Устройство для управления отключением резервных каналов Советский патент 1984 года по МПК H05K10/00 G06F11/20 

о

4ih

а со

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в высоконадежных системах управления и индикации. Известно устройство для управления отключением резервных каналов, содержащее по числу каналов элементы 2И-И11И-НЕ и блоки попарного сравнения, входы которых соединены с выходами соответствующих источников вход ных сигналов OJ . Однако функциональные возможности такого устройства ограничены тем, что при использовании его более чем для трех каналов и возникновении неисправностей в двух и более каналах может быть подан в нагрузку сигнал неисправного канала. Наиболее близким техническим реше нием к изобретению является устройст во для управления отключением резерв ных каналов, содержащее блоки попарного сравнения, входы которых соединены с выходами соответствующих источников входных сигналов, по числу каналов элементы 2И-ИЛИ и элементы ИЛИ, первые входы которых соединены с соответствующими выходами блоков попарного сравнения, вторые и третьи входы - С выходами соответствующих элементов2й-ИЛИ одного и другого каналов, а выходы - с входами тех же элементов 2И-ИЛИ z . Функциональные возможности такого устройства ограничены тем, что при отказе одного из блоков попарного сравнения отказы двух каналов, сигна лы которых сравниваются этим блоком, не могут быть идентифицированы, а неисправные каналы - отключены от об щей нагрузки. Кроме того,в устройст ве не предусмотрено парирование лож ных отказов канала, например, типа сбой, флюктуационный выборе и т.д. Указанные недостатки ограничивают область применения устройства, а так же снижают надежность устройства и достоверность его решений. Целью изобретения является расширение области применения и повьш1ение надежности устройства, а также повышение достоверности его решений. Указанная цель достигается тем, что в устройство для управления отключением резервных каналов, содержа щее по числу каналов m источников входных сигналов и элементов рИ-ИЛИ, введены по числу каналов элементы па мяти, элементы задержки и блоки меж6972канального контроля, каждый вход которьк подключен к выходу одноименного источника входного сигнала, а каждый выход - к одноименному прямому входу элемента рИ-ИЛИ, выход которого через элемент задержки соединен с входом одноименного элемента памяти, выход которого подключен к одноименному выходу устройства и соответствующим инверсным входам каяздого элемента рИ-ИЛИ. Каждый элемент рИ-ИЛИ содержит 2 П входовые элементы И, где П - количество входных сигналов из т,подаваемое на входы элемента, а количество элементов И определяется Соотношением и.Ч Т1-пТ где 2бп (т-1). На чертеже приведена блок-схема устройства. Устройство содержит по числу каналов m источников 1-3 входных сигналов, m блоков 4-6 межканального контроля с га входами и выходами каждый, m элементов рИ-ИЛИ 7, m элементов памяти 8, m элементов задержки 9 и m вькодов устройства 10-12. Каждый элемент 7 рИ-ИЛИ содержит рвходовой элемент 13 ИЛИ и р входовых элементов 14-16 И с п прямыми и с п инверсными входами каждый. Из m групп последовательно соединенных элементов 7-9 образуется m функциональных элементов 17-19 принятия коллективного решения. Выходы источников 1. - 3 подключены к первому, второму, и ш-му входам каждого блока 4-6 соответственно. Первые выходы блоков 4-6 соответственно подключены к первым входам элементов 14 и 15, к второму и первому входам элементов 14 и 16 соответственно и к П-му входу элементов 15-16; вторые выходы блоков 4-6 подключены в том же порядке к входам элементов 14-16 элемента 18; а т-ые входы - соответственно к входам элементов 14-16 элемента 19. Выход 10 устройства подключен к (п+1) входу элементов 14 и 15, выход 11 - к (П+2) и (П+1) входам элементов 14 и 16 соответственно, выход 12 - к 2пму входу элементов 15 и 16 каждого элемента 17-19. Блоки 4-6 межкапйльного контроля, в частности представляют собой иден3тичные цифровые вычислители, образующие избыточную структуру системы управления. Каждый вычислитель, кроме формиро вания сигнала управления, выполняет задачу контроля технического состояния как собственного и других вычислителей, так и каналов управления в целом по аналогичному алгоритму. Источники 1-3, в частности, представляют собой выходные устройства вычислителей 4-6 соответственно по сиг налам управления исполнительными уст ройствами. При общем резервировании в качестве источников 1-3 могут быть выбраны выходы последукнцих за вычислителем устройств, например сер воприводов. Так как вычислители выполняют задачи управления и контроля одними и теми же средствами, то отклонение одного из сигналов источников 1-3 от других на величину, большую заданного порога рассогласования оценивается как отказ соответствующе го вычислителя, т.