DK157634B - Tokanals-mikrodatamatkoblingsenhed, navnlig til jernbanesikringsanlaeg - Google Patents

Description

DK 157634 B

Opfindelsen angår et tokanals-mikrodatamatkob-lingsanlasg, navnlig til jernbanesikringsanlæg, med mikrodatamater, som i to kanaler bearbejder de samme informationer, til hvilke der for signalpar, som skal sam-5 menlignes, er knyttet komparatorer, som i det mindste delvis afbryder den fortsatte drift af de to mikrodatamater allerede ved et enkelt fejlagtigt signalpar, hvorhos mikrodatamaternes databusser over to koblingskredsløb står i forbindelse med hver af to eksterne 10 databusser, til hvilke der er tilsluttet indgangs- og udgangssignalomsættere, som kan vælges ved hjælp af adresser, der afgives over en adressebus fra den tilknyttede mikrodatamat, og aktiveres ved hjælp af skrive- henholdsvis læsesignaler, der afgives over styre-15 ledninger fra den pågældende mikrodatamat.

Ved et antal tekniske processer, eksempelvis ved overvågning af kernereaktorer eller ved styring af jernbaneanlæg, arbejdes der efter et anerkendt sikringsteknisk princip, hvorefter den proces, der skal styres, ved 20 teknisk fejl, som der må regnes med ved drift af databearbejdningsanlæg uden indbygget sikkerhed, overføres til en for mennesker og materiel ukritisk tilstand. Dette kan opnås ved, at der til alle procesaktiverende signaler knyttes et højt signalniveau, som ved en teknisk 25 forstyrrelse af databearbejdningsanlægget frakobles på alle udlæsningskanaler. Et mikrodatamatsystem af den indledningsvis omhandlede art, som opfylder den forklarede sikkerhedsfilosofi, er eksempelvis beskrevet i tidsskriftet "Elektronische Rechenanlagen" 22. årgang 30 1980, hæfte 5, siderne 229 til 236 og også i Siemens- publikation F550/137.

Dette kendre mikrodatamatkoblingsanlæg er opbygget af to mikrodatamater, som bearbejder de samme informationer parallelt, og det drives således, at efter 35 en konstateret ulighed mellem de to kanaler bliver mikrodatamaternes aktiviteter direkte undertrykket. Dette realiseres ved en tilbageholdelse af de taktimpulser, som driver de to mikroprocessorer. Det tokanalede ud- 2

DK 157634 B

faldsikre mikrodatamatkoblingsanlæg opfylder på den ene side fordringen om en kort defektafsløringstid ved, at tilstandene af de to datamatgrene, altså af de to kanaler, sammenlignes med hinanden efter hvert taktskridt i 5 anlægget; på den anden side sørger specielle kontrolprogrammer for en kort, af procesdatastrømmen uafhængig defekt afsløring.

Dette mikrodatamatkoblingsanlæg har den fordel, at det kan opbygges fuldstændigt af digitale komponen-10 ter, som fås i handelen. I forhold til hidtidige datamatsystemer opnås der også en højere grad af sikkerhed, i-det tilstandsligheden mellem de to enkeltkoblingsanlæg kontrolleres efter hvert taktskridt. Til denne kontrol anvendes, i modsætning til andre flerdatamatsysterner en 15 indre datamatinterface. Herpå kan processorernes aktiviteter og dermed også alle for processen indledte aktiviteter konstateres tidligst. Da de to mikrodatamaters totale datastrøm forløber over denne interface, er også alle ude fra tilførte informationer allerede før deres 20 nedlægning i hver mikrodatamats lagre udsat for en automatisk sammenligning. En forudsætning er naturligvis en taktsynkron dataindlæsning i begge mikrodatamater. Hertil tjener det tokanalede mikrodatamatkoblingsanlægs koblingskredsløb. Den taktsynkrone fordeling af de infor-25 mationer, der skal indlæses, mellem de to interne databusser sker på en sådan måde, at der eksempelvis først afgives en information fra den eksterne første databus over et første koblingskredsløb til de to interne databusser, hvorefter den samme information afgives fra den 30 anden eksterne databus over det andet koblingskredsløb ligeledes til de to interne databusser. En opdeling i en intern og en ekstern databus for hver kanal ved hjælp af det pågældende koblingskredsløb samt den tidsmæssigt fordelte aktivering af de eksterne databusser under ind-35 læsningsfaserne, ved hvilke de parvist over de to eksterne databusser forhåndenværende indgangssignalomsættere i henseende til de samme informationer kun må blive virksomme efter hinanden, har hidtil krævet et højt adressedekoderopbud.

