Трехканальное резервированное устройство Советский патент 1984 года по МПК G06F11/20 

Изобр.етение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении дискретных устройств с повышенной надежностью.

По основному авт. св. № 618875 известно трехканальное резервированное устройство, содержащее в каждом канале резервируемый блок, соединенный с блоком контроля, двухвходовый элемент И, к входам которого подключены выходы блоков контроля соседних каналов и мажоритарный элемент, к информационным входам которого подключены выходы резервируемых блоков, элемент ИЛИ и трехвходовый элемент И, входы которого подключены к выходам блоков контроля соседних каналов и резервируемого блока данного канала, а выход - к первому входу элемента ИЛИ, к второму входу которого подключен выход мажоритарного элемента, управляюпшй в.ход которого соединен с выходом двухвходового элемента И 1.

Устройство сохраняет работоспособность при одной или двух возможных неисправгЮстях в узлах устройства и П1инах по передаче сигналов. Однако в случае появления трех неисправностей, две из которых приходятся на блоки контроля и одна - на резервируемый блок, а также при отказе всех блоков контроля, устройство теряет работоспособность.

Недостатком устройства является его изкая надежность.

Цель изобретения - повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в трехканальное резервированное устройство в каждый канал введены второй трехвходовой элемент И и элемент сравнения, вхОдЫ которого соединены с выходами резервируемых блоков своего и последуюш,его каналов, а выход соединен с первым входом трехвходового элемента И своего и последующего каналов, второй вход трехвходового элемента И соединен с вы.ходом блока контроля каждого канала, а третий вход трехвходового элемента И - с выходом элемента сравнения предыдущего канала, выход трехвходового элемента И подключен к выходу резервируемого блока своего канала.

Таким образом, если два резервируемых блока работоспособны, то отказы блоков контроля не влияют на работу устройства.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит в каждом канале резервируемый блок 1, блок 2 контроля, мажоритарный элемент 3, двухвходовый элемент И 4, элемент ИЛИ 5, трехвходовые элементы И 6 и 7, элемент 8 сравнения и шины 9-14.

Е5ыход резервируемого блока 1 соединен с входом блока 2 контроля своего канала

и входами элемента 8 сравнения своего и предыдущего каналов. Выход элемента сравнения подключен к входам дополнительных трехвходовых элементов И 7 своего и последующих каналов. Третий вход дополнительного трехвходового элемента И 7 связан с выходом блока 2 контроля, а выход - с входом резервируемого блока 1. К входам двухвходового элемента И 4 и трехвходового элемента И 6 подключены выходы дополнительных трехвходовых элементов И 7 соседних каналов. Третий вход элемента И 6 связан с выходом резервируемого блока 1 данного канала, а выход - с первым входом элемента ИЛИ 5, к второму входу которого подключен выход мажоритарного элемента 3, управляющий вход которого соединен с выходом двухвходового элемента И 4, а информационные входы связаны с выходами всех резервируемых блоков 1.

При отсутствии отказов в резервируемых блоках 1 выходы этих блоков через шины 9, И и 13 объединяются на мажоритарных элементах 3 каждого канала. Одна возможиая ошибка исправляется в мажоритарном элементе 3. При этом блок контроля обеспечивает заданный уровень сигнала на выходе отказавшего резервируемого блока, что иск.1ючает его влияние на работу мажоритарного элемента. При двух отказах заданный уровень сигнала ка выходе мажоритарного элемента обеспечивается при помощи элемента 4. Одновременно выход исправного канала через элементы 5 и 6 подключается к выходу устройства.

Отказы блоков 2 контроля не влияют на работу устройства при условии, что как минимум два резервируемых блока 1 исправны. В этом случае выход отказавшего блока 2 контроля блокируется элементо.м И 7.

Устройство работает следующим образом.

При исправном функционировании резервируемых блоков 1 информация с вы.ходов этих блоков обрабатывается в мажоритарных элементах 3 обычным образом. Результирующий сигнал с выхода мажоритарного элемента через э.темент И.ЛИ 5 синфазно во всех каналах поступает на выходы устройства.

