Устройство для программного управления технологическими процессами Советский патент 1987 года по МПК G06F17/10 

Изобретение относится к автоматическим системам управления технологическими процессами и может быть использовано при построении унифицированных комплексов технических средств для комплектования АСУТП различного назначения.

Цель изобретения - повышение надежности и быстродействия устройства

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема ретранслятора; на фиг. 3 - блок-схема алгоритма фукнционирования устройства.

Устройство содержит центральную станцию (ПС) 1, в состав которой входят цифровая вычислительная машина (ЦВМ) 2, передатчик 3 и приемник 4, и блоки связи с объектом (БСО 5, каждьй из которых содержит ретранслятор 6 и ЦВМ БСО 7, а также резервный, нечетный и четный цепо- чечньш тракты 8-10 передачи соответственно, шины установки 11 и прерывания 12.

Ретранслятор 6 содержит элемент НЕ, 13, переключатель 14, первьй и второй элементы И 15 и 16, RS-триг- гер 17, элемент 2И-Ш1Н 18, второй и первый элементы 1ШИ 19 и 20, шину 21 общего сброса, входной усилитель 22, регистр 23, блок 24 контроля, линию 25 задержки, RS-триггер 26, мультиплексор 27, выходной усилитель и узлы резервного тракта: входной усилитель 29, регистр 30, блок 31 контроля, элемент 32 задержки, RS- триггер 33, мультиплексор 34, выходной усилитель 35.

Устройство работает следующим образом.

Обмен информавдей между ЦС 1 и БСО 5 производится массивами. В пер- вом слове массива передается адрес (номер) БСО 5, которому адресуется данная информация вместе с признаком передачи адреса в каждом слове, и имеются контрольные разряды. Кроме того, по отдельной Jшнии вместе с каждым словом передается строби- рующий сигнал-строб. Перед тем, как передать информацию в конкретное К БСО 5, ЦВМ 2 устанавливает на шине 11 установки сигнал логического О (если К нечетное число) или логической 1 (если К четное число). Если БСО 5 имеет четный порядковый номер считая от ЦС 1, на шине 11 установ

0

5

ки устанавливается логическая 1 на весь период передачи массива. При этом ретра.нсляторы б всех четных БСО 5 устанавливаются таким образом, что информация, поступившая на их основной вход по четному тракту 10 передачи, транслируется далее в следующее звено тракта 10, а также в следующее звено резервного тракта 8. А ретрансляторы 6 всех нечетных БСО 5 устанавливаются таким образом, что информация, поступившая по нечетному тракту 9, не пропускается далее, а информация, поступившая

по резервному тракту 8, транслируется в следующее звено резервного тракта 8, а также в следующее звено нечетного тракта 9. Информация, предназначенная для передачи, поступает с выхода ЦВМ 2 на вход блока 3 передачи, представляющего собой три группы усилителей с запараллеленными входами. С выходов передатчика 3 информация поступает одновременно в три тракта 8-10. Во всех четных ретрансляторах 6 информация при отсутствии неисправностей в трактах передается из четного тракта 10 в следующие звенья четного и резервного трактов 10 и 8 соответственно. Во всех нечетных ретрансляторах 6 в следующие звенья трактов 8 и 9 транс- .лируется информация, поступившая по резервному тракту 8. Таким образом,

5 передаваемая информация проходит по четному тракту 10 через все четные ретрансляторы 6. При этом потери времени на ретрансляцию происходят только в четных ретрансляторах 6.

В случае обнаружения ошибки или сбоя в К-м ретрансляторе 6 в следующие звенья трактов 8 и 10 с выходов этого ретранслятора 6 поступает информация , пришедшая на вход по пре5 дыдущему звену резервного тракта 8. При прохождении информации через ретранс.пяторы 6 на выходы она также поступает вместе со стробом на входы ЦВМ БСО 7, где воспринимается в том случае, если в первом слове массива содержится адрес, соответствующий порядковому номеру БСО 5. Вся информация, поступающая на входы ретранслятора 6, проверяется там на

5 наличие сбоев (неисправностей) по К-разрядам. При обнаружении неисправности какого-либо звена четного тракта 10 ретранслятора 6, в котором

0

0

0

.

