。通过显示错误的信息位触发这种转换，该信息位在下面称作“设备故障指示(EDI)位”。对此由已错误识别组件本身产生该EDI位并且该位越过主用阵列1或备用阵列2的全部另外组件传递给每个外围接口组件3.1至3.M。这种机理在下面称作错误传递方法。在这种情况下仅仅注意，不出现封闭的错误传递环，如此当最初产生的EDI位消失之后发生在组件阵列内部全部EDI位的复位。该EDI位主要可以用于在各个组件之间传输的信号(带内信令)的信号开销内部，以此不必需附加的信号线路。如果这些信号线路之一本身出故障，则必须在连接组件上识别这种情况并且在那里形成一种标准用于设置EDI位。

这种方案使较大组件阵列的非常快的备用电路成为可能，本地在阵列组件上本身实现错误识别和错误传递并且通过中央控制的通常转换时间不计入转换时间内。在此最佳存在的中央控制处理器18的功能仅仅用于备用电路功能的配置和总的运行保证。

图2指出了根据具有无环错误传递路径10的可能布置、由四个组件7.1至7.4形成的主用部件的错误传递方法的原理。

在每个阵列组件7.1至7.4上存在一个本地控制处理器(FPcontrol)11.1至11.4，其控制本地错误的识别以及EDI位沿着错误传递路径10的使用和传递。三角形12表示在每个组件7.1至7.4上EDI位的终止点。这些终止点以在组件之间的有用信号的终止点一起形成一个单元(带内信令)。如果在接口组件7.1至7.4的方向上设置EDI位，则在该接口组件上触发选择器5.1至5.4自动、快速转换到另外组件阵列的相应组件的有用信号上。通过该错误传递方法实现，通过在每接口组件上设置EDI位自动信令化在主用阵列的任意阵列组件上识别的错误并且因此在全部接口组件上自动触发转换到各自备用阵列。

下面根据图3描述在阵列组件上错误识别和错误传递的机理，在该图中描述了为此必须的功能块。

信号端口Port 1至Port L表明沿着错误传递路径10的外部信号连接的终止12，而只要存在如此的信号连接，信号端口Port(L+1)至Port P表明所有剩余的、不属于错误传递路径10的信号连接的终止12。错误传递路径10对此主要具有非封闭的环。信号端口Port Q表明到接口组件3.x的信号连接的也许存在终止12。

在该实施例中内部控制处理器(FP control)11处理下面的信息位：

·SF(signal fail)以可能的值{1、0}表示在端口12上接收/发送的输入/输出信号的错误状态；

·RxEDI以可能的值{1、0}表示在端口12上接收的EDI位；

·TxEDI以可能的值{1、0}表示在端口12上发送的EDI位；

·EQF(equipment failure)以可能的{1、0}表示在各自组件7.x上的内部错误状态，通过不同故障传感器的组件特殊的监控、由功能块19产生的“错误监控”＝‘卡故障管理’、在组件上确定该错误状态；

·Cardfail表示此后描述的对中央控制处理器18错误告知。

对此根据下面的逻辑或等式通过在载端口i上设置信息位TxEDI(i)实现在组件阵列1或2内部、也就是不在接口组件3.x方向上真正的错误传递：

TxEDI(i)_i＝1...L：＝∪{RxEDI(n)}_{n＝1...L、n≠i}∪{SF(n)}_n＝1...P∪EQF

对此第一项{RxEDI(n)}_{n＝1...L、n≠i}包含由错误传递路径10的各个端口接收EDI位的传递。独立于在相同端口上RxEDI的接收实现TxEDI的使用，以便避免在二个阵列组件的彼此连接的端口之间EDI的反馈环。

第二项{SF(n)}_n＝1...P包含除了在端口Q之外在所有端口上识别的信号错误状态，只要该端口Q存在。缺乏分量SF(Q)的理由是，接口组件的故障不导致触发组件阵列备用电路，因为由此不必要地(短时)干扰在存在的接口组件之间的数据通信。