Допустим, что наступил отказ резервир рмого блока.I первого канала. При этом 11П())ормация на выходе мажрритарного эле лч1та 3, а, следовательно, и на выходе Lтройства определяется информацией второго и третьего каналов. В каждом канале ii;i входь: элемента 8 сравнения, представ.1як)п:пс собой последовательно соединенные с.,Г()р но Mo.iy.iio два и RS триггер, посглпают комбинации с выходов резервируемых блоков 1 св()его п после.туюшего каналов. В случае отождествлеямя этих компинаций на выходе элемента сравнения присутствует «нулевой уровень. При отказе одного или более резервируемых блоков I соответствующие элементы 8 сравнения выработают «единичный уровень. Так как элементы сравнений 8 первого и третьего каналов выдадут единичный уровень, то сигнал с выхода блока 2 контроля первого канала через элемент И 7 поступит на отказавший резервируемый блок, обеспечивая заданный уровень сигнала на его выходе. Это исключает влияние отказавшего резервируемого блока 1 на мажоритарный элемент 3.

При отказе двух резервируемых блоков 1, например, первого и второго каналов, на выходах всех элементов 8 сравнений будет присутствовать единичный уровень и сигналы с выходов блоков 2 контроля в этих же каналах через элементы И 7 поступят на входы отказавших блоков 1 данных каналов и на входы элементов 4 и 6 третьего канала. Мажоритарные элементы в каналах блокируются выходными сигналами резервируемых блоков, а выход исправного третьего канала через элемент И 6 подключается к первому входу элемента ИЛИ 5, Так как на второй вход элемента 5 поступает заданный уровень сигнала с выхода мажоритарного элемента, обеспечиваемый при помощи элемента 4, то информация третьего канала проходит на выход устройства без искажения.

Предлагаемое устройство сохраняет работоспособность во всех случаях, что и известное.

В случае отказа одного резервируемого блока 1, например, в первом канале и трех блоков 2 контроля, нулевой уровень с выхода элемента 8 сравнения второго канала запретит прохождение сигналов от неисправных блоков 2 контроля второго и третьего каналов через элементы 7. Информация исправных каналов поступает на мажоритарные элементы 3. В то же время отказавший блок 2 контроля первого канала разрешает прохождение на мажоритарные

элементы 3 искаженной информации первого канала. По принципу голосования на вы.хо дах мажоритарных элементов, а значит и на выходах устройства появится верная инJ формация второго и третьего каналов.

Все другие отказы блоков 2 контроля

при условии исправной работы минимум

двух резервируемых блоков 1 также не

нарушают работоспособность устройства.

Известное устройство в отличие от пред лагаемого теряет работоспособность в следующих случаях: резервируемые блоки исправны, произошел отказ трех блоков контроля; отказал один резервируемый блок и два блока контроля; отказал один резер2 вируемый блок и три блока контроля.

Тогда вероятность отказа предлагаемого устройства меньше вероятности отказа известного устройства на величину AQ(t) др, которая определяется из выражения aQ qt +9q,(l-qi)q|(l-q,) -f 3q. X

X(l-qi)Vz ,(1)

0

где q-qj({)-BepoHTHocTb отказа резервируемого блока;

г,Яг()-вероятность отказа блока. контроля.

Так при вероятности отказа резервируемого блока qi 10 и вероятности отказа блока контроля q3, 10 величина Др, вычисленная по формуле (1), составит AQ 7,3-10

Таким образом, предлагаемое устройстQ во обладает более высокой надежностью чем известное.

Техническим преимуществом предлагаемого устройства является увеличение его надежности.

Экономическая эффективность состоит 5 в том, что вероятность отказа предлагаемого устройства уменьшается на величину 7,3 10 . Это достигается тем, что пред лагаемое устройство сохраняет работоспособность во всех случаях, что и известное, а также при отказе трех блоков контроля при исправных резервируемых блоках и при отказе двух и трех блоков контроля с одновременным отказом одного резервируемого блока.

ТРЕХКАНАЛЬНОЕ РЕЗЕРВИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО по авт. св. -М 618875, отличающееся тем, что, с целью .J повышения надежпости устройства, в каждый канал введены второй тре.хвходовой элемент И и элемент сравнения, входы которого соединены с выходами резервируемых блоков своего и последующего каналов, а вы.ход соединен с первым входом трехвходового элемента И своего и последующего каналов, второй вход трехвходового элемента И соединен с выходом блока контроля каждого канала, а третий вход трехв.ходового элемента И - с выходом элемента сравнения прёдыдуш,его канала, выход трехвходового элемента И подключен к выходу резервируемого блока своего канала. S (Л