Унифицированный логический контроллер

Изобретение относится к железнодорожной автоматикe для управления транспортом. Контроллер содержит два (А, Б) микропроцессорных вычислителя, интерфейсы верхнего уровня CAN1А и CAN1Б, соединенные с драйверами CAN-сетей, интерфейсы нижнего уровня CAN2А и CAN2Б, соединенные с драйверами CAN-сетей, четыре универсальных асинхронных приемника-передатчика, соединенные с соответствующим из четырех драйверов последовательного интерфейса RS-422, два последовательных интерфейса SPI 1,2, два последовательных интерфейса SPI 3, безопасную асинхронную схему сравнения (БАСС). В микропроцессорные вычислители (А, Б) загружается диверсифицированное программное обеспечение, причем программный код для микропроцессорного вычислителя А отличается от кода для микропроцессорного вычислителя Б. БАСС выполняет функции арбитра и обеспечивает сравнение результатов работы микропроцессорных вычислителей А и Б по контрольным точкам и разрешает работу драйверам последовательного интерфейса RS-422 и драйверам CAN-сетей интерфейсов нижнего уровня в случае совпадения результатов вычислений. Достигается повышение безопасности и надежности работы. 1 ил.

 

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и может быть использовано в критичных системах управления железнодорожным транспортом.

К системам железнодорожной автоматики предъявляют высокие требования безопасности и надежности. Обычно безопасность функционирования обеспечивается за счет аппаратной и программной избыточности.

Известна мультипроцессорная компьютерная система, описанная в заявке WO2011147580 A1, опубликованной 01.12.2011. Известная система содержит множество рабочих процессоров, обеспечивающих функционирование программного обеспечения, и множество процессоров мониторинга, обеспечивающих контроль функционирования рабочих процессоров. Недостатком известной системы является большая аппаратная сложность ее реализации, обусловленная использованием большого количества рабочих процессоров и большого количества контролирующих процессоров. Кроме того, недостатком известной системы является отсутствие средств мониторинга выполнения программного обеспечения.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство для контроля системы с несколькими функциональными блоками, описанное в патенте RU2175451 C2, опубликованном 27.10.2001. Известное устройство содержит множество резервированных двухканальных устройств безопасности, связанных друг с другом и обеспечивающих индивидуальный контроль каждого функционального блока. Недостатком известного устройства является большая аппаратная сложность его реализации, обусловленная использованием большого количества устройств безопасности и аппаратных связей между ними. Кроме того, недостатком известного устройства является отсутствие средств мониторинга выполнения программного обеспечения функциональных блоков.

Задача изобретения: создание унифицированного логического контроллера (УЛК), обеспечивающего реализацию алгоритмов работы систем железнодорожной автоматики и телемеханики, построенного по архитектуре 2 из 2 с применением аппаратного арбитра, для применения такого УЛК в различного класса системах железнодорожной автоматики и телемеханики распределенной архитектуры.

Унифицированный логический контроллер (УЛК) содержит два (А, Б) микропроцессорных вычислителя, интерфейсы верхнего уровня CAN1А и CAN1Б, соединенные с соответствующими драйверами CAN-сетей, интерфейсы нижнего уровня CAN2А и CAN2Б, соединенные с соответствующими драйверами CAN-сетей, четыре универсальных асинхронных приемника-передатчика, соединенные с соответствующим из четырех драйверов последовательного интерфейса RS-422, два последовательных интерфейса SPI 1,2, два последовательных интерфейса SPI 3, безопасную асинхронную схему сравнения (БАСС).

В микропроцессорные вычислители (А, Б) загружается диверсифицированное программное обеспечение, обеспечивающее соответствующий алгоритм функционирования УЛК, причем программный код для микропроцессорного вычислителя А отличается от кода для микропроцессорного вычислителя Б.

Микропроцессорные вычислители (А, Б) соединены с соответствующими интерфейсами верхнего уровня CAN1А и CAN1, служащим для обмена сообщениями микропроцессорными вычислителями А и Б с внешними устройствами верхнего уровня.

Микропроцессорные вычислители (А, Б) соединены с соответствующими интерфейсами нижнего уровня CAN1А и CAN1Б, которые служат для обмена сообщениями микропроцессорными вычислителями А и Б с внешними устройствами нижнего уровня.

Микропроцессорный вычислитель А соединен с первым и третьим универсальными асинхронными приемниками-передатчиками.

Микропроцессорный вычислитель Б соединен со вторым и четвертым универсальными асинхронными приемниками-передатчиками.

