Устройство для контроля и резервирования информационно-измерительной системы Советский патент 1990 года по МПК G06F11/20 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении отказоустойчивых цифровых систем,

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг,2-4 - функциональные схемы блока сравнения, блока усреднения и блока формирования сигналов отказа соответственно,,

Устройство содержит (фиг.1) регистр 1 точного канала, регистры 2-4 первого-третьего грубых каналов, выходной регистр 5, регистр б отказов с первым 6.1 - четвертым 604 вы- ходами, генератор 7 констант с первым 7.1 и вторым 7,2 выходами, четвертый элемент ИЛИ 8, первый - шестой блр- ки 9-14 сравнения, первый - третий элементы ИЛИ 15 - 17, блок 18 усред- нения, коммутатор 19, блок 20 синхронизации, содержащий триггер 21 пуска и генератор 22 импульсов с i первым 22.1 и вторым 22,2 выходами, первый 23 и второй 24 дешифраторы, блок 25 формирования сигналов,отказа, первый - четвертый информационные входы 26 - 29, вход 30 запуска, информационный выход 31 и контрольный выход 32 отказа устройства,

Блок 9 (10-14) сравнения (фиг.2) содержит первую 33 и вторую 34 схемы сравнения, комбинационный сумматор 3 первый 36 и второй 37 сумматоры по модулю два, элемент НЕ 38.

Блок 18 усреднения содержит (фиг.З) первый 39 и второй 40 комбинационные сумматоры, ПЗУ 41, первый - третий узлы 42 - 44 элементов И, элемент ИЛИ 45,

Влок 25 формирования сигналов отхода (фиг,4) содержит первый - третий элементы ИЛИ 46 - 48,

Регистр 1 предназначен для записи и хранения точного значения парамет- ра, измеренного точным каналом информационно-измерительной системы (ИИС).

Регистры 2, 3, 4 предназначены соответственно для записи и хранения приближенных значений параметра, измеренных первым, вторым и третьим грбыми каналами ИИС0

Запись информации в регистры 1-4 осуществляется по синхроимпульсу, формируемому на выходе 22,1 блока 20 синхронизации.

Регистр 5 предназначен для записи хранения и выдачи на выход 31 ИИС ит

Q

5 0 5 0

/,

с

Q 5

5

гового значения параметра, которое в зависимости от исправности каналов ИИС либо совпадает с точным значением параметра, Формируемым точным каналов ИИС, либо является средним значением приближенных значений параметров, формируемых исправными грубыми каналами ПИС. Запись информации в регистр 5 также осуществляется по синхроимпульсу с выхода 22.1 блока 20 синхрониз ации.

Регистр 6 отказов предназначен для фиксации фактов отказов точного и грубых кангл ов ИИС, Запись единицы в первый-третий разряды регистра 6 означает соответственно отказ первого-третьего грубых каналов ИИС, а запись единицы в четвертый разряд регистра 6 означает отказ точного канала ИИС, Запись информации в регистр 6 осуществляется синхронно по 1 синхроимпульсу с выхода 22,2 блока 20 синхронизации.

Генератор 7 констант предназначен для формирования значений максимально возможного рассогласования значений параметра, формируемого точным и грубым каналами ИИС (выход 7.1 генератора 7 констант) , и максимально возможного рассогласования значений параметра, формируемого грубыми каналами ИИС (выход 7,2 генератора 7 констант). Генератор 7 реализуется, например, на инверторах, выходы которых в зависимости от значений разрядов кодов рассогласования подключаются к нулевым либо единичным выходам источника питания,

Элемент ИЛИ 8 предназначен для формирования управляющего сигнала на вход V дешифратора 24.

Блоки 9-14 сравнения предназначены для определения разности двух значений параметра, поступающих на их вхрды, и сравнения полученного рассогласования с максимально допустимым, формируемым соответствующим генератором 7 констант. Если результат сравнения значений параметра меньше или равен максимально допустимому, на выходе блока 9-14 сравнения формируется нулевой сигнал, В противном случае формируется единичный сигнал,

i

Блоки 9-11 сравнивают значение па раметра, формируемое точным каналом, со значениями параметра, формируемыми первым-третьим грубыми каналами соответственно.

Блоки 12-14 предназначены для попарного сравнения значений параметра, формируемых тремя грубыми каналами ИИС: блок 12 сравнивает значения параметра, формируемые первым и вторым грубыми каналами ИИС, блок 3 сравнивает первый и третий каналы, блок 14 - второй и третий каналы0

Блок 18 усреднения предназначен для формирования среднего значения параметра на основании значений параметра, формируемых исправными грубыми каналами ИИС- Его выходной сигнал используется в качестве выходного значения измеряемого параметра (т.е. поступает на выход 31 устройства в случае отказа точного канала ИИС)

При всех исправных грубых каналах ИИС блок 18 формирует выходной сигнал как среднее арифметическое трех значений параметра, поступающих из первого-третьего грубых каналов. При отказе одного из грубых каналов блок 18 формирует сигнал отказа в результате осреднения значений параметра, поступивших от двух оставшихся исправных грубых каналов ИИС,

Дешифратор 23 обеспечивает дешифрацию сигналов с выходов элементов ИЛИ 15-17 и формирует сигналы о состоянии каналов ИИС, Соответствие между входными, выходными сигналами дешифратора 23 и состояниями каналов ИИС описывается табл,1.