第三项EQF包含在各自组件上的上述本地错误状态。

根据下面的逻辑或等式通过在端口Q上设置信息位TxEDI(Q)实现在接口组件3.x的方向上的错误传递：

TxEDI(Q)：＝∪{RxEDI(N)}_n＝1...L∪{SF(n)}_{n＝1...P、Q}∪EQF

对于端口Q全部的RxEDI和SF分量有助于TxEDI的使用，包括在自身端口上的信号错误状态SF(Q)在内。因此不产生反馈环，因为接口组件3.x本身在组件阵列的方向上不使用TxEDI位。

根据下面的逻辑或等式确定本地错误状态CardFail，其以相应的告知发送给中央控制处理器18：

CardFail：＝∪{SF(n)}_n＝1...P∪EQF

因此在除了端口Q(只要存在)的信号错误状态以及组件错误状态EQF有助于此。缺乏分量SF(Q)的理由是，接口组件的故障不导致触发组件阵列备用电路。

以这种原理所有识别的错误、不仅本地识别的错误而且由相邻组件识别的错误、直到全部组件阵列的极限被传递给接口组件。为了保证动态快速进行错误传递，通过本地处理器(FP control)11.x快速报告并处理所有错误标准是适当的。

在图4中描述了错误识别机理的功能快和在接口组件上的转换。

信号端口X和Y表示到各自主用阵列1和备用阵列2的信号连接的终止。信号连接的监控在此提供、类似对于阵列组件7.x的描述、具有可能值{1、0}的错误状态SF，并且RxEDI表示在各自端口上由连接的阵列组件接收的EDI位。可是接口组件3.x在连接的阵列组件7.x的方向上不使用TxEDI，因为接口组件3.x的故障不应当触发组件阵列1或2的备用电路。与此相反，如果在接口组件3.x和连接的阵列组件7.x之间连接信号中断，则通过SF在接口组件上确定这种情况和/或通过连接的阵列组件的错误传递确定RxEDI并且可以触发备用电路。

在功能块“选择开关控制”(＝选择器控制)14中的本地控制处理器13从输入量SF(X)、SF(Y)、RxEDI(X)、RxEDI(Y)以及中央控制处理器18的交换控制指令中根据在图5中指出的流程图对于端口X或者Y的接收的有用数据流计算出选择器5.x的要调整的位置。用于该图的参考符号分别参见所画的流程图的动作标记。

在100中在此确定错误状态(SF、RxEDI)的任意改变，则开始算法。

然后在101中首先确定，是否允许通过中央控制处理器的选择器自动转换或不允许。

如果不允许自动转换(交换控制＝强迫-<X、Y>)102，则强迫调整到中央控制处理器18要求的位置(X或Y)107。

如果允许自动转换(交换控制＝自动-<X、Y>)，则根据存在的SF和RxEDI状态区分四种情况。

情况a：如果不显示错误状态，则按照103调整到中央控制处理器18要求的选择器优选位置(X或Y)。如果没有事先选择优选组件阵列，则因此按照108实现自动转换。

情况b；如果组件阵列X显示为有错误并且组件阵列Y显示为无错误的，则根据104调整到选择器的位置Y。如果事先没有选择阵列Y，则按照109因此实现自动转换。

情况c：如果组件阵列Y显示为有错误的并且组件阵列X显示为无错误的，则根据105调整到位置X。如果事先没有选择阵列X，则因此按照110实现自动转换。

情况d：如果二个组件阵列显示为有错误，则根据106保持选择器的当前位置，也就是按照111不进行另外的转换。

如果按照112实现选择器自动转换到接口组件上，则按照113以当前选择器位置的说明通过告知交换指示把这种事件告知中央控制处理器。

图6指出，为了确保备用电路运行在中央控制处理器18和各个阵列组件7.x和15.x和接口组件3.x之间可以交换控制信息。对此适用下面规则：

·CardFail以阵列组件7.x、15.x的可能值{1、0}表明把错误通知中央控制处理器18，以该通知显示本地确定的组件错误，该组件错误是触发备用电路的诱因。对此中央控制处理器18可以确定，中断或者可以支配那个组件。

·交换指示以接口组件3.x的可能值{X阵列、Y阵列}表明通知中央控制处理器18，以该通知表明转换到另一个组件阵列上。对此中央控制处理器18可以确定所有接口组件3.x的选择器5.x的当前开关状态。