Микропроцессорный вычислитель А соединен с первым последовательным интерфейсом SPI 1,2, применяющимся для передачи данных из микропроцессорного вычислителя А в микропроцессорный вычислитель Б, и соединен с первым последовательным интерфейсом SPI 3, обеспечивающим передачу данных их микропроцессорного вычислителя А в БАСС.

Микропроцессорный вычислитель Б соединен со вторым последовательным интерфейсом SPI 1,2, применяющимся для передачи данных из микропроцессорного вычислителя Б в микропроцессорный вычислитель А, и соединен со вторым последовательным интерфейсом SPI 3, обеспечивающим передачу данных их микропроцессорного вычислителя Б в БАСС.

Безопасная асинхронная схема сравнения (БАСС) выполняет функции арбитра и обеспечивает сравнение результатов работы микропроцессорных вычислителей А и Б по контрольным точкам и разрешает работу драйверам последовательного интерфейса RS-422 и драйверам CAN-сетей интерфейсов нижнего уровня в случае совпадения результатов вычислений.

Технический результат изобретения заключается в повышении безопасности и надежности систем железнодорожной автоматики и телемеханики распределенной архитектуры.

На чертеже представлена структурная схема унифицированного логического контроллера.

УЛК состоит из двух микропроцессорных вычислителей (МПВ_A 5, МПВ_Б 6), реализованных на однокристальных микроконтроллерах и работающих по диверсифицированным алгоритмам программного обеспечения (ПО_А 7, ПО_Б 8), четырех гальванически развязанных CAN-сетей (CAN1А 22, CAN2А 24, CAN1Б 23, CAN2Б 25), последовательных интерфейсов SPI 1, 2 (9 и 10), SPI 3 (11 и 12), интерфейсов Uart1 (3, 13), Uart2 (4, 14), безопасной асинхронной схемы сравнения (БАСС) 17, драйверов последовательного интерфейса RS-422 Drv422 (1, 2, 15, 16), драйверов CAN-сетей DrvCAN1_A 18, DrvCAN1_Б 19, DrvCAN2_A 20, DrvCAN2_Б 21.

Сети CAN1_A и CAN1_Б служат для обмена технологической и мониторинговой информацией между УЛК и согласующими устройствами систем верхнего уровня. Сети CAN2A и CAN2Б служат для обмена информацией с устройствами нижнего уровня.

Универсальные асинхронные приемники-передатчики Uart1 3, 13 и Uart2 4, 14 предназначены для обмена сообщениями между смежными УЛК. На базе интерфейсов RS-422 1, 2, 15, 16 образованы 4 канала (потока) передачи информации.

Порядок работы модуля УЛК следующий:

Микропроцессорные вычислители МПВ_А 5 и МПВ_Б 6 по сети верхнего уровня CAN1_А 22 и CAN1_Б 23 через драйверы последовательных интерфейсов DrvCAN1А 18 и DrvCAN1Б 19 и по сети нижнего уровня CAN2А 24 и CAN2Б 25, через драйверы последовательных интерфейсов DrvCAN2А 20 и DrvCAN2Б 21 получают сообщения от систем верхнего уровня, объектов контроля и управления соответственно. Одновременно с этим МПВ_А и МПВ_Б через интерфейсы Uart1 3, 13 и Uart2 4, 14, через драйверы последовательных интерфейсов Drv422 1, 2, 15, 16 получают сообщения от смежных УЛК (при их наличии). Информация обрабатывается одновременно процессором МПВ_А и процессором МПВ_Б в соответствии с алгоритмом функционирования программного обеспечения ПО_А 7 и ПО_Б 8, загружаемым в МПВ_А и МПВ_Б соответственно на стадии подготовки устройства к работе.

Безопасная асинхронная схема сравнения 17, являющаяся программируемой логической интегральной схемой (ПЛИС), осуществляет непрерывный контроль результатов функционирования алгоритма в процессорах МПВ_А и МПВ_Б в контрольных точках. В качестве контрольных точек выбираются состояния элементов внутренней логики процессоров. В случае несовпадения результатов работы хотя бы в одной контрольной точке схема сравнения отключает драйверы Drv422, DrvCAN2_А и DrvCAN2_Б и останавливает обмен информацией со смежными УЛК (при их наличии), а так же с системами нижнего уровня, чем обеспечивается перевод УЛК в безопасное состояние, которое сохраняется до перезапуска процессоров нажатием кнопки сброса.

Применение такого УЛК позволит повысить безопасность и надежность систем железнодорожной автоматики и телемеханики распределенной архитектуры, обеспечить гибкость и простоту проектирования данного класса систем.