обнаружеи 1 ri-ra irtnicitpniiHocTi., не. пропускает получе1П{ую информацию в следующие звенья трактов 8 и 10, а дожидается поступления этой информации по резервному тракту 8, кото- рая в предыдущем (нечетном) ретрансляторе 6 задержана на время его работы. Поступившая информация также проверяется по контрольным разрядам и подается в следующие звенья чет- кого и резервного трактов 10 и 8 (если информация по резервному тракту 8 пришла без ошибок).

Рассматривают варианты, когда в К-й ретранслятор 6 приходит информа- ция с ошибкой и по основному четному тракту 10 и по резервному тракту 8. Причиной этого может быть неисправность линий передачи обоих трактов 8 и 10 в звеньях, непосред- ственно примыкающих к входам К-го ретранслятора 6 (или неисправность входных и(или) выходных цепей К-го ретранслятора 6).

В этом случае К-й ретранслятор 6, обнаружив ошибку по основному четному тракту 10, переключится на прием информации от резервного тракта 8, по которому также приходит информация с искажением, К-й ретрансля тор 6 пропускает эту искаженную ин- формагшю дальше на вход (К+1)-го ретранслятора 6, (К+1)-й ретранслятор 6 обнаруживает неисправность информации, поступившей по резервному тракту 8, и переключается на прием информации от основного нечетного тракта 9. По нечетному тракту 9 должна поступить неискаженная информация от (К-1)-го ретранслятора 6, так как рассматривается случай неисправности на входах К-го ретранслятора 6 (или внутри него), а (К-1)-й ретранслятор 6 передает в звено тракта 9 информацию со своего резервного вхр- да. Таким образом, (К+1)-й ретранслятор настраивается на передачу информации со своего основного входа (тракта 9) в последующие звенья трактов 8 и 9. При этом (К+2)-й ретранс- лятор, обнаружив ошибку в информации поступившей к нему по четному тракту 10, перестроится на трансляцию от резервного входа. Все последующие ретрансляторы 6 работают как и раньше.

Таким образом, в этом случае неисправный К-й ретранслятор 6 (или неисправные звенья трактов В и 10

.5 fO1520

25 -30 35 404550, 55

614

на входе этого ретранслятора) заменяется звеном нечетного тракта 9, расположенным между (К-1)-ми (К+1)-м ретрансляторами 6, (К+1)-йи (К+2)-й ретрансляторы 6 соответствующим образом перестраиваются. При этом можно повторить передачу информации и работать далее с измененным маршрутом ее прохождения.

В другом случае, характеризующем общую неисправность К-го ретранслятора 6, информация искажается на обоих выходах последнего. При этом (К+2)-й ретранслятор 6 обнаруживает ошиб1 у по четному тракту 10 и переключается на прием от резервного тракта 8, (К+1)-й ретранслятор 6 также обнаруживает неисправность в звене резервного тракта 8, пере-, ключается на прием неискаженной информации по нечетному тракту 9 и транслирует ее в последующие звенья трактов. (К+2)-й ретранслятор принимает по резервному тракту 8 неискаженную информацию.

Таким образом, неисправный К-й ретранслятор 6 огибается звеном нечетного тракта 9 с соответствующей перестройкой (К+1)-го и (К+2)-го ретрансляторов. При этом возмо.хна дальнейшая передача информации по изменившемуся маршруту.

При выходе из строя одного из ретрансляторов 6 он aвтoмaтичec cи исключается из цепи передачи, однако связь между ЦС 1 и другими БСО 5 остается . В любом случае при появлении неисправной (искаженной) информации ретрансляторы 6 помещают на шину 12 прерывания сигнал аварии, который воспринимается в ЦС 1. При этом ЦВМ 2 может произвести тестирование линии с целью локализации неисправности. Аналогично происходит работа устройства в случае, когда адрессатом является нечетный БСО 5, с той лишь разницей, что сигнал инициализации примет противоположное значение, информация распространяется по основному нечетному тракту 9, а неисправная нечетная БСО 5 исключается из системы связи с помощью соответствующих звеньев четного и резервного трактов 10 и 8. При необходимости получить информацию от БСО 5 ЦС 1 передает соответствующую БСО 5 команду на выдачу информации и подготавливается к приему. Информация от ЦВМ БСО 7 поступает в ретранслятор 6 вместе со стробом сопровождения и с сигналом управления и передается ретранслятором 6 аналогично описанному по резервному, и одному из основных трактов 8 и 9 (10). Последние звенья трактов 8-10 передачи соединены с входами приемника 4, который включает в себя устройство, аналогичное ретранслятору 6, и узел коммутации каналов на входе. Приемник 4 воспринимает информацию, поступившую по одному из основных трактов (четному 10 или нечетному 9), и транслирует ее в ЦВМ 2. Выбор тракта определяется сигналом, установленным на ошне 11 установки,

.В случае обнаружения ошибки в информации, поступившей по осгГовному тракту 9(10), к входу ЦВМ 2 подключен резервньй тракт 8. В случае неисправности в обоих трактах 8 и 9(10 информация к ЦВМ 2 поступает из тракта 10(9). Все операции по контролю информацией и изменению маршрута ее прохождения осуществляются в ретрансляторе 6 (фиг, 2),

-, Ретранслятор 6 работает следующим образом.