3

DK 157634 B

Til grund for opfindelsen ligger således den opgave at videreudvikle et tokanals fejlsikkert-mikrodatamat-koblingsanlæg af den indledningsvis omhandlede art således, at en styrbar adskillelse af de interne fra de 5 eksterne databusser ved hjælp af koblingskredsløbene samt en tidsmæssigt adskilt belægning af de eksterne databusser under informationsindlæsningerne i mikrodatamatkoblingsanlægget muliggøres uden det hidtidige høje adressedekoderopbud.

10 Ifølge opfindelsen løses opgaven ved, at der i hver af de to kanaler mellem styreledningerne og indgangs- og udgangsomsættere findes en styrekobling, til hvilken koblingskredsløbet for den pågældende kanal der er knyttet en første og en anden adresseledning fra 15 den tilknyttede adressebus og ledninger for en til stadighed forhåndenværende kanalspecifik information, hvorhos den læsesignalet førende styreledning yderligere er forbundet med den pågældende kanals koblingskredsløb på en sådan måde, at for hver kanal er de eksterne databus-20 ser frakoblet fra de interne databusser og styrekoblingen er frakoblet fra indgangs- og udgangsomsætterne ved den ene værdi af den over den første adresseledning afgivne adressebit, mens der ved den anden værdi af denne adressebit ved optræden af læsesignaler og ved samtidig 25 kombination med værdien af den anden adresselednings adressebit og med den kanalspecifikke information sker en skiftevis dataindlæsning fra den ene henholdsvis den anden eksterne databus til de to interne databusser.

Mikrodatamatkoblingsanlægget byder som følge af 30 de forskellige adressestyrede driftsmåder for de eksterne databusser i afhængighed af informationsretningen også på udlæsning af informationer samtidigt over begge eksterne databusser. Således er det eksempelvis muligt til de eksterne databusser at tilslutte tællere, der 35 kan startes samtidigt programstyret.

Et udførelseseksempel ifølge opfindelsen er vist på tegningen og forklaret nærmere i det følgende.

Tegningen viser i et blokdiagram et tokanals ud-

DK 157634B

4 faldsikkert mikrodatamatkoblingsanlæg, hvis væsentlige komponentgrupper er to mikrodatamater MC1 og MC2.

Til disse i fællesskab er der knyttet en taktstrømforsyning TG med integreret frakoblingsdel# som sam-5 arbejder således med et antal komparatorer, der blot er vist ved et firkantsymbol VG, at taktstrømforsyningen frakobles ved en udfaldbetinget fejlfunktion i mikrodatamatkoblingsnetværket som helhed. Dette har til følge# at der ikke afgives procesaktiverende signaler# 10 således at der ikke opstår nogen fare for mennesker og materiel. Da eksempelvis indstillingsled aktiveres over specielle vekselstrømsudgangssignalomsættere (ikke vist)# udebliver i et konstateret fejltilfælde principielt deres aktivering. Således forhindres på sikker måde fejl-15 styringer af disse indstillingsled. I forbindelse med hver af mikrodatamaterne MC1 henholdsvis MC2, der praktisk taget hver for sig i forbindelse med yderligere komponentgrupper, som skal forklares i det følgende# udgør en komplet bearbejdningskanal, findes der en adres-20 sebus ADB1 henholdsvis ADB2, interne databusser DB1 henholdsvis DB2 samt for hver kanal to styreledninger ST11# ST12 og ST21# ST22. De interne data busser DB1 og DB2, adressebusserne ADB1 og ADB2 samt de to styreledningspar ST11# ST12 og ST21, 25 ST22 er ført til komparatorerne VG på en sådan måde, at en sammenligning af samtlige de to bearbejdningskanalers data fortløbende er mulig, og i fejltilfælde sker den beskrevne frakoblingsproces ved hjælp af taktstrømforsyningen TG's frakoblingsdel. Mellem de to 30 interne databusser DB1 og DB2 og to tilsvarende eksterne databusser DB10 og DB20 findes der to koblingskredsløb EV1 og EV2. Koblingskredsløbet EV1 har til opgave at overføre de til bestemte tider på den eksterne databus DB10 forhåndenværende informationer 35 til de to interne databusser DB1 og DB2 og dermed til mikrodatamaterne MC1 og MC2. Noget tilsvarende gælder på lignende måde for koblingskredsløbet EV2 til efterfølgende overføring af de samme informationer, men fra den eksterne databus DB20, ligeledes over de to 5