·交换请求表明中央控制处理器18对接口组件3.x关于其开关状态的询问指令，通过把交换指示的当前值发送给中央控制处理器18应答该询问指令。

·交换控制以中央控制处理器18的可能值{强迫-X、强迫-Y、自动-X、自动-Y}在接口组件3.x上表明控制参数，以该参数接口组件3.x的开关器5.x或者可以固定转换到确定组件阵列X或Y上，或者可以调整到选择器5.x一个确定的优选位置，在已知错误的情况下允许自动转换，其中各个值表明：

·强迫-X，选择器5.x固定处于X阵列上，不可能自动转换；

·强迫-Y，选择器5.x固定处于Y阵列上，不可能自动转换；

·自动-X，选择器5.x主要处于X阵列上，能够自动转换；

·自动-Y，选择器5.x主要处于Y阵列上，能够自动转换；

最后图7指出了下面描述的、用于通过中央控制处理器控制备用电路的流程图。用于该图的参考符号再次分别参见所画的流程图的动作标记。逻辑变量阵列故障(X)和阵列故障(Y)表示各自组件阵列的设备错误状态。从各自阵列组件(1...N)的错误状态的逻辑规定以及接口组件(1...K)的转换告知中得出设备错误状态。也就是：

阵列故障(X)：＝∪{CardFail(X、i)}_i＝1...N∪{交换指示(i)＝Y阵列}_i＝1...K

阵列故障(Y)：＝∪{CardFail(Y、i)}_i＝1...N∪{交换指示(i)＝X阵列}_i＝1...K

在200中在过程的开始通过所有错误状态复位到‘0’和阵列X选择为主用阵列实现控制算法的初始化。与此相应通过交换控制＝‘自动-X’接口组件上的选择器以自动转换的可能性转换到阵列X上。

在201中通过卡故障告知或交换指示标记把一个或多个错误事件告知中央控制处理器18，如此启动判定算法并且在202中首先根据上述逻辑等式进行二个组件阵列的总错区状态估算。

如果在与先前算法过程的比较中改变设备错误状态203，则该状态按照204依赖于当前选择的组件阵列X或Y作用，也就是说选择右或左的判定树，并且根据下面三种情况a、b、c进行判定。

情况a：如果根据205或者208确定二个组件阵列是无错误状态，则保持当前选择的组件阵列，如果根据211或者214保持计时器终止，则通过交换控制＝自动-(X|Y)再度释放自动转换217或者220。

情况b：如果根据206或者209在选择的主用阵列X或者Y中确定错误，则按照212或者215中央控制处理器18给所有接口组件3.x发送一个开关指令转换控制＝强迫-(X|Y)用于强迫选择以前的备用阵列Y或者X。该指令在正常情况下不必转换接口组件3.x，因为这通常是通过EDI位在组件阵列内部非常快地执行错误传递机理实现，可是因此可以保证整个系统的所有选择器的一致开关状态，并且在另外错误(摆动特性)的情况下首先避免接口组件的回接。此外按照218或者221主要在分钟范围内启动保持计时器(hold-off timer)，该计时器保证在可能重新转换之前的时间滞后，如此可能出现不快的摆动开关特性。此外根据219或者222可以告知中央控制处理器18当前的开关状态。

情况c：如果根据207或者210在备用阵列中确定错误，则按照213或者216由中央控制处理器18给所有接口组件3.1至3.M发送一个开关指令交换控制＝强迫-(X|Y)用于强迫选择主用阵列并因此防止各个接口组件转换到有错误的备用阵列上。

最后根据223在保持计时器终止的情况下同样执行整个算法。

在此描述的方法例如对于一个简单的冗余系统指出了本发明的具体实现，可是本发明按意义也可以用于多倍冗余系统，其中在也许多倍提供使用的备用阵列的情况下仅仅附加必需进行选择，其中检测为有错误的阵列不再作为备用阵列提供使用。