При обращении ЦВМ к четному БСО 5 на шине 11 установки устанавливается сигнал логической 1. Он поступает через элемент НЕ 13 на контакты переключателя 14, на другие контакты которого поступает неинвертированный сигнал инициализации. Переключатель 14 устанавливается в одно из двух положений в зависимости от того четным или ие- четным является дапньй ретранслятор Ь. Па фиг. 2 показано положение, переключателя 14 для всех четных ретрансляторов 6. При этом логичес- кая 1 через, схему И 15 поступает на один из З-входОв триггера 17 и

устанавливает его в единичное состоя- 45.выходные звенья обоих трактов 10 и

ние (триггеры 26 и 33 .устанавливаются в О по щине 21 общего сброса от ЦС 1 или от ЦВМ БСО 7), поэтому на вторых входах схем И.. 15 и 16, присутствуют разрешающие потенциалы. На другом входе триггера 17 установлен сигнал логического О с прямого выхода триггера 33, а на R-входы сигналы логического О поступают с выхода элемента НЕ 13 через переключатель 14 и схему И 16, а также с прямого выхода триггера 26. Таким образом, на триггер 17 активно воздействует только сигнал логической 1 на

8, а также на входы ЦВМ БСО 7.

Если блок 24 контроля обнаружил ошибку в поступившем информационном слове, на его выходе появляется им50 пульс, под воздействием которого

триггер 26 устанавливается в единич ное состояние. Сигнал с его инверсного выхода заблокирует прохождение логической 1 через схему И 15 на

55 -вход триггера 17, а единичный сигнал с прямого вькода триггера 26 ус танавливает по R-входу триггер 17 в нулевое состояние, а также устана ливается на R-входе триггера 33 для

его первом S-входе. Единичный сигнал с прямого выхода триггера 17 открывает первые каналы в мультиплексорах 27 и 34 для прохождения информации

в след тощие звенья четного и резервного трактов 10 и 8 и на вход ЦВМ БСО 7, от входного звена основного (четного) тракта 10. Информация, содержащая собственно информационное

слово и сопровождающий строб, поступает по четному тракту 10 через входной усилитель 22 на вход регистра 23, куда записывается под воздействием строба. С выхода регистра

23 информационное слово поступает через открытые каналы мультиплексора 27 и 34 и через выходные усилители 28 и 35 - в следующие звенья четного и резервного трактов 10 и 8,

Кроме того, информационное слово

поступает и на входы блока 24 контроля, где оно проверяется с помощью присутствующих в слове контрольных . Выход сигнала неисправности с блока 24 контроля стробируется задержанным стробом, поступающим в блок 24 со среднего выхода линии 25 задержки. Если в информационном слове не обнаружено, то на выходе блока 24 постоянно установлен логический О, не воздействуюпщй на состояние триггера 26. При этом строб, задержанный на полное время задержки линии 25 задержки, с ее второго выхода проходит через открытую схему 2И-ИЛИ 18, схему 1-ШИ 19 и выходные усилители 28 и 35 в следующие звенья обоих трактов 10 и 8, а также поступает в ЦВМ БСО 7 как

сопровождающий сигнал. Таким образом, информационное слово вместе с сопровождающим стробом в случае отсутствия ошибок транслируется с входного звена четного тракта 10 в

8, а также на входы ЦВМ БСО 7.

