Устройство для переключения резервируемых блоков системы телеуправления Советский патент 1983 года по МПК H05K10/00 G06F11/20 

1 Изобретение относится к автоматике и управлению и может быть испо льэовано при построении систем с восстановлением работоспособности при отказах элементов. Известно устройство телеуправления переключением параллельно работающих двоичных каналов тракта передачи данных, содержащее блоки переключений, контроля состояния оборудования и канал телеуправления, в котором выходы двоичных каналов тракта ,через блок декодирования совместно с выходами блоков контроля состоянийканалов и выходами блока переключений подключены к блоку управления , соединенному с входами коммутации блока аереключений и входными шинами блока повышения достоверности пере- дачи цифровой информации f 1 3 К недостаткам, устройства относится то, что Ьно обеспечивает во становление работоспособности двоич ных Каналов передачи данных только при резервировании каналов передачи в целом и не обеспечивает восстановление работоспособности аппаратуры в случае применения поблочного (поэлементного) резервирования при возникновении отказов более одного. Известно устройство для контроля дискретного канала связи с частотной манипуляцией сигнала, содержащеетракты приема сдвиговых частот, подключенные к решающему блоку, и блок сравнения, к входам которого подключены блок усреднения сигнала и блок усреднения помех, причем тра ты приема сдвиговых частот дополнительно подключены через формировате ли выборок к распределителю, выходы которого подключены к блокам усреднения сигнала и помех, при этом к д (полнительному входу распределителя ключен выход решающего блока С2J. К недостаткам устройства относит ся то, что. оно не обеспечив т авто матического восстановления работо-. способности системы при целом ряде отказбв схемных элементов дискретно го канала связи, не связанных с зад чей оценкой отношения сигнал/шум. . .-IT Наиболее близким к предлагаемому является устройство для переключения резервных блоков системы телеуправления, содержащее блоки комму 01 тации, подключенные к выходам и вторым входам предыдущих и первымвходам последующих рабочих и резервных блоков аппаратуры, кодирующих устройств выходы которых соединены с входами управления соответствующих блоков коммутации, элементы И и ИЛИ, соединенные с соответствующими элементами НЕ и мажоритарными элементами C3J. Недостатком систем телеуправления , включающих в себя описанное устройство для переключения резервных блоков является длительное время вoJCCтaнoвлeния работоспособности аппаратуры, ее сложность, особенно в случаях использования ма.)цоритарного резервирования с резервными холодными блоками, а также необходим мость использования а аппаратуре телеуправления, расположённой на управляемом объекте, специальных гене-; раторов тестовых сигналов. Цель изобретения - уменьшение времени восстановления работоспособности системы и упрощение устройств ва. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для переключения резервируемых блоков системы тел.еуправления, содержащее блоки коммутации, выходы которых подключены к информационным входам последующих и управляющим входам преды.г дущих резервируемых блоков системы, а информационные входы блоков коммутации подключены к выходам предыдущих резервируемых блоков системы, кодирующие блоки, выходы которых соединены с входами управления соответствующих блоков коммутации, первый элемент ИЛИ и элемент И, введены измеритель-преобразователь, блок памяти , первый и второй генераторы тактовых импульсов первый и второй генераторы М-последовательности, дешифратор счетчИк периода контроля, первый и второй управляемые вентили, счетчик .импульсов и второй элемент ИЛИ, выходы последнего блока коммутации подключены к соответствующим входам первого и второго элементов ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом измерителя-преобразователя и с запрещающим входом первого генератора тактовых импуль сое еыхЬд измерителя-преобразова тепя соединен с информационным входом блока памяти вход опроса которого соединен с выходом счетчика периода контроля и первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом блока памяти, а выход элемента И - с открывающими входами пер вого и второго управляемых вентилей и с управляющим входам счетг чика импульсов, закрывающий вход второго управляемого- вентиля соединен с выходом первого генератора тактовых импульсов и с тактовым входом первого генератора Нпоследовательности, информационный вход - с выходом счетчика импульсов и закрывающим входом первого управляемого вентиля, выход - с запускающим входом первого генератора Тактовых импульсов, выход второго генератора М- последова.тельности соединен с информационным входом первого управляемого вентиля, выход которого соединен с информационным входом первого п-разрядного генератора М- последовательнрсти, выходы которого соединены с соответствующими входами дешифратора, связанного выходами с входами соответствующих кодирующих блоков, выход второго генератора тактовых импульсов соединен с тактовым -входо второго генератора М-последовательнос:ти и со счетным входом счетчика импульсов,

На. чертеже приведена блок-схема устройства.