通过根据本发明的上述备用电路方法和备用电路实现，如此备用电路的集成费用可以保持非常低并且在检测错误时备用电路的时间特性使非常小的过渡时间成为可能。

此外理解，本发明的上述特征、特别是其各个方法和判定步骤不仅仅可以用在分别给出的组合中，而且而且也可以用在另外的组合中或用在全部调整中，不必诱发本发明的背景。

参考符号表

1                  主用阵列

2                  备用阵列

3.1...3.M          接口组件

4.1...4.M          跨接线

5.1...5.M          选择开关/选择器

6.1...6.N          来自接口组件的输入/输出信号

7.1...7.N          主用组件

8.1...8.M          从接口到组件的数据信号

9.1...9.M          从组件到接口的数据信号

10                 错误传递路径

11、11.1...11.N    本地控制处理器/FP控制

12                 终止

13                 控制处理器

14                 功能块“选择器控制”

15.1...15.N        备用组件

16.1...16.K        在通信总线中的数据信号

17                 在组件之间的数据通信

18                 中央控制处理器

19                 功能块“错误监控”20.1-20.M    外围的数据输入和输出端21.1-21.M    组件方面的数据输入和输出端100...113    动作标记200...223    动作标记

Claims (21)

1.至少部分冗余的、用于数字数据传输的系统的备用电路方法，该系统具有一个包括至少二个组件阵列(1、2)的部件，该组件阵列由各同样多的N个阵列组件(7.1-7.N、15.1-15.N)和M个接口组件(3.1-3.M)形成，其中每个接口组件(3.1-3.M)用于在一组同样的处于组件阵列(1、2)上的阵列组件(7.1、15.1至7.N、15.N)和至少一个外围功能单元之间的通信协调，其中当在主用组件阵列，即上述具有N个主用组件(7.1-7.N)的主用阵列(1)上出错时可以备用地转换到另一个无错误的组件阵列，即上述具有N个备用组件(15.1-15.N)的备用阵列(2)，其特征在于，通过至少一个来自有错误的主用组件(7.1-7.N)的内部信息信号本身初始化该转换。

2.根据上述权利要求1的备用电路方法，其特征在于，为了安全运行，中央控制处理器(18)附加监控组件阵列(1、2)的转换。

3.根据上述权利要求1至2之一的备用电路方法，其特征在于，一个与外围功能单元通信的组(7.1、15.1至7.N、15.N)的至少二个阵列组件通过接口组件(3.1-3.M)如此通信，即该组的所有阵列组件可以从外围功能单元持续接收数据，并且当在主用组件(7.1-7.N)上出错和至少一个有作用备用阵列(2)的情况下，通过操作在接口组件(3.1-3.M)中的选择开关(＝选择器)(5.1-5.M)，主用组件阵列(1)通过所有接口组件(3.1-3.M)自动并分散转换到有作用的备用阵列(2)上。

4.根据上述权利要求1至3之一的备用电路方法，其特征在于，至少一个内部信息信号包含错误显示的信息位(＝Equipment DefectIndication Bit＝EDI位)。

5.根据上述权利要求1至4之一的备用电路方法，其特征在于，阵列组件(7.1-7.N、15.1-15.N)自身识别其错误功能并且也许已错误识别的阵列组件本身产生内部信息信号和/或EDI位。

6.根据上述权利要求1至5之一的备用电路方法，其特征在于，已错误识别的阵列组件把内部信息信号和/或EDI位传递给同样组件阵列(1或2)的至少一个另外的阵列组件和其也许存在接口组件、优选是同样组件阵列的所有其余阵列组件(7.1-7.N、15.1-15.N)和其接口组件(3.1-3.M)。

7.根据上述权利要求1至6之一的备用电路方法，其特征在于，至少在一个阵列组件中、优选在每个阵列组件(7.1-7.N、15.1-15.N)、优选通过一个内部控制处理器(11.1-11.N)产生和/或处理关于阵列组件和/或至少一个组件阵列的错误状态的内部信息信号和/或与另外的内部控制处理器(11.1-11.N)通信。

8.根据上述权利要求7的备用电路方法，其特征在于，通过至少一个内部控制处理器(11.1-11.N)产生和/或处理至少一个下面的内部信息信号和/或与另外内部控制处理器(11.1-11.N)通信：

