SU1667280A1 - Устройство дл контрол и резервировани информационно-измерительных систем - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам дл  контрол  и резервировани  информационно - измерительных систем, и может быть использовано при построении отказоустойчивых цифровых систем. Цель изобретени  - повышение надежности устройства. Цель достигаетс  путем сочетани  контрол  резервируемых грубых и точного каналов по мажоритарному признаку и по скорости изменени  контролируемого параметра. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении отказоустойчивых цифровых систем.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности устройства.

На фиг.1 приведена функциональна  схема устройства; на фиг.2,3 - функциональные схемы блока усреднени  данных и сравнени  соответственно.

Устройство (фиг.1) содержит регистр 1 точного канала, первый - третий 2-4 регистры грубых каналов, выходной регистр 5, генератор 6 тактовых импульсов, генератор 7 констант, блок 8 усреднени  данных, первый - четвертый 9-12 блоки сравнени , регистр 13 сбо , регистр 14 отказа, триггер 15 пуска, триггер 16 первого такта, коммутатор 17 каналов, элемент И 18, элемент ИЛИ 19, первый - четвертый 20-23 информационные входы, вход 24 пуска, вход 25 останова, информационный выход 26, выход 27 регистра

сбо , выход 28 регистра отказа, выходы второго 29. третьего 30, четвертого 31, первого 32 блоков сравнени , выход 33 генератора константы, выход 34 генератора тактовых импульсов.

Блок 8 усреднени  данных (фиг.2)содер- жит блок 35 пам ти, первый 36, второй 37 сумматоры, коммутатор 38, первый - третий 39-41 блоки элементов И, мажоритарный элемент 42, элемент И 43.

Блок 9 сравнени  (фиг.З) содержит первый 44, второй 45 сравнивающие устройства , сумматор 46, первый 47, второй 48 коммутаторы, элемент ИЛИ 49.

Блоки 10-12 сравнени  не имеют третьего выхода, а в остальном структура их аналогична .

Регистр 1 служит дл  записи и хранени  значени  параметра, измер емого точным каналом информационно-измерительной системы (ИИС).

to С

о о ч ю

00

о

Регистры 2-4 предназначены соответственно дл  записи и хранени  приближенных значений параметра, измеренных первым, вторым и третьим грубыми каналами ИИС.

Регистр 5 служит дл  записи, хранени  и выдачи на выход 26 ИИС итогового значени  параметра, которое в зависимости от исправности каналов ИИС совпадает либо с точным значением параметра, формируемым точным каналом ИИС, либо  вл етс  средним значением приближенных значений параметра, формируемых исправными грубыми каналами ИИС.

Генератор 7 констант предназначен дл  формировани  номинального и максимального допустимого значений вектора приращени  за такт параметра.

Блок 8 усреднени  данных обеспечивает формирование среднего значени  параметра на основании значений параметра, формируемых исправными грубыми каналами ИИС, Его выходной сигнал используетс  в качестве выходного значени  измер емого параметра (т.е. поступает на выход 26 устройства) в случае отказа точного канала ИИС.

При всех исправных грубых каналах ИИС блок 8 формирует выходной сигнал как среднее арифметическое трех значений параметров , поступивших из первого - третьего грубых каналов. Пр и отказе одного из грубых каналов блок 8 формирует сигнал в результате усреднени  значений параметра , поступивших от двух оставшихс  исправных грубых каналов ИИС. При отказе двух грубых каналов блок 8 передает выходной сигнал исправного грубого канала на свой выход без изменени .

Функциональна  схема блока 8 представлена на фиг.2. Значени  измер емого параметра поступают с выходов регистров 2-4 на входы групп элементов И 39-41 соответственно , на вторые входы которых подаютс  сигналы с первых выходов второго - четвертого 10-12 блоков сравнени  соответственно , единичные значени  которых свидетельствуют об отказе (сбое) первого - третьего грубых каналов ИИС соответственно .

При исправном состо нии всех грубых каналов ИИС значени  параметра всех трех каналов суммируютс  в сумматорах 36 и 37, и результат суммировани  подаетс  на младшие адресные входы блока 35 пам ти, на котором реализуетс  табличное деление полученной суммы на 3 и на 2. В качестве старшего разр да адреса блока 35 используетс  выходной сигнал элемента И 43, который равен нулю при исправном состо нии всех грубых каналов ИИС и единице - при по влении отказавших каналов.

Таким образом, пам ть блока 35 оказываетс  разделенной на две страницы. В первой странице (при нулевом старшем разр де адреса) в каждой  чейке записываетс  результат делени  суммарного значени  параметра, полученного на выходе сумматора 37, на 3. При этом сумма значений параметра, сформированных первым - третьим каналами, используетс  в качестве адреса  чейки пам ти блока 35.

Во второй странице (при единичном значении старшего разр да) в каждой  чейке записываетс  результат делени  суммы значений параметра, формируемых двум  исправными каналами, на 2.

Таким образом, в описанных случа х на выходе блока 8 присутствует среднее значение параметра, поступившего из трех или двух исправных каналов. Значение параметра , сформированное неисправным грубым каналом, не проходит на выход соответствующей группы элементов И 39 (40, 41), так как на инверсном входе группы элементов присутствует единичный сигнал. В этом случае суммирование осуществл етс  с нулевым кодом, но не искажает конечный результат.