DK 157634 B

interne databusser DB1 og DB2 til mikrodatamaterne MC1 og MC2. Informationsafgivelsen til de to eksterne databusser DB10 og DB20 sker samtidigt over koblingskredsløbene EV1 og EV2. I et andet driftstilfælde 5 er koblingskredsløbene EV1 og EV2 frakoblet, idet de er koblet højohmske på ind- og udgangene, således at en eksakt adskillelse mellem interne og eksterne databusser DB1 og DB10 henholdsvis DB2 og DB20 er sikret.

Til styreformål er koblingskredsløbet EV1 hen- ^ g holdsvis EV2 forbundet med styreledningen ST11 henholdsvis ST21. På et givet tidspunkt ledes der samtidigt over hver af styreledningerne ST11 og ST21 et læsesignal I0R1 henholdsvis I0R2. Endvidere modtager hvert af de to forbindelseskredsløb EV1 henholds-vis EV2 over en ledning L1 henholdsvis L2 til stadighed en kanalspecifik information,der eksempelvis for ledningen L1 kan bestå af lavt potential "L" og for ledningen L2 af højt potential "H". Endvidere er koblingskredsløbet EV1 henholdsvis EV2 forbundet med 2Q to adresseledninger AL71, AL81 henholdsvis AL72, AL82 fra adressebussen ADB1 henholdsvis ADB2. Over de nævnte ledninger overføres, udløst af mikrodatamaterne MC1 og MC2, den ene eller den anden værdi af adressebittene 2? og 2^.

25 Stedfortrædende for et stort antal indgangssignal omsættere er der for hver kanal blot vist en enkelt, som er betegnet med E1 henholdsvis E2. Disse indgangssignalomsættere E1 og E2 er hver især forbundet med den tilhørende adressebus ADB1 henholdsvis ADB2 og 3q med den eksterne databus DB10 henholdsvis DB20 og kan således opkaldes pr. adresse. Adresseledningerne AL71, AL81 henholdsvis AL72 og AL82 behøver, da deres informationer anvendes andet steds til styreformål, ikke ubetinget at være medtilsluttet til indgangs-35 signalomsætterne E1 og E2. De to viste indgangssignalomsættere E1 og E2 findes med henblik på at signalere tilstanden af to kontakter K1 og K2. Den punkterede dobbeltlinie S skal antyde, at der eksempelvis er tale om tvangsstyrede kontakter K1, K2 i et enkelt (ikke vist) relæ. Til styreformål modtager

DK 157634 B

6 indgangssignalomsætterne E1 og E2 sluttelig også det allerede nævnte læsesignal I0R1 henholdsvis I0R2, der i hvert enkelt tilfælde tilføres indirekte over styreledningen ST111 henholdsvis ST21'.

5 Til udlæsningsformål er der pr. kanal til den eksterne databus DB10 henholdsvis DB20 tilsluttet en udgangssignalomsætter A1 henholdsvis A2, som ved et tilsvarende vælgekriterium over adressebussen ADB1 henholdsvis ADB2 og et samtidigt forhåndenværende, 10 ligeledes indirekte over styreledningen ST12' henholdsvis ST22' tilført skrivesignal IOW1 henholdsvis I0W2 tilkobler en lampe henholdsvis LE1 og LE2.

Som ved indgangssignalomsætterne E1 og E2 gælder det også ved udgangssignalomsætterne, at to adresseledninger 15 AL71, AL81 henholdsvis AL72, AL82 ikke behøver at være forbundet med udgangssignalomsætterne, fordi disse adresseledningers informationer opfylder andre opgaver, som det skal forklares nærmere i det følgende.

I praksis er der naturligvis til hver af de eks-20 terne databusser henholdsvis DB10 og DB20 tilsluttet et langt større antal indgangs- og udgangssignalomsættere. Til bestemte informationsudlæsninger er det ikke u-betinget nødvendigt, at dendertil nødvendige udgangssignalomsætter forefindes tokanalet som i udførelses-25 eksemplet. I det tilfælde er det også tilstrækkeligt med en enkelt udgangssignalomsætter, som enten er tilsluttet ved den eksterne databus DB10 eller ved den anden eksterne databus DB20.