-Устройство содержит измерительпреобразователь (ИП ) 1, блока памяти 2, элемент И 3, первый генератор k тактовых импульсов, первый генератор 5 М-последователЬности, дешифратор 6, счетчик 7 периода контроля (СПК), второй генератор 8 тактовых импулвоов, кодирующий блок 9, второй генератор 10 М-последовательности, первый 11 и второй 12 управляемые вентили, счетчик 13 импульсов, блоки I коммутации, первый 15 и второй 16 элементы ИЛИ и резервируемые блоки 17.

БЛОКИ Vt коммутации своими входами и выходами с первого по К (К-краность резервирования) подключены со ответственно к выходам и управляющи входам предыдущих, а своими выходами с К+1 по 2К к информационным

входам последующих блоков 17 аппаратуры телеуправления. Информационные оды блоков 17 являются функциональными входами, по которым поступают сигналы, обрабатываемые сответствующим блоком 17 и на управяющие входы поступают сигналы от блока И для включения или выклюг чения напряжения питания конкретного блока 17. Выход каждого кодирующего блока 9 соединен с входом yh равления соответствующего блока k коммутации. Выходы последнего блока коммутации подключены параллельно к соответствующим входам первого и второго элементов ИЛИ 15 и 16, выход второго элемента ИЛИ 16 соединен с входом измерителя-преобразователя 1 запрещающим входоп первого генератора тактовых импульсов, выход измерителя-преобразователя 1 соединен с информационным входом запоминаюего блока 2, вход опроса которрго соединен с выходом счетчика, 7 перида контроля и первым входом элеменх1 И 3, второй вход которого соединен с выходом запоминающего блока 2, выход элемента И 3 соединен с открывающими входами первого и второго . управляемых вентилей 11 и 12 и с управляющим входом счетчика 13 импульсов, закрывающий вход второго управяемого ; вентиля 12 соединен с выходом первого генератора k тактовых мпульсов,и тактовым входом первого генератора 5 М-последовательности,информационный вход, второго управляемого вентиля 12 соединен с выходом счетчика 13 импульсов и закрывающим . входом первого управляемого вентиля 11, выход втооого управляемого вен иля 12 соединен с запускающим вхО ом первого генератора, А тактовых импульсов, выход второго генератора 10 М-последовательности соединен с информационным входом первого управляемого вентиля 11, выход которого соединен с информационным входом первого п-разрядного генератора 5 М-последовательности, выходы которо- го с первого по п-ый соединены с соответствующими входами дешифратора 6., выходы которого с первого по N соединены соответственно с входами с первого по N каждого из кодирующих блоков 9, выход второго генератора 8 тактовых импульсов соединен с тактовым входом второго генератора 10 М-последовательности и счетным входо счетчика 13 импульсов, Устройство работает следующим об разом. Каждый канал К-кратио резервированной системы разбит на (N-1) блоков 17, соединенных между собой и, в случае необходимости, с соответствующими блоками 17 через N блоков k коммутации, обеспечивающих соединение любого из j-ro блока 17 с любым (j-1 )-м или любой комбинацией (j-1)-х блоков 17 других каналов. Управление каждым блоком 1А коммута ции осуществляет блок 9, содержащий К-разрядный регистр, с помощью К-раз рядного позиционного кода, в котором значение 1 в определенном разряде (разрядах) обеспечивает включение с ответствующего блока (блоков) 17. Значение конкретного К- разрядного кода в каждом блоке 9 (и, следовательно, комбинация включенных в работу в данный момент блоков 17 в каж дом вертикальном сечении аппаратуры телеуправления) определяется номером входа этого блока (с 1-го по N), на котором появляется сигнал, соответствующий значению 1. С помощью кодирующих блоков 9 и блоков 1 коммутации может быть образована и вклю чена любая возможная конфигурация блоков 17. После включения исходной .конфигурации блоков 17 начинается функционирование системы. Измерител преобразователь 1 , подсоединенный к выходам резервируемых блоков I. через второй элемент ИЛИ 16 определяет факт работоспособности системы, обрабатывая выходные сигналы системы (в выбранном объеме), например, фиксирует факт прохождения переданного с управляющего объекта дискретного командного сигнала управления или факт прохождения через аппаратуру переданного слова цифровой информации. Передаваться могут как рабочие сигналы,.используемые в процессе управления, так и контрольные сигналы, не задействованные для упрааления. На время прохождения на выход системы рабочего или контрольного сигнала на выходе измерителяпреобразователя 1 появляется уровень сигнала, соответствующего 1, Если на интервале времени, называемом периодом контроля, на выходе л1«меритвля-преобразователя 1 прявится один или несколько сигналов 1, то аппаратура телеуправления счита- ется работоспособной. СПК 7 непрерывно с момента включения аппаратуры отсчитывает интервалы времени (периоды контроля ), выбранные из тех соображений, чтобы эти интервалы были несколько больше наиболее длинного из планируемых интервалов между передачами в аппаратуру телеуправления рабочих или контрольных сигналов. Если за период контроля на выходе ИП 1 появляется один или несколько сигналов 1 блок 2 запомина ет.этот факт за счет изменения своего состояния. Блок 2 представляет собой статический или динамический триггер с двумя входами (один - для записи информации, другой - для опроса состояния запоминающего блока 2 и установки его в исходное состояние) и одним используемым выходом (для снятия сигнала - признака состояния блока 2 ). Сигнал конца периода контроля с выхода СПК 7 поступает на вход блока 2 для опроса состояния и на вход элемента И 3. Если за период контроля рабочие или контрольные сигналы проходили через систему и блок 2 менял свОе состояние, то на его выходе не в{арабатывается в момент опроса сигнал. Если же за период контроля информация не проходила.через систему и блок 2 не менял своего состояния, то на его выходе вырабатывается в момент опроса сигнал, который, совпав с сигналом на выходе СПК 7, вызывает сигнал на выходе элемента И 3. С момента включения апп;аратуры непрерывно работают генератор 8 и генератор 10, генерируя псевдослучайную последовательность. Генераторы 5 и Ю простроены таким образом, что длина М-последовательности, генерируемой генератором 8 много больше, чем длина М-последовательности, генерируемой первым генератором 5. Длина М-последовательности, генерируемой генератором $ равна , где п - число разрядов регистра, а N - число, близкое к числу возможных конфигураций блоков 17. В регистре генератора 5 за период М-Носледовательности последовательно вырабатываются N равномерно распределенных п-ра3|эядных двоичных чисел, каждое на которых является номером включенной в работу в данный момент конфигурации блоков 17. Длина последовательности, непрерывно тенерируемой генератором 10 равна М , где m число разрядов регистра генератора 10, причем , поэтому исходное состояние генератора 5 в момент начала перебора конфигураций аппаратуры телеуправления определяется случайным числом,.взятым из выборки, распределенной равномерно.

