Устройство для контроля и резервирования информационно- измерительных систем

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам для контроля и резервирования информационно - измерительных систем, и может быть использовано при построении отказоустойчивых цифровых систем. Цель изобретения - повышение надежности устройства. Цель достигается путем сочетания контроля резервируемых грубых и точного каналов по мажоритарному признаку и по скорости изменения контролируемого параметра. 3 ил.

СОIОЗ СОВЕ!СКИХ

COI1ИАЛИС TVI IF СКИХ

РЕС11УБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

11РИ ГКНТ:.ССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0 (7

М

hD

О (21) 4732941/24 (22) 29,08.89 (46) 30.07.91, Бюл. N 28 (71) Московское приборостроительное конструкторское бюро "Восход" (72) B,А.Ткаченко, В.С.Харченко, Г.Н.Тимонькин. С.Н.Ткаченко и С.В.Терещенко (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1140278, кл. Н 05 К 10/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР

М 1578723, кл. Н 05 К 10/00, G 06 F 11/20, 1988.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении отказоустоичивых цифровых систем, Целью изобретения является повышение надежности устройства.

На фиг,1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2,3 — функциональные схемы блока усреднения данных и сравнения соответственно.

Устройство (фиг.1) содержит регистр 1 точного канала, первый — третий 2-4 регистры грубых каналов, выходнои регистр 5, генератор 6 тактовых импульсов. генератор 7 констант, блок 8 усреднения данных, первый — четвертый 9-12 блоки сравнения, регистр 13 сбоя, 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, вы код 27 регистра

SU 1667280 А1

Is1Is Н 05 К 10/00. G 06 F 11/20 (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам для контроля и резервирования информационно-измерительных систем, и может быть использовано при построении отказоустойчивых цифровых систем. Цель изобретения повышение надежности устройства — достигается путем сочетания контроля резервируемых грубых и точного каналов по мажоритарному признаку и скорости изменения контролируемого параметра. 3 ил. сбоя, выход 28 регистра отказа, выходы второго 29, третьего 30, четвертого 31, первого

32 блоков сравнения, выход 33 генератора константы, выход 34 генератора тактовых импульсов, Блок 8 усреднения данных (фиг.2) содержит блок 35 памяти, первый 36, второй 37 сумматоры, коммутатор 38, первый — третий

39-41 блоки элементов И, мажоритарный элемент 42, элемент И 43.

Блок 9 сравнения (фиг.3) содержит ервый 44, второй 45 сравнивающие устройства, сумматор 46, первый 47, второй 48 коммутаторы, элемент ИЛИ 49.

° ай

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

Регистр 1 служит для записи и хранения значения параметра, измеряемого точным каналом информационно-измерительной системы (ИИС).

1667280

Регистры 2 — 4 предназначены соответственно для записи и хранения приближенных значений параметра. измеренных первым, вторым и третьим грубыми каналами ИИС.

Регистр 5 служит для записи, хранения и выдачи на выход 26 ИИС итогового значения параметра. которое в зависимости от исправности каналов ИИС совпадает либо с точным значением параметра, формируемым точным каналом ИИС, либо является средним значением приближенных значений параметра, формируемых исправными грубыми каналами ИИС.

Генератор 7 констант предназначен для формирования номинального и максимального допустимого значений вектора приращения за такт параметра.

Блок 8 усреднения данных обеспечивает формирование среднего значения параметра на основании значений параметра, формируемых исправными грубыми каналами ИИС, Его выходной сигнал используется в качестве выходного значения измеряемого параметра (т,е. поступает на выход 26 устройства) B случае отказа точного канала

ИИС, При всех исправных грубых каналах

ИИС блок S формирует выходной сигнал как среднее арифметическое трех значений параметров., поступивших иэ первого — третьего грубых каналов. При отказе одного иэ грубых каналов блок 8 формирует сигнал в результате усреднения значений параметра, поступивших от двух оставшихся исправных грубых каналов ИИС. При отказе двух грубых каналов блок 8 передает выходной сигнал исправного грубого канала на . свой выход без изменения.