Det er væsentligt for det udfaldsikre mikrodata-30 matkoblingsnetværk ifølge opfindelsen, at styreledningerne ST11, ST12 henholdsvis ST21 og ST22 til overføring af læsesignalet IOR1 henholdsvis IOR2 eller af skrivesignalet IOW1 henholdsvis IOW2 til de til de eksterne databusser DB10 og DB20 tilsluttede 35 indgangs- og udgangssignalomsættere er ført over en for hver kanal forhåndenværende styrekobling SG1 henholdsvis SG2. Ligesom koblingskredsløbet EV1 henholdsvis EV2 er styrekoblingen SG1 henholdsvis SG2

DK 157634 B

7 forbundet med adresseledningerne AL71 og AL81 henholdsvis AL72 og AL82. Desuden modtager styrekoblingen SG1 henholdsvis SG2 over ledningen L10 henholdsvis L20 den samme kanalspecifikke information son 5 koblingskredsløbet EV1 henholdsvis EV2 over ledningen L1 henholdsvis L2. Styrekoblingerne SG1 og SG2 kan hver især være opbygget af to i handelen er-holdelige drivtrinkomponenter med tristateudgang, hvorhos disse to drivtrinkomponenter på indgangssiden er 10 forbundet med styreledningerne ST11 og ST12 henholdsvis ST21 og ST22. Den ene drivtrinkomponent til gennemkobling af skrivesignalet I0W1 henholdsvis I0W2 bliver på styresiden forbundet således med adresseledningen AL71 henholdsvis AL72, at ved tilstede- 7 15 værelse af værdien "H" af adressebitten 2 på adresseledningen AL71 henholdsvis AL72 er styreledningen ST12 henholdsvis ST22 gennemkoblet. Som følge af denne udformning af styrekoblingerne SG1 og SG2 opnås det, at ved alle over adressebussen ADB1 20 henholdsvis ADB2 overførte adresser, i hvilke adresseledningen AL71 henholdsvis AL72 fører et højt signalniveau "H", kan udgangssignalomsættere, i eksemplet udgangssignalomsætterne A1 og A2, aktiveres samtidigt pr. adresse. Ved alle andre adresser, ved hvilke 25 adresseledningerne AL71 og AL72 fører et lavt potential "L", er styrekoblingerne SG1 og SG2 blokeret, således at disse adresser udelukkende influerer på en "intern" databearbejdning ved de to mikrodatamater MC1 og MC2 og deres (ikke viste) perifere udstyr.

30 Den anden drivtrinkomponent i hver styrekobling SG1 henholdsvis SG2 til kobling af det over styreledningen ST11 henholdsvis ST21 tilførte læsesignal IOR1 henholdsvis IOR2 modtager sin styreinformation over et OG-led, som på den ene side i styrekoblingen 35 SG1 er forbundet med adresseledningen AL71 og i den anden styrekobling SG2 er forbundet med adresseledningen AL72. Adresseledningen AL81 henholdsvis AL82 bliver sammen med ledningen L10 henholdsvis

DK 157634 B

8 L20 tilsluttet et ækvivalensled, som på udgangssiden er forbundet med det pågældende OG-led. Som følge af en sådan kombination i styrekoblingen SG1 henholdsvis SG2 opnås det med hensyn til gennemkoblingen af den 5 tilsluttede styreledning ST11 henholdsvis ST21 for læsesignalet I0R1 henholdsvis I0R2, at under forudsætning af højt potential "H" på adresseledningen AL71 henholdsvis AL72 står læsesignalet I0R1 eller læsesignalet I0R2 i afhængighed af værdien "L" eller

O

10 "H" af adressebitten 2 på ledningen AL81 henholds vis AL82 til rådighed for indgangssignalomsætteren E1 eller indgangssignalomsætteren E2. De to værdier g "L" og "H" af adressebitten 2 fremkommer for informationsindlæsningen skiftevis efter hinanden på 15 adresseledningerne AL81 og AL82.