При отказе двух грубых каналов ИИС выходной сигнал блока 8 формируетс  следующим образом.

При по влении двух единичных сигналов на входах мажоритарного элемента 42 на его выходе по вл етс  единица, а на выходе коммутатора 38 по вл етс  значение единственного исправного канала.

Блок 9 сравнени  предназначен дл  определени  вектора разности текущего значени  параметра со значением параметра, полученным в предыдущем такте, и сравнени  полученного рассогласовани  с номинальным и максимально допустимым, формируемыми на соответствующих выходах генератора 7 констант. Если результат сравнени  меньше или равен номинальному значению, то на третьем выходе блока 9 формируетс  единичный сигнал, а на остальных - нулевые. Если результат сравнени  меньше максимального значени , но больше номинального, то на первом выходе формируетс  единичный сигнал, а на остальных - нулевые. Если результат сравнени  больше или равен максимальному, то на первом и втором выходах формируетс  единичный сигнал, а на третьем - нулевой (фиг.З).

Сравниваемые значени  параметра,

полученные в текущем и предыдущем тактах.

поступают на вход сравнивающего устройства 44, с выхода сравнивающего устройства - на коммутатор, на входе которого меньшее число поступает на елиничный сигнал - через соответствующий коммутатор на вход сумматора 46 в обра гном коде (если сравниваемые числа равны, то на управл ющий вход коммутатора поступает единичный сигнал и на его выходе формируетс  нулевой код). Полученна  в сумматоре разность поступает на вход второго сравнивающего устройства, где по результатам сравнени  формируютс  управл ющие сиг налы. Работа и устройство блоков 10 12 сравнени  аналогичны, но в них поступают значени  от соответствующих грубых каналов . Регистр 13 сбо  служит дл  записи, хранени  и выдачи на выход 27 и входы управлени  регистра 14 в соответствии с сигналами, полученными от блоков сравнени , информации о сбо х в каналах.

Регистр 14 фиксирует отказ точного и грубых каналов ИИС, если в предыдущем такте в этом канале также бмл зафиксирован отказ (сбой). Регистр 14 может забыть факт отказа грубого канала, если неислрчв ность в канале переслала про вл тьс .

Триггер 15 пуска предназначен дл  внешнего запуска и останова устройства.

Триггер 16 первого такта, элементы И 18, ИЛИ 19 служат дл  организации правильного функционировани  и записи snj- чени  параметра, измер емого TOIJ им каналом в первом такте. Коммутатор 1 7 канала передает на информационный вход регистра 5 значение параметра с выхода точного канала (записанное в регистре 1) при его исправном состо нии либо среднее значение параметра, сформированное блоком 8 на основании усреднени  сигналов грубых каналов ИИС

Устройство работает следующим образом .

В исходном состо нии все регистры и триггеры устройства обнулены, в блоке па- м ти блока усреднени  данных записаны коды, обеспечивающие реализацию функции делени  суммы значений параметра на 2 и 3. В генераторе констант записаны значени  векторов номинального и предельно допустимого отклонений параметра за один такт. Цепи установки исходного на фиг.1-3 условно не показаны.

Функционирование устройства начинаетс  по команде Пуск, поступающей на вход 24. По этой команде триггер 15 устанавливаетс  в единичное состо ние, единичный сигнал с ею выхода поступает на вход управлени  генератора 6. На выходе генератора 6 по вл ютс  сдвинутые одна относительно другой последовательности

импульсов. Информаци  о значени х пара метра точного и грубых каналов ИИС посту- п ет на входы 20-23 (регистров 2-4. 1 соответственно) асинхронно, однако по- ступпение значений параметра на эти входы завершаете до поступлени  синхроимпульса с выхода 34.1 генератора 6. В дальнейшем изменени  значений параметра также осуществл ютс  всеми каналами в течение одного цикла, в паузе между поступлением синхроимпульсов с выхода 34,1 генератора 6,

Flo первому синхроимпульсу с выхода 34.1 1внератора 6 в регистры 1 4 занос тс  значени  параметра, поступившие из точно- ю и грубых каналов. В дальнейшем функционирование устройства зависит от наличи  или отсутстви  отказов в точном и грубых каналах ИИС.

Рассмотрим р боту устройства при исправном состо нии каналов ИИС, а также при по влении сбоев и отказов о них.

А Все каналы ИИС исправны, возможен сбой или отказ грубых каналов.