Если блок 24 контроля обнаружил ошибку в поступившем информационном слове, на его выходе появляется им50 пульс, под воздействием которого

триггер 26 устанавливается в единичное состояние. Сигнал с его инверсного выхода заблокирует прохождение логической 1 через схему И 15 на

55 -вход триггера 17, а единичный сигнал с прямого вькода триггера 26 устанавливает по R-входу триггер 17 в нулевое состояние, а также устанавливается на R-входе триггера 33 для

его постоянного удержания в нулевом состоянии. Сигнал логического О с прямого выхода триггера 17 запрещает прохождение задержанного строба с второго выхода линии 25 задержки через схему 18, а сигнал с инверного выхода триггера 17 открывает вторые каналы мультиплексоров 27 и 34 Д.ПЯ прохождения информации на выходы ретранслятора 6 от входного звена резервного тракта 8. Кроме того, единичный сигнал опшбки с прямого выхода триггера 26 через схему ИЛИ 20 поступает на шину 12 прерывания системы, В таком режиме информация, поступившая по звену основного тракта 10, не пропускается на выходы ретранслятора 6. Последний транслирует только ту информацию, которая поступает по звену резервного тракта 8. Прохождение информации происходит аналогично изложенному с той лишь разницей, что при зафиксированной ошибке основного тракта 10 (т.е единичном состоянии триггера 26) на R-входе триггера 33 постоянно присутствует сигнал логической 1, который удерживает этот триггер 33 в нулевом состоянии. Поэтому при обнаружении ошибки в блоке 31 контро- ля импульс с его выхода не устанавливает триггер 33 в единичное состояние. Значит не происходит смена состояния триггера 17 и информация с резервного входа (тракта) 8 даже при наличии ошибки транслируется на выходы ретранслятора 6.

Аналогичным образом работает ретранслятор 6 в случае, если он находится в нечетном БСО 5 (т.е. положение переключателя 14 на фиг. 2 нижнее) и основной путь передачи информации в систему проходит по нечетным ретрансляторам 6 (т.е. сигнал инициализации на шине 11 установлен .логическим О. Если ретранслятор 6 не входит в основной маршрут передачи (ретранслятор 6 имеет четньш номер сигналом инициализации на шине 11 является логический О), триггер 17 под воздействием прямого и инвертированного.сигналов инициализации устанавливается в нулевое состояние. При этом информация на выходы ретрансляторов проходит от резервного входа (тракта 8). Работа ретранслятора 6 в этом случае аналогична описанному, с той лишь раз

0

5

0

5

ницей, что до появления ошибки в последующие звенья трактов транслируется информация от входного резервного звена тракта 8. А при обнаружении ошибки ретранслятора 6 переходит к трансляции информации от основного входа (звена тракта 10).

Идентично работает нечет.ный ретранслятор 6 при четном основном маршруте-прохождения информации в системе (т.е. на шине 11 установки установлена логическая 1). Если ЦС 1 дает команду в К-е БСО 5 на выдачу какой-либо информации, соответствующая ЦВМ БСО 7 выставляет на входы мультиплексоров 27 и 34 сигнал, закрьюающий каналы передачи от входных трактов 8 и 9(10) и открывающий третий канал для прохождения информации от ЦВМ БСО 7 на выходы ретрансляторов 6. ЦВМ БСО 7 по шине данных вьщает свою информацию для ЦС 1 вместе с сопровождающим стробом, который с отдельного выхода ЦВМ БСО 7 проходит через схему ИЛИ 19 на входы выходных усилителей 28 и 35.

Формула изобретения

1. Устройство для программного управления технологическими процессами, содержащее цифровую вычислительную машину, передатчик и приемник и п-ретрансляторов и электронно-вычислительных машин, причем информационные входы (выходы цифровой вычислительной машины соединены с первыми информационными входами) выходами приемника и передатчика, установочный и информационный выход электронно-вычислительной машины подключены соответственно к установочному и первому установочному выходам и к первому установочному и информационному входам соответствующего ретранслятора, подключенного вторым установочным входом к установочному выходу электронно-вычис- лительной машины, причем второй информационный вход каждого ретранслятора за исключением первого подключен к второму информационному выходу предьщущего ретранслятора, а вто- рой информационный вход первого ретранслятора подключен к первому информационному выходу передатчика, отличающееся тем, что с