В случае нарушения работоспособности аппаратуры телеуправления (при непрохоадении через нее за период контроля ни одного контролируемого сигнала) на выходе элемента И 3 появляется сигнал, поступающий на управляющий вход счетчика 13 для об. нуления счетчика и на входы управляемых вентилей 11 и 12 для их открывания. Через открывающийся вентиль 11 сигналы М-последовательности с выхода второго генератора Ш liocтупают ria информационный вход первого генератора 5 для задания исходного состояния его сдвигового регистра.- Счетчик 13 импульсов, досчитав до числа, равного п (числу разрядов регистра первого генератора), вырабатывает сигнал, который поступает

на вход первого вентиля 11 для его закрытия, и на информационный вход второго вентиля 12 для того, чтобы этот сигнал, пройдя на выход вентиля 12 и попав на вход первого генератЪра тактовых импульсс в k, запустил его. После запуска он начинает вырабатывать тактовые импульсы с периодом, достаточным для прохождения через anijapajypy телеуправления рабочих или контрольных сигналов. Тактовые импут ьсы поступают на тактовый вход генератора 5, исходное состояние которого определено пачкой сигналов, прошедших через первый вентиль 11 с выхода второго генератора 10. Первый же после запуска генератора i импульс, поступив на закрывающий вход второго управляемого вентиля 12, закрывает его

При прохождении на первый генератор 5 каждого тактового импульса в его сдвиговом регистре образуется п-разрядное двоичное псевдослучайное число. Это число параллельным кодом описывается в, дешифратор 6, преобразуется им в сигнал на одном из N выходов дешифратора, соотвётствующем числу, находящемся в данныТ момент в регистре сдвига первого генератЪра 5. ЧислоN является ближайшим целым (с избытком) числом, равным и равно полному числу возможных конфигураций системы. .