Функциональная схема блока 8 представлена на фиг.2. Значения измеряемого параметра поступают с выходов регистров

2-4 на входы групп элементов И 39-41 соответственно, на вторые входы которых подаются сигналы с первых выходов второго— четвертого 1 -12 блоков сравнения соответственно, единичные значения которых свидетельствуют об отказе (сбое) первого— третьего грубых каналов ИИС соответственно.

При испревном состоянии всех грубых каналов ИИС значения параметра всех трех каналов суммируются в сумматорах 36 и 37, и результат суммирования подается на младшие адресные входы блока 35 памяти, на котором реализуется табличное деление полученной суммы на "3" и на "2". В качестве старшего разряда адреса блока 35 используется выходной сигнал элемента И 43, который равен нулю при исправном состоянии всех грубых каналов ИИС и единице— при появлении отказавших каналов.

Таким образом, память блока 35 оказывается разделенной на две страницы. В первой странице (при нулевом старшем разряде адреса) в каждой ячейке записывается результат деления суммарного значения параметра, полученного на выходе сумматора 37, на "3". При этом сумма значений параметра. сформированных первым— третьим каналами, используется в качестве адреса ячейки памяти блока 35

Во второй странице (при единичном значении старшего разряда) в каждой ячейке записывается результат деления суммы значений параметра, формируемых двумя исправными каналами, на "2".

Таким образом, в описанных случаях на выходе блока 8 присутствует среднее значение параметра, поступившего иэ 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 осуществляется с нулевым кодом, но не искажает конечный результат, При отказе двух грубых каналов ИИС выходной сигнал блока 8 формируется следующим образом.

При появлении двух единичных сигналов на входах мажоритарного элемента 42 на его выходе появляется единица, а на выходе коммутатора 38 появляется значение единственного исправного канала.

Блок 9 сравнения предназначен для определения вектора разности текущего значения параметра со значением параметра, полученным в предыдущем такте, и сравнения полученного рассогласования с номинальным и максимально допустимым, формируемыми на соответствующих выходах генератора 7 констант. Если результат сравнения меньше или равен номинальному значению, то на третьем выходе блока 9 формируется единичный сигнал, а нв остальных — нулевые. Если результат сравнения меньше максимального значения, но больше номинального, то на первом выходе формируется единичный сигнал, а нэ остальных — нулевые, Если результат сравнения больше или равен максимальному, то на первом и втором выходах формируется единичный сигнал, а на третьем — нулевой (фиг.З).

Сравниваемые значения параметра, полученные в текущем и предыдущем тактах, поступают на вход сравнивающего устрой1667280 ства 44, с выхода сравнивающего устройства — на коммутатор, на входе которого меньшее число поступает на единичный сигнал — через соответствующий коммутатор на вход сумматора 46 в обратном коде (ели сравниваемые числа равны, тз на управ??яющий вход коммутатора поступает единичныи сигнал и на его выходе формируется нулевой код). Полученная в сумматоре разность поступает на вход второго сравнивающего устройства, где по результатам сравнения формируются управляющие сигналы. Работа и устройство блоков 10 12 сравнения аналогичны, но в них поступают значения от соответствующих грубых каналов. Регистр 13 сбоя служиг для зэписи, ! хранения и выдачи на выход 27 и входы управления регистра 14 в соответствии с сигналами, полученными от блоков сравнения, информации о сбоях в каналах.

Регистр 14 фиксирует отказ точного и грубых каналов ИИС, если в предыдущем такте в этом канале также б.,п зафиксирован отказ(сбой). Регистр 14 может "забыть" факт отказа грубого канала, если неисправность в канале перес;ала проявляться.

Триггер 15 пуска предназначен дпя внешнего запуска и останова устройства.