Унифицированный логический контроллер (УЛК), содержащий два (А, Б) микропроцессорных вычислителя, интерфейсы верхнего уровня CAN1А и CAN1Б, соединенные с соответствующими драйверами CAN-сетей, интерфейсы нижнего уровня CAN2А и CAN2Б, соединенные с соответствующими драйверами CAN-сетей, четыре универсальных асинхронных приемника-передатчика, соединенные с соответствующим из четырех драйверов последовательного интерфейса RS-422, два последовательных интерфейса SPI 1,2, два последовательных интерфейса SPI 3, безопасную асинхронную схему сравнения (БАСС), причем в микропроцессорные вычислители (А, Б) загружается диверсифицированное программное обеспечение, обеспечивающее соответствующий алгоритм функционирования УЛК, причем программный код для микропроцессорного вычислителя А отличается от кода для микропроцессорного вычислителя Б, причем микропроцессорные вычислители (А, Б) соединены с соответствующими интерфейсами верхнего уровня CAN1А и CAN1Б, служащими для обмена сообщениями микропроцессорными вычислителями А и Б с внешними устройствами верхнего уровня, соединены с соответствующими интерфейсами нижнего уровня CAN2А и CAN2Б, которые служат для обмена сообщениями микропроцессорными вычислителями А и Б с внешними устройствами нижнего уровня, причем микропроцессорный вычислитель А соединен с первым и третьим универсальными асинхронными приемниками-передатчиками, соединен с первым последовательным интерфейсом SPI 1,2, применяющимся для передачи данных из микропроцессорного вычислителя А в микропроцессорный вычислитель Б, и соединен с первым последовательным интерфейсом SPI 3, обеспечивающим передачу данных из микропроцессорного вычислителя А в БАСС, причем микропроцессорный вычислитель Б соединен со вторым и четвертым универсальными асинхронными приемниками-передатчиками, соединен со вторым последовательным интерфейсом SPI 1,2, применяющимся для передачи данных из микропроцессорного вычислителя Б в микропроцессорный вычислитель А, и соединен со вторым последовательным интерфейсом SPI 3, обеспечивающим передачу данных из микропроцессорного вычислителя Б в БАСС, и причем безопасная асинхронная схема сравнения выполняет функции арбитра и обеспечивает сравнение результатов работы микропроцессорных вычислителей А и Б по контрольным точкам и разрешает работу драйверам последовательного интерфейса RS-422 и драйверам CAN-сетей интерфейсов нижнего уровня в случае совпадения результатов вычислений.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к дата-центру и может быть использовано для анализа и сброса ненормального состояния стоек, применяемых в дата-центре. Технический результат – автоматическое выполнение процедуры удаленного аварийного восстановления ВМС в стойке для сброса ненормального состояния ВМС из удаленного пункта.

Изобретение относится к дата-центру и может быть использовано для анализа и сброса ненормального состояния стоек, применяемых в дата-центре. Технический результат – обеспечение автоматического выполнения служебной процедуры удаленного перезапуска RMC или BMC в стойке для предотвращения возникновения в RMC или BMC ненормального состояния.

.Изобретение относится к области моделирования сложных организационно-технических систем и может быть использовано при проектировании систем автоматизированного контроля систем связи.

Данное техническое решение относится к области вычислительной техники, в частности к способам и системам для измерения статистики трафика сети. Технический результат - повышение точности измерения статистики трафика сети по n-секундным интервалам при осуществлении нагрузочного теста.

Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано в научных исследованиях и технике, где требуется определять рациональные программы технического обслуживания и проверок функционирования радиоэлектронных изделий, эксплуатируемых в режиме ожидания применения.
Изобретение относится к области контроля и анализа состояния сложных многопараметрических объектов. Техническим результатом является повышение оперативности оценки состояния сложной динамической технической установки.

Изобретение относится области электротехники для наблюдения за соблюдением правил техники безопасности сотрудниками. Технический результат направлен на расширение арсенала средств того же назначения.

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат заключается в повышении уровня защиты сетевых ресурсов от несанкционированного доступа.

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат заключается в исключении несанкционированного доступа к конфиденциальным данным пользователя.

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к способам сравнения по защищенности цифровых идентификационных данных. Техническим результатом является повышение достоверности контроля стойкости динамических идентификационных кодов к тотальному и частичному перебору их кодовых комбинаций наряду с повышением объективности их сравнительной оценки и поддержкой выбора наилучшего.