Появившийся на одном из N выходов дешифратора 6 сигнал (на время между двумя соседними импульсами первого генератора тактовых импульсов } поступает на соответствующие входы кодиг рующих блоков 9. Сигнал с каждого входа каждого кодирующего блока 9 преобразуется в соответствующий денному входу К-разрядный позиционный- код.

Таким образом начинается переключение конфигураций аппаратуры телеуправления с периодом первого

генератора тактовых импульсов.

При первом же прохождении через систему рабочего или контрольного сигнала, появившегося на выходе второго элемента ИЛИ 16 соответст аенно, на рабочем выходе системы с первого элемента ИЛИ 15, что говорит о восстановлении работоспособности, этот сигнал, поступив на второй вход первого генератора А, останавливает его, при этом для дальнейшей работы фиксируется та конфигурация аппаратуры телеуправления, которая обеспечила прохождение рабочих или контрольных сигналов, т.е. восстановление работоспособности системы. При следующих нарушениях работоспособности резервируемых блоков-алгоритм восстановления аналогичен вышеописанному.

/ Таким образом, предлагаемое устройство заметно сокращает время

восстановления резервируемых блоков при отказе аппаратуры , установленной на управляемом изделии при одновременном упрощении аппаратуры. Сокращение времени восстановления работоспособности системы при возникновении отказов достигается за счет того, что устройство не производит анализ всех ВОЗМС5ЖНЫХ конфигураций аппараТУ с цепью определения их работоспособности, а производит перебор конфигураций до момента прохождения через систему рабочих или контрольных сигналов, фиксируя после этого

первую же комбинацию блоков 17, через которую прошли упомянутые сигналы без дальнейшего анализа остальных комбинаций. Этот процесс в среднем

ускоряется за счет случайного порядка перебора возможных конфигураций аппаратуры телеуправления , что соглап суется со случайным характером процесса наступления отказов в системе. Устройство позволяет восстанавливать работоспособность системы без

передачи В место управления большого объема контрольной информации,необхо-. ДИМОЙ для установления названия отказавшего блока и после этого его замены, без предварительного знания состояния каждой из конфигурации аппаратуры.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ РЕЗЕРВИРУЕМЫХ БЛОКОВ СИСТЕМЫ ТЕЛЕУПРАВЛЕНИЯ , содержащее блоки коммутации, выходы которых подключены к информационным входам последующих и управляющим входам предыдущих резервируемых блоков системы, a информационные входы блоков коммутации подключены к выходам предыдущих резерви руемых блоков системы, кодирующие блоки, выходы которых соединены с входами управления соответствующих блоков коммутации, первый элемент ИЛИ и элемент И, о т л и ч a ю щ ее с я тем, что, с целью уменьшения времени восстановления работоспособности и упрощения устройства, в него введены измеритель-преобразо ватель, блок памяти, первый и второй генераторы тактовых импульсов, первый и .второй генераторы М-последовательности, дешифратор, счетчик периода контроля, первый и второй управляемые вентили счетчик импульсов и второй элемент ИЛИ, выходы последнего блока коммутации подключены к соответствующим входам пер вого и второго элементов ИЛИ выход второго элемента ИЛИ соединен с входом измерителя-преобразователя и с запрещающим входом первого генератора тактовых импульсов, выход измерителя-преобразователя соединен с информационным входом блока памяти, вход опроса которого соединен с выходом счетчика периода контроля и первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом блока памати, a выход элемента И - с открывающие входами первого и второго управляемых вентилей и с управляющим входом счетчика импульсов ,, закрывакмций вход второго управляемого вентиля соединен с выходом первого генератора тактовых импульсов и с такто,вым входом первого генератора М-после довательности, информационный вход с выходом счетчика импульсов и закрывающим входом первого управляемого вентиля, выход - с запускающим вхб дом первого генератора тактовых э импульсов, выход второго генерато:АЭ, ра М-последовательности соединен с to 35 информационным входом первого управляемого вентиля, выход которого э соединен с информационным входом первого п-разрядноро генератора М-посдедовательности, выходы которого соединены с соответствующими входами дешифратора, связанного выходами .с входами соответствующих ксщирукнцих блоков , выход второга генератора тактовых импульсов соединен с тактовым вхбдом :второго генератора М-последовательности и со счетным входом счетчикаимпульсов.

S i

IS