Da koblingskredsløbene EV1 henholdsvis EV2 ligeledes er forbundet med adresseledningerne AL71, AL81 henholdsvis AL72 og AL82 og hver især over styreledningen ST11 henholdsvis ST21 modtager læse-20 signalet I0R1 henholdsvis IOR2 direkte, bliver det ved en tilsvarende kombination af disse størrelser i henseende til de tilsluttede databusser opnået, at ved værdien "H" af adressebitten 2 på adresseledningen AL71 henholdsvis AL72 og et tilstedeværende 25 læsesignal IOR1 henholdsvis IOR2 på styreledningen ST11 henholdsvis ST21 ved den ene værdi "L" henholdsvis "H" af den på adresseledningen AL81 henholdsvis på den anden adresseledning AL82 forhånden- 8 værende adressebit 2 sker der en indlæsning fra den 30 eksterne databus DB10 over koblingskredsløbet EV1 til de interne databusser DB1 og DB2 og efterfølgende ved den anden værdi "H" henholdsvis "L" af den på adresseledningen AL81 henholdsvis AL82 forhånden- g værende adressebit 2 en indlæsning fra den eksterne 35 databus DB20 over koblingskredsløbet EV2 til de to interne databusser DB1. og DB2. Koblingskredsløbene EV1 og EV2 kan ligeledes indeholde drivtrinkomponen-ter med tristateudgang, som hver især ved værdien "L"

Claims (2)

1. 7 9 DK 157634 B af adressebitten 2 på adresseledningen AL71 henholdsvis AL72 er højohmsk. Aktiveringen af drivtrinkomponenterne i indlæs- ningsfordoblerne EV1 og EV2 sker til dataafgivelse 7 5 således, at ved værdien "H" af adressebitten 2 på adresseledningerne AL71 og AL72 og manglende læse-signaler - men forhåndenværende skrivesignaler I0W1, I0W2 på styreledningerne ST12", ST22' - er den inter ne databus DB1 henholdsvis DB.2 forbundet med den 10 eksterne databus DB10 henholdsvis DB20. Denne logiske kombination sker ligeledes over digitaltekniske koblingselementer, som fås i handelen.
2. 15 Tokanals mikrodatamatkoblingsanlæg, navnlig til jernbanesikringsanlæg, med mikrodatamater (MCI, MC2), som i to kanaler bearbejder de samme informationer, til hvilke der for signalpar, som skal sammenlignes, er knyttet komparatorer (VG), som i det mindste delvis af-20 bryder den fortsatte drift af de to mikrodatamater (MC1, MC2) allerede ved et enkelt fejlagtigt signalpar, hvorhos mikrodatamaternes databusser over to koblingskredsløb (EV1, EV2) står i forbindelse med hver af to eksterne databusser (DB10, DB20), til hvilke der er 25 tilsluttet indgangs- (E1, E2) og udgangssignalomsættere (A1, A2), som kan vælges ved hjælp af adresser, der afgives over en adressebus (ADB1, ADB2) fra den tilknyttede mikrodatamat, og aktiveres ved hjælp af skrive- henholdsvis læsesignaler, der afgives over styreledninger 30 (ST11, ST12, ST21, ST22) fra den pågældende mikrodatamat, kendetegnet ved, at der i hver af de to kanaler mellem styreledningerne (ST11, ST12 hhv. ST21, ST22) og indgangs- og udgangsomsættere (E1,A1 hhv. E2,A2) findes en styrekobling (SG1,SG2), til hvilken 35 koblingskredsløbet (EV1, hhv. EV2) for den pågældende kanal der er knyttet en første og en anden adresseled- ( I *· 10 DK 157634 B ning (AL71, AL81 hhv. AL72, AL82) fra den tilknyttede adressebus (ADB1 hhv. ADB2) og ledninger (Li, L10 hhv. L2, L20) for en til stadighed forhåndenværende kanalspecifik information ("L", "H"), hvorhos den læsesig-5 nalet (IOR1, IOR2) førende styreledning (ST11 hhv. ST21) yderligere er forbundet med den pågældende kanals koblingskredsløb (EVT hhv. EV2) på en sådan måde, at for hver kanal er de eksterne databusser frakoblet fra de interne databusser (DB10/DB1; DB20/DB2) og styrekob-10 lingen er frakoblet fra indgangs- og udgangsomsætterne (SG1/E1, A1; SG2/E2,A2) ved den ene værdi ("L") af den over den første adresseledning (AL71 hhv. AL72) afgivne 7 adressebit (2 ), mens der ved den anden værdi ("H") af 7 denne adressebit (2 ) ved optræden af læsesignaler 15 (IOR1 hhv. IOR2) og ved samtidig kombination med værdien ("L", "H") af den anden adresselednings (AL81 hhv. g AL82) adressebit (2 ) og med den kanalspecifikke information ("L" hhv. "H") sker en skiftevis dataindlæsning fra den ene henholdsvis den anden eksterne databus 20 (DB10 hhv. DB20) til de to interne databusser (DB1, DB2).