Триггер 16 первого такта, элементы И

18, ИЛИ 19 служат для организации правильного функционирования и записи з?? чения параметра, измеряемого то ?? м каналом в первом такте. Коммутатор 17 канала передает на информационный вход регистра 5 значение параметра с выхода точного канала (записанное в регистре 1) при его исправном состоянии либо среднее значение параметра, сформированное блоком 8 на основании усреднения сигналов грубых каналов ИИС, Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии все регистры и триггеры устройства обнулены, в блоке памяти блока усреднения данных записаны коды, обеспечивающие реализацию функции деления суммы значений параметра на

"2" и "3". В генераторе хонстан-. записаны значения векторов номинального и предельно допустимого отклонений параметра за один такт. Цепи установки исходного на фиг,1-3 условно не показаны.

Функционирование устройства начинается по команде "Пуск", поступающей на вход 24. По этой команде триггер 15 устанавливается в единичное состояние. единичный сигнал с е;о выхода поступает на вход управления генератора 6. На выходе ге??ератора 6 появляются сдвинутые одна относительно другой последователь ности импульсов. Информация о значениях парэ метра точного и грубых каналов ИИС поступзет на входы 20 — 23 (регистров 2 — 4, 1 соответственно) асинхронно, однако поступ пение значений пара...етра на эти входы завершается до поступления синхроимпу", а с выхода 34.1 генератора 6, В дальнеишем изменения значений параметра также осуществляютгявсеми каналами в течение одного цикла, в паузе между поступлю чием синхроил пульсов с выхода 34,1 гечератора 6, По первому синхроимпульсу с выхода

34.1? енератора 6 в регистры 1 4 заносятся значения параметра, поступившие из точного и грубых каналов. В дальнейшем функционирование устройства зависит от наличия или отсутствия отказов в точном и грубых ка?-?плах ИИС, Рассмотрим работy угтройства при исправном состоянии каналов ИИС, а также при появлении сбоев и о? казов в них.

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

Б этом случае r осле записи и??формации в регистры 1-4 на выходах блоков 9-12 грлв?? ения (фиг.3) появятся нулевые или единичн ые сигналы, Ka vo v?, з чаче ни я этих сигналов. значения не имеет,??K как регистры сбоя 1;3 и отказа 14 (фиг 1) не готовы к работе. По второму (34.2) тактовому импульсу з??аче??ие измеряемого точным каналом парам тра через коммутатор 17, открытый инверсным триггером 16. запишется в выкодной регистр 5 По заднему фронту этого же импульса триггер 16 установится в единичное состояние. По следующему первол у тактовому импульсу в регистры 1-4 вновь запишется значение измеряемого параметра. На этот раз на выходах блоков

9- 12 сравнения установятся нулевые потенциалы, за и".êëþ÷åíèåì выхода 32.3 блока

12 сравнения. Единичн,?ll сигнал на этом выходе говорит о том. ч;о разность значений параметра, измеренного во втором и пеовом тактах точным кан лом, находится в области номинального отклонения, Единичныл сигн;.пом этого выхода через элемент

ИЛИ 19 коммутатор 17 настраивается на прием измеренного значения от точного канапэ. По следующему второму 34.2 тактовому импульсу в выходной регистр 5 записывается это значение. Этим же импульсом через открытый триггер 16 первого ка??ала элемент И 18 и регистры 13 и 14 записываются значения результатов сравнения с блоков 9-12 сравнения. Если произошел отказ одного или нескольких грубых каналов, то в этом такте единичные сигналы с первых выходов блоков 9 — 11 сравнения

1667280 соответствующих. каналов запишутся по второму тактовому импульсу в регистр 13 сбоя и разрешает запись признака отказавшего канала в регистр 14 отказа. Если факт отказа в следующем такте подтвердился, то в соответствующий разряд регистра 14 отказа запишется единичное значение. Если факт отказа не подтвердился, то в зависимости от того, в какой области значений находится разность измеренного значения, грубым и точным каналом (в предыдущем такте) соответствующих разряд регистра 13 сбоя обнулится или останется в единичном состоянии, В дальнейшем при исправном состоянии точного канала устройство работает аналогично описанному выше.