·SF(signal fail)，其以一个可能的值{1，0}表明在一个端口(12)上接收/发送的输入/输出信号的错误状态；

·RxEDI(Received EDI)，其以可能的值{1，0}表明在一个端口(12)上接收的EDI位；

·TxEDI(transmitted EDI)，其以可能的值{1，0}表明在一个端口(12)上发送的EDI位；

·EQF(equipment failure)，其以可能的值{1，0}表明在阵列组件上的内部错误状态，通过在阵列组件上组件阵列特殊地监控不同的故障传感器确定该错误状态；

·cardFail，其表明对中央控制处理器(18)的错误告知。

9.根据上述权利要求1至8之一的备用电路方法，其特征在于，在端口i(12)上根据下面的逻辑或等式设置信息位TxEDI(i)：

TxEDI(i)_i＝1...L：＝∪{RxEDI(n)}_{n＝1...L、n≠i}∪{SF(n)}_n＝1...P∪EQF。

10.根据上述权利要求1至9之一的备用电路方法，其特征在于，在端口Q(12)上根据下面的逻辑或等式设置信息位TxEDI(Q)：

TxEDI(Q)：＝∪{RxEDI(n)}_n＝1...L∪{SF(n)}_{n＝1...P、Q}∪EQF。

11.根据上述权利要求2至10之一的备用电路方法，其特征在于，根据下面的逻辑或等式确定本地错误状态CardFail，其以相应的告知发送给中央控制处理器(18)：

CardFail：＝∪{SF(n)}_n＝1...P∪EQF。

12.根据上述权利要求1至11之一的备用电路方法，其特征在于，接口组件(3.1-3.M)各具有一个功能单元、优选是具有功能块“选择器控制”(14)的本地控制处理器(13)，其在错误情况下控制在各个组件阵列(1、2)之间的转换，其中优选由中央控制处理器(18)从到达的信息位SF(X)、SF(Y)、RxEDI(X)、RxEDI(Y)和交换控制指令中确定选择开关(选择器)(5.1-5.M)的要调整到的位置。

13.根据上述权利要求12的备用电路方法，其特征在于，只要确定错误状态任意改变(＝改变信息位SF(X)、SF(Y)、RxEDI(X)、RxEDI(Y))，则根据下面的判定方法判定选择开关(选择器)(5.1-5.M)的要调整到的位置：

如果不允许自动转换(交换控制＝强迫-<X、Y>)，则强迫调整到中央控制处理器要求的位置(X或Y)，否则(交换控制＝自动-<X、Y>)根据存在SF和RxEDI状态区分四种情况：

情况a：如果不显示错误状态，则调整到中央控制处理器(18)要求的选择器优选位置(X或Y)；

情况b；如果组件阵列X显示为有错误的并且组件阵列Y显示为无错误的，则调整到选择器(5.1-5.M)的位置Y；

情况c：如果组件阵列Y显示为有错误的并且组件阵列X显示为无错误的，则调整到选择器(5.1-5.M)的位置X；

情况d：如果二个组件阵列X和Y显示为有错误，则保持选择器(5.1-5.M)的当前位置。

14.根据上述权利要求2至13之一的备用电路方法，其特征在于，在中央控制处理器(18)和各个阵列组件(7.1-8.N、15.1-15.N)和接口组件(3.1-3.M)之间至少交换一个下面的内部信息信号：

CardFail，其以阵列组件的可能值{1、0}表明把错误通知中央控制处理器，以该通知指示本地确定的组件错误，该组件错误是触发备用电路的诱因；

SwitchIndication，其以接口组件(3.1-3.M)的可能值{X阵列、Y阵列}表明通知中央控制处理器(18)，以该通知指示转换到另一个组件阵列(1或2)上；

SwitchRequest，其表明中央控制处理器(18)对接口组件(3.1-3.M)关于其开关状态的询问指令，通过把交换指示的当前值发送给中央控制处理器(18)应答该询问指令；