В этом случае поело записи информации в регистры 1 4 на выходах блоков 9-12 сравнени  (фиг.З) по в тс  нулевые или единичные сигналы. Какопы значени  этих сигналов , значени  не имеет, т эк как регистры сбо  11 и отказа 14 (фиг 1) не готовы к работе . По второму (34.2) тактовому импульсу значение измер емого точным каналом па- через коммутатор 17, открытый ин- версмым триггером 16. запишетс  в выходной регистр 5 По заднему фронту этого же импульса триггер 16 установитс  в единичное состо ние. По следующему первому тактовому импульсу в регистры 1-4 вновь запишетс  значение измер емого параметра . На этот раз на выходах блоков 9 12 сравнени  установ тс  нулевые потенциалы , за исключением выхода 32.3 блока 12 сравнени . Единичный сигнал на этом выходе говорит о том что рчзность значений параметра, измеренного во втором и пеовом тактах точным каналом,находитс  в области номинального отклонени . Единичным сигнг-лом этого выхода через элемент ИЛИ 19 коммутатор 17 настраиваетс  на прием измеренного значени  от точного ка- нала По следующему второму 34.2 тактовому импульсу в выходной регистр 5 записываетс  это значение. Этим же импульсом через открытый триггер 16 первого канала элемент И 18 и регистры 13 и 14 записываютс  значени  результатов сравнени  с блоков 9-12 сравнени . Если произошел отказ одного или нескольких грубых каналов, то в этом такте единичные сигналы с первых выходов блоков 9-11 сравнени 

соответствующих каналов запишутс  по второму тактовому импульсу в регистр 13 сбо  и разрешает запись признака отказавшего канала в регистр 14 отказа. Если факт отказа в следующем такте подтвердилс , то в соответствующий разр д регистра 14 отказа запишетс  единичное значение. Если факт отказа не подтвердилс , то в зависимости от того, в какой области значений находитс  разность измеренного значени , грубым и точным каналом (в предыдущем такте) соответствующих разр д регистра 13 сбо  обнулитс  или останетс  в единичном состо нии, В дальнейшем при исправном состо нии точного канала устройство работает аналогично описанному выше.

Б. Отказ точного канала, возможны сбои и отказы грубых каналов.

При по влении отказа точного канала (единичные значени  выходов 32.1,32.2: нулевое значение выхода 32.3) нулевой сигнал на выходе 32.3 блока 12 сравнени  переключит коммутатор 17 на прием информации от блока усреднени  данных грубых каналов. По второму тактовому импульсу в четвертый разр д регистра 13 сбо  запишетс  единичное значение. В следующем такте по второму тактовому импульсу в четвертый разр д регистра 14 отказа запишетс  единичное значение. 8 дальнейшем значение измер емого параметра oyflef формироватьс  в блоке 8 усреднени  данных от грубых каналов . Если произошел отказ грубого канала, то по единичному сигналу с первого выхода соответствующего блока сравнени  отказавший канал исключаетс  из процесса усреднени  в блоке 8. В дальнейшем устройство работает аналогично описанному выше.

Отказ ИИС наступает после отказа последнего работоспособного канала.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  контрол  и резервировани  информационно-измерительных систем , содержащее регистр точного канала, первый - третий регистры грубых каналов, выходной регистр, регистр отказов, коммутатор , первый - четвертый блоки сравнени , блок усреднени  данных, генератор констант , генератор тактовых импульсов, триггер пуска, элемент ИЛИ, причем единичный вход триггера пуска  вл етс  входом пуска устройства, выход триггера пуска соединен с управл ющим входом генератора тактовых импульсов, первый выход которого соединен с входами синхронизации регистров

   точного и грубых каналов, информационные входы которых  вл ютс  одноименными информационными входами устройства, выход регистра точного канала соединен с

   первым информационным входом коммутатора каналов и первым входом первого блока сравнени , выходы первого - третьего регистров грубых каналов соединены с одноименными входами блока усреднени 

   0 данных и первыми входами одноименных блоков сравнени  соответственно, выход блока усреднени  данных соединен с вторым информационным входом коммутатора каналов, выход коммутатора каналов соеди5 нен с информационным входом выходного регистра, выход которого  вл етс  информационным выходом устройства, первый выход генератора констант соединен с вторыми входами блоков сравнени , о т л и0 чающеес  тем, что, с целью повышени  надежности устройства, в него введены регистр сбоев, триггер первого такта и эле: мент И, причем нулевой вход триггера пуска  вл етс  входом останова устройства, вто5 рой выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом элемента И, с входом синхронизации регистра выхода, с единичным и синхровходом триггера первого такта, пр мой и инверсные выходы триг0 гера первого такта соединены соответственно с вторым входом элемента И и первым входом элемента ИЛИ, выход элемента И соединен с входами синхронизации регистров сбо  и отказа, выходы ре5 гистра сбо   вл ютс  выходами сбо  устройства и соединены с входами управлени  регистра отказов, выходы которого  вл ютс  выходами отказа устройства, второй выход генератора констант соединен с

   0 третьими входами первого - четвертого блоков сравнени , первые выходы первого - четвертого блоков сравнени  соединены соответственно с одноименными входами регистра сбоев, первые выходы второго 5 четвертого блоков сравнени  соединены соответственно с входами установки в О первого - третьего разр дов регистра отказа и первым - третьим управл ющими входами блока усреднени  данных, вторые выходы

   0 первого - четвертого блоков сравнени  соединены с одноименными входами регистра отказов, третий выход первого блока сравнени  соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом

   5 управлени  коммутатора, а выход выходного регистра соединен с четвертыми входами первого - четвертого блоков сравнени .

   Фиг.1

   4J