912

целью повьшгения надежности и быстродействия, в него введены шина сброса II шина прерывания, третий информационный вход каждого четного ретранслятора, за исключением первого четного, соединен с третьим информационным выходом предыдущего четного ретранслятора, третий информационньй вход каждого нечетного ретранслятора, за исключением первого нечетного, соединен с третьим ииформащюн- ным выходом предыдущего нечетного ретранслятора, причем третий информационный вход первого ретранслятора соединен с вторым информационным выходом передатчика, а третий информационный вход первого нечетного ретранслятора подключен к третьему информационному выходу передатчика, причем второй и третий информационные выходы последнего и третий информационный выход предпоследнего ретрансляторов подключены соответственно к первому, второму и третьему информационным входам приемника, подключенного установочным входом с установочным выходом цифровой вычислительной машины и с шиной сброса, соединенной с установочными входами всех ретрансляторов, выходы прерывания которых подключены через шину прерьюания к входу прерывания цифровой вычислительной машины, соединенной выходом сброса с входами сброса всех ретрансляторов.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый ретранслятор содержит два входных и два выходных усилителя, два регисра, два элемента задержки, два блока контроля, три триггера, элемент НЕ, сдвоенньвй переключатель, два элемента И, два элемента ИЛИ, элемент 2И-КПИ и два мультиплексора, причем вход первого входного усилителя соединен с третьим информационным входом ретранслятора, первый выход первого входного усилителя содинен с информационньм входом первого регистра, подключенного управляющим входом к второму выходу первого входного усилителя и к входу первого элемента задержки, соединенного первым выходом со стробирую- щим входом первого блока контроля, подключенного информационным входом к выходу первого регистра и к первым информационным входам первого

5

0

5

0

5

0

5

0

55

и второго мультиплексоров, а выход блока контроля соединен с S-входом первого триггера, первьш R-вход которого связан с первым R-входом второго триггера и с входом сброса ретранслятора, вход второго входного усилителя соединен с вторым информационным входом ретранслятора, первый выход второго входного усилителя соединен с информационным входом второго регистра, управляющ {й вход которого соединен с вторым выходом второго входного усилителя и с входом второго элемента задержки, соединенного первым выходом с строби- рующим входом второго блока контроля , подключенного информационным входом к выходу второго регистра и к второму информационному входу первого и второго мультиплексоров, а выход второго блока контроля - с S-входом второго триггера, прямой выход первого триггера соединен с вторым R-входом второго и первым К-входом третьего триггеров и с первым входом первого элемента ИЛИ, соединенного с выходом прерывания ретранслятора, а вторым входом - с прямым выходом второго триггера, с вторым R-входом первого триггера и с первым S-входом третьего триггера, подключенного вторым S-входом к выходу первого элемента И, соединенного первым входом с инверсным выходом первого триггера, а вторым входом - с первым выходом сдвоенного переключателя, соединенного первым входом через элемент НЕ с установочным входом ретранслятора и с вторым входом переключателя, соединенного вторым выходом с первым входом второго элемента И, подключенного вторым входом к инверсному выходу второго триггера, а выходом- с вторьм R-входом третьего триггера, подключенного прямым выходом первым управляющими входами первого и второго мультиплексоров, и с первым входом элемента 2И-ИЛИ, соединенного вторьм входом с вторым выходом первого элемента задержки, третьим входом - с вторым выходом второго элемента задержки, четвертым входом - с инверсным выходом третьего триггера и с вторым управляющими входами первого и второго мультиплексоров, подключенных третьими управляющими входами к второму установоч 11

ному входу ретранслятора, а выходом - к установочному выходу ретранслятора и к первому входу второго элемента ИЛИ, пoдключeнf oгo вторым входом к первому установочному входу ретрансля тора, а выходом - к первым входам первого и второго выходных усилителей, подключенных выходами соответственно с третьим и вторым информа8216112.ционными выходами ретранслятора, а вторыми входами - с соответствующими выходами первого и второго мультиплексоров, подключенные третьими

5 информационными входами к первому

информационному входу ретранслятора, подключенного первым информационным выходом к вьпсоду второго мультиплексора.

Изобретение относится к автоматическим системам управления технологическими процессами и может быть использовано при построении унифицированных комплексов технических средств комплектования АСУТП различного назначения. Цель изобретения - повышение надежности и быстродействия устройства. Цель изобретения достигается путем организации друх дополнительных трактов передачи информации, что позволяет исключить из маршрута прохождения информации каждый второй ретранслятор, тем самым уменьшить в два раза количество элементов, в которых происходит задержка информации, а также в случае обнаружения неисправности в каком- либо тракте автоматически перейти на работу по другому тракту на соответствующем участке, т.е. изменить маршрут прохождения информации. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. i СЛ

(ригг.

f цен-уса 7

I

Составитель О.Грабовский Редактор Н.Рогулич Техред М.Ходанич Корректор М.Пожо

7269/49

Тираж 670Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4