е. одного из блоков 4-6, а при общем резервировании как отказ соответствующего канала резерва в целом. Устройство работает следующим образом. Дпя простоты изложения примем m равное трем, тогда количество 2п-вхо довых элементов И в элементе рИ-ИЛИ будет тождественно равно , аП 2 При наличии на выходах источников 1-3 сигналов, равных или отличающихся друг от друга на величину, не пре вьппающую допуск, блоки 4-6 на своих выходах будут иметь, например, сигналы низкого уровня, сигналы О. При этом сигнал на первом выходе бло ков 4-6 есть результат индивидуальной оценки технического состояния блока 4 соответствующим блоком, на втором выходе - блока 5 и на третьем - блока 6. Таким образом, например, на первом, втором и третьем выходах блока 4 присутствуют сигналы об исправности блоков 4, 5 и 6 соот ветственно в индивидуальной оценке блока 4. На всех входах элементов 17-19 присутствуют сигналы О, аналогичные по величине сигналы - на вькодах 10-12 устройства. При этом сигналы источников 1-3 свободно проходят к потребителю. При наличии на одном из входов источников 1-3, для конкретности на 6974 источнике 1, сигнала, отличающегося от двух других на величину, большую заданного порога рассогласования, на первых выходах каждого блока 5 и 6 в соответствии с заложенным алгоритмом, основанным, например, на мажоритарной логике, появятся сигналы, например высокого уровня, сигналы 1. На остальных выходах останутся сигналы О. Так как неисправный сигнал источника 1, в частности, есть результат вычислений блока 4, то результаты контроля, вьтолненные этим блоко м, могут быть неверными. Наихудший случай в этой ситуации - это когда его индивидуальные оценки технического состояния объектов контроля противоречат аналогичным блоков 5 и 6, т.е. когда на первом, втором и третьем выходах блока 4 будут присутствовать соответственно сигналы О, 1, и 1. Совпадающая информация будет только на входах элемента 16 И в элементе 17. Поэтому сигнал 1 пройдет только на выход 10 устройства, запоминаясь на соответствующем элементе 8. С выхода 10 устройства сигнал 1 поступает на исполнительный элемент отключения соответствующего канала или используется для соответствующей перестройки избыточной структуры системы управления другим способом. Он также поступает на первый инверсный йкод элементов 14 и 15 каждого элемента 17-19, блокируя дальнейшее прохождение недостоверных результатов контроля с выходов блока 4 на выходы 11 и 12 устройства. При необходимости, с целью повышения достоверности результата работы устройства, последовательно между элементами 7 и 8 каждого элемента 17-19 вводится элемент 9 задержки, например репе времени, назначение которого - предотвратить отключение соответствующего канала по причине его сбоя или других кратковременных отклонений, превышающих допустимое рассогласование в пределах наперед заданного отрезка времени. Так как осталось только два исправных канала, то при следующем отказе одного из них устройство не сможет правильно оценить ситуацию. Поэтому в устройстве, для случая , полезными являются только два рабочих состояния: первое - когда все каналы исправны и второе - когда отказал S один канал. Идентификацию отказа вто рого канала можно провести другими известными средствами, например с помощью поканального контроля. Аналогично устройство работает , а , 5, 6... соответствен но, в этом случае устройство будет иметь три, четыре, пять..., а в общем случае - (m-l) полезных рабочих состояний. При необходимости, с целью повыше ния достоверности результата контроля при невысокой надежности блоков 4-6, число выходных сигналов блоков 4-6, поданных в сочетании п из т на прямые входы элементов 14-16, мож но увеличить в укаэанньгх пределах: ). Но при этом соответственно будет уменьшено число полезных ра бочих состояний устройства. Для , 4... оно составит (tn-2) (m-3).. а в общем случае - in-( -1) . Принцип работы устро- ства остается неизменным, если в качестве источ ников контролируемых сигналов будут выбраны выходные устройства последую щих за вычислителем подсистем, входя 97 щих в резервированную систему. В этом случае также будет парироваться отказ блока контроля как в ситуации все подсистемы исправны, так и при их поочередных (т-2) отказах. При этом идентификация отказа будет производиться, на уровне канала резерва в целом. Технико-экономическое преимущество изобретения по сравнению с прототипом заключается в повышении надежности и расширении функциональных возможностей устройства. Это достигается путем введения дополнительном элементов памяти и блоков межканального контроля. При этом выход из строя (т-2) блоков контроля не влияет на достоверность коллективного решения, принимаемого устройством. Кроме того, введение элементов задержки позволяет повысить достоверность решения устройства, так как при этом будут парировать ложные отказы каналов, типа сбой, случайных кратковременных внедопусковых отклонений контролируемого параметра каналов.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ОТКЛЮЧЕНИЕМ РЕЗЕРВНЫХ КАНАЛОВ, содержащее по числу каналов га источников входных сигналов и элементов рИ-ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства, в него введены по числу каналов элементы памяти, элементы задержки и блоки межканального контроля, каждый вход которых подключен к выходу одноименного источника входного сигнала, а каждый выход - к одноименному прямому входу элемента рИ-ИЛИ, выход которого через элемент задержки соединен с входом одноименного элемента памяти, выход которого подключен к одноименному выходу устройства и соответствующим инверсным входам каждого элемента рИ-Ш1И. 2. Устройство по п. .1 , отличающееся тем, что каждый элемент рИ-ШШ содержит 2 п входовые элементы И, где п - количество входных сигналов из т, подаваемое на вхоS ды элемента, а количество элементов И определяется соотношением р i п-Чт-пЦ где (т-1).