Принятые обозначения: Г,1 - 1-й грубый канал, Т - точный канал.

Если зафиксирован отказ точного канала (единица в четвертом разряде регистра 6), на управляющий вход дешифратора 23 подается единичный сигнал и дешифратор 23 отключается (на всех выходах устанавливаются нулевые сигналы)0

Дешифратор 24 обеспечивает дешифрацию состояний грубых каналов ИИС на основании анализа выходных сигналов блоков 12-14 сравнения. Он включается в работу при единичном сигнале на управляющем входе V, т.е. после от отказа точного канала (единица в четвертом разряде регистра 6)

Соответствие между входными и выходными сигналами дешифратора 24 и состояниями ИИС описывается табл.2.

0

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии все регистры устройства обнулены, в ПЗУ 41 (фнг.З) записаны коды, обеспечивающие реализацию функции деления суммы значений параметра на два и на три.

Функционирование устройства начинается по команде Пуск, поступающей на вход 30. По этой команде триггер 21 устанавливается в единичное состояние, и единичный сигнал с его выхода поступает на управляющий вход ге- 5 нератора 22. На выходах генератора 22 появляются сдвинутые друг относительно друга последовательности импуль-, сов. Информация о значениях параметра из точного и грубых каналов ИИС посту- 0 пает на входы 26-29, однако поступление значений параметра на входы 26-29 завершается до поступления синхроимпульс -т с выхода 22,1 блока 20. В дальнейшем при работе устройства из- 5 менений значений параметра также осуществляются всеми каналами в течение одного цикла в паузе между поступлением синхроимпульсов с выхода 2201 блока 20.

По первому синхроимпульсу с выхода 22„1 блока 20 в регистры 1-4 заносятся значения параметра, поступившие из точного и грубых каналов, В дальнейшем функционирование устройства зависит от наличия или отсутствия отказов в точном и грубых каналах ИИС.

Рассмотрим работу устройства при исправном1 состоянии каналов ИИС, а также при появлении отказов в каналах ИИС.

А. Все каналы ИИС исправны. В этом случае после записи информации в регистры 1-4 на выходах бло- е ков 9-11 сравнения останутся нулевые сигналы так как разность значений параметра, сформированных точным и грубыми каналами, не превысит до-- пустимой (задаваемой генератором 7 констант). В результате с выходов элементов ИЛИ 15-17 на входы дешифратора 23 также поступят нулевые сигналы и с выходов дешифратора 23 и блока 25 на входы Sr) - S4 регистра 6 поступят нулевые сигналы. Таким образом, после поступления синхроимпульса с выхода 22,2 блока 20 на вход С регистра 6 его разряды останутся в нулевом состоянии, сигнали0

5

0

0

5

10

15

зируя об исправном состоянии каналов ИИС, Нулевой сигнал с выхода четвертого разряда регистра 6 разрешит поступление точного значения параметра через коммутатор 19 на информационный вход регистра 5,

Очередной синхроимпульс с выхода 22.1 блока 20 запишет точное значение параметра в регистр 5, которое поступит на выход 31 устройства и одновременно запишет новые значения параметра в регистры 1-4 (фиг.6). В дальнейшем при исправном состоянии точного и грубых каналов устройство работает аналогично описанному выше,

Б. Отказ одного грубого канала, При появлении отказа одного из грубых каналов ИИС в один из регистров 2-4 запишется неправильное значение параметра, например в регистр 2 при отказе первого грубого канала, В этом случае блок 9 сравнения установит, что расхождение значений метра, записанных в регистры 1 и 2, превышает допустимое и формирует единичный сигнал, а блоки 10 и 11 сформируют нулевые сигналы. В результате на входах дешифратора 23 появитсязо код 001 и на его первом выходе - единичный сигнал. Этот сигнал через элемент ИЛИ 46 блока 25 поступит на

20

зафиксирует появление отказов двух грубых каналов ИИС. Так как точный канал исправен, то на выход 31 устройства по-прежнему будет передаваться значение параметра с выхода регистра 1„

Г, Одновременный отказ двух грубых каналов ИИС.

При одновременном отказе двух грубых каналов (например, второго и третьего) в регистры 3, 4 поступит искаженное значение параметра. Это приведет к тому