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

При появлении отказа точного канала (единичные значения выходов 32,1, 32.2: нулевое значение выхода 32.3) нулевой сигнал йа выходе 32.3 блока 12 сравнения переключит коммутатор 17 на прием информации от блока усреднения данных грубых каналов.

По второму тактовому импульсу в четвертый разряд регистра 13 сбоя запишется единичное значение, В следующем такте по второму тактовому импульсу в четвертый разряд регистра 14 отказа запишется единичное значение. В дальнейшем значение измеряемого параметра будет формироваться в блоке 8 усреднения данных от грубых каналов. Если произошел отказ грубого канала, то по единичному сигналу с первого выхода соответствующего блока сравнения отказавший канал исключается из процесса усреднения в блоке 8. В дальнейшем устройство работает аналогично описанному выше.

Отказ ИИС наступает после отказа последнего работоспособного канала.

Формула изобретения

Устройство для контроля и резервирования информационно-измерительных систем, содержащее регистр точного канала, первый — третий регистры грубых каналов, выходной регистр, регистр отказов, коммутатор, первый — четвертый блоки сравнения. блок усреднения данных, генератор констант, генератор тактовых импульсов, триггер пуска, элемент ИЛИ, причем единичный вход триггера пуска является входом пуска устройства, выход триггера пуска соединен с управляющим входом генератора тактовых импульсов, первый выход которого соединен с входами синхронизации регистров

55 точного и грубых каналов, информационные входы которых являются одноименными информационными входами устройства, выход регистра точного канала соединен с первым информационным входом коммутатора каналов и первым входом первого блока сравнения, выходы первого — третьего регистров грубых каналов соединены с одноименными входами блока усреднения данных и первыми входами одноименных блоков сравнения соответственно, выход блока усреднения данных соединен с вторым информационным входом коммутатора каналов, выход коммутатора каналов соединен с информационным входом выходного регистра, выход которого является информационным выходом устройства, первый выход генератора констант соединен с вторыми входами блоков сравнения, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены регистр сбоев, триггер первого такта и элемент И, причем нулевой вход триггера пуска является входом останова устройства, второй выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом элемента И, с входом синхронизации регистра выхода, с единичным и синхровходом триггера перво< о такта, прямой и инверсные выходы триггера первого такта соединены соответственно с вторым входом элемента

И и первым входом элемента ИЛИ, выход элемента И соединен с входами синхронизации регистров сбоя и отказа, выходы регистра сбоя являются выходами сбоя устройства и соединены с входами управления регистра отказов, выходы которого являются выходами отказа устройства, второй выход генератора констант соединен с третьими входами первого — четвертого блоков сравнения, первые выходы первого— четвертого блоков сравнения соединены соответственно с одноименными входами регистра сбоев, первые выходы второго— четвертого блоков сравнения соединены соответственно с входами установки в "0" первого — третьего разрядов регистра отказа и первым — третьим управляющими входами блока усреднения данных, вторые выходы первого — четвертого блоков сравнения соединены с одноименными входами регистра отказов, третий выход первого блока сравнения соединен с вторым входом элемента

ИЛИ, выход которого соединен с входом управления коммутатора, а выход выходного регистра соединен с четвертыми входами первого — четвертого блоков сравнения.

С

R1

R2

РЗ

14

211

vf

У4

1бб7280

Фиг 2

Составитель Н. Парамонов

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор О. Ципле

Редактор А, Маковская

Заказ 2535 1ираж 490 Подписное

ВНИИГ(И (or уда(>ственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССр

113035, Москва Ж-35, Раушская наб.,4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101