Изобретение относится к железнодорожной автоматике для контроля целостности рельсовых нитей. В способе концы рельсовой линии соединяются шунтами, а питание осуществляется током тональной частоты.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики для оповещения работающих на перегоне. В способе задействуют коллективный переносной сигнализатор, подключенный через ближайший пункт доступа на перегоне к межстанционной линии связи централизованной системы автоблокировки, аппаратно-программный полукомплект микропроцессорной централизованной системы автоблокировки соседних станций, подключенный к АРМ дежурного по станции и к межстанционной линии связи, индивидуальные сигнализаторы работников и переносной пульт управления руководителя работ.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики для оповещения работающих на перегоне о приближении подвижного состава и ограждения места работ. В способе на месте работ устанавливают коллективный сигнализатор, через ближайший пункт доступа на перегоне к межстанционной линии связи автоблокировки подключают переносную радиостанцию, коллективный сигнализатор взаимодействует с системой спутниковой навигации и переносной радиостанцией, получает информацию о своем местоположении и о занятии подвижным составом блок-участков на перегоне, сопоставляет в режиме реального времени полученную информацию, при приближении подвижного состава к своему местоположению формирует и воспроизводит сигналы оповещения.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики для регулирования движения поездов. В двухканальный компараторе сравнивают попарно состояние всех выходов ЭВМ, причем выход одной ЭВМ соединяется с одними входами двух логических элементов И, а выходы другой ЭВМ - с другими входами этих элементов, входы первого логического элемента являются прямыми, а второго - инверсными, с выходами логических элементов соединены входы R и S триггера, выходы Q и которого через конденсатор соединены с полюсами входной обмотки трансформатора, полюса второй обмотки которого соединены с входами диодного моста, выходы которого соединены с полюсами обмотки управляющего реле.

Изобретение относится к средствам сигнализации, централизации и блокировки для интервального регулирования движения поездов на перегонах. Устройство содержит блок генераторов сигналов рельсовых цепей тональной частоты, блок приемников сигналов рельсовых цепей тональной частоты, блок контроля последовательного занятия рельсовых цепей блок-участка, блок контроля последовательного освобождения рельсовых цепей блок-участка, блок блокирующих реле, блок сигнальных реле и блок включения кодирования рельсовых цепей, блок тестирования, генератор сигналов рельсовой цепи низкой частоты, приемник сигналов рельсовой цепи низкой частоты, блок формирования сигналов сброса и реконфигурации, цепь управления искусственной разделки маршрута, компьютер автоматизированного рабочего места дежурного по станции/диспетчера станции отправления.

Изобретение относится к железнодорожной автоматике для регулирования движения поездов. Устройство содержит полукомплекты постовой аппаратуры и бортовую часть.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики, телемеханики и связи для контроля рельсовых цепей в составе системы автоблокировки и аппаратуры рельсовых цепей.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и может быть использовано в устройствах сигнализации, централизации и блокировки на железнодорожном транспорте, в устройствах интервального регулирования движения поездов на перегонах и станциях.

Изобретение относится к регулирующим и предупреждающим устройствам, устанавливаемым вдоль маршрута следования поездов для контроля светодиодного излучателя светофора.

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике для исключения негативного влияния потери шунта при контроле освобождения путевого участка. В способе используют рельсовую цепь с источником питания переменного тока, который подключен к рельсам через ограничивающий резистор, приемник, контролирующий превышение текущего значения сигнала над пороговым значением, с локомотива на пост электрической централизации по радиоканалу передают информацию об освобождении рельсовой цепи за хвостом поезда, которая определяется локомотивной вычислительной машиной по данным от приемника спутниковой системы навигации и информации о путевом развитии станции, хранящейся в памяти вычислительной машины, кроме того, при этом учитывают увеличение длины поезда на 4%, возникающее из-за конструктивных особенностей автосцепки.

Изобретение относится к железнодорожной автоматикe для управления транспортом. Контроллер содержит два микропроцессорных вычислителя, интерфейсы верхнего уровня CAN1А и CAN1Б, соединенные с драйверами CAN-сетей, интерфейсы нижнего уровня CAN2А и CAN2Б, соединенные с драйверами CAN-сетей, четыре универсальных асинхронных приемника-передатчика, соединенные с соответствующим из четырех драйверов последовательного интерфейса RS-422, два последовательных интерфейса SPI 1,2, два последовательных интерфейса SPI 3, безопасную асинхронную схему сравнения. В микропроцессорные вычислители загружается диверсифицированное программное обеспечение, причем программный код для микропроцессорного вычислителя А отличается от кода для микропроцессорного вычислителя Б. БАСС выполняет функции арбитра и обеспечивает сравнение результатов работы микропроцессорных вычислителей А и Б по контрольным точкам и разрешает работу драйверам последовательного интерфейса RS-422 и драйверам CAN-сетей интерфейсов нижнего уровня в случае совпадения результатов вычислений. Достигается повышение безопасности и надежности работы. 1 ил.

Наверх