SwitchControl，其以中央控制处理器(18)的可能值{强迫-X、强迫-Y、自动-X、自动-Y}在接口组件(3.1-3.M)上表明控制参数，以该参数接口组件的开关器(5.1-5.M)或者可以固定转换到确定组件阵列(1或2)上，或者可以调整到选择器(5.1-5.M)的一个确定优选位置，在已知错误的情况下允许自动转换，其中各个值表明：

强迫-X，选择器固定处于X阵列上，不可能自动转换；

强迫-Y，选择器固定处于Y阵列上，不可能自动转换；

自动-X，选择器主要处于X阵列上，能够自动转换；

自动-Y，选择器主要处于Y阵列上，能够自动转换；

15.根据上述权利要求2至14之一的备用电路方法，其特征在于，通过中央控制处理器(18)、优选在保持计时器终止的情况下重复地、根据下面的逻辑选择确定备用电路的控制：

情况a：如果确定二个组件阵列是无错误状态，则保持当前选择的组件阵列，如果保持计时器终止，则通过交换控制＝自动-(X|Y)再度释放自动转换。

情况b：如果在选择的主用阵列中确定错误，则中央控制处理器给所有接口组件发送一个开关指令转换控制＝强迫-(X|Y)用于强迫选择以前的备用阵列，此外优选在分钟范围内启动保持计时器(hold-offtimer)，该计时器保证在可能重新转换之前的时间滞后，如此可能出现不快的摆动开关特性；

情况c：如果在备用阵列中确定错误，则由中央控制处理器给所有接口组件发送一个开关指令交换控制＝强迫-(X|Y)用于强迫选择主用阵列并因此防止各个接口组件转换到有错误的备用阵列上。

16.在具有至少二个组件阵列(1、2)、具有一个主用阵列(1)和至少一个备用阵列(2)的数字数据传输系统中的备用电路，其中每个组件阵列(1、2)包括多个阵列组件(7.1-7.N、15.1-15.N)并且主用阵列(1)的每个阵列组件(7.1-7.N)在至少一个备用阵列(2)中具有功能一致性(15.1-15.N)并且与主用阵列的阵列组件(7.1-7.N)一起形成一个阵列组件阻，此外包括多个接口组件(3.1-3.M)，其中每个接口组件(3.1-3.M)支配到外围功能单元的数据输入端和数据输出端(20.1-20.M)、把所有输入数据并行传递给分配的阵列组件组的所有阵列组件的跨接线(4.1-4.M)和用于确定组件阵列的选择开关(选择器)(5.1-5.M)，从该组件阵列数据被传递给接口组件(3.1-3.M)的数据输出端(21.1-21.M)，其特征在于，组件阵列(1、2)的每个阵列组件(7.1-7.N、15.1-15.N)具有用于单元用于错误检测(13)和用于把错误传递(11)给其余阵列组件(7.1-7.N、15.1-15.N)并传递给也许分配的接口组件(3.1-3.M)。

17.根据上述权利要求16的备用电路，其特征在于，组件阵列(1、2)的所有阵列组件(7.1-7.N、15.1-15.N)彼此连接并且通过阵列传递路径(10)与接口组件(3.1-3.M)连接，其中用于错误检测(13)和错误传递(11)的单元在检测到错误的情况下可以产生一个错误显示的信息位(＝EDI位)，并且间接或直接可以告知其出现错误的阵列(1、2)的另外的阵列组件(7.1-7.N、15.1-15.N)。

18.根据上述权利要求16至17之一的备用电路，其特征在于，每个具有分配的接口组件(3.1-3.M)的阵列组件(7.1-7.N、15.1-15.N)具有用于操作其接口组件(3.1-3.M)的选择器开关(选择器)(5.1-5.M)的单元(14)，以便初始化接口组件(3.1-3.M)的组件阵列侧的输入端(21.1-21.M)的转换。

19.根据上述权利要求16至18之一的备用电路，其特征在于，每个组件阵列(1、2)形成数据传输系统的一个可替换的部件。

20.根据上述权利要求16至19之一的备用电路，其特征在于，组件阵列(1、2)和接口组件(3.1-3.M)形成数据传输系统的一个另外可替换的部件。

21.根据上述权利要求16至18之一的备用电路，其特征在于，至少部分地通过至少一个程序模块和至少一个分配的处理器实现上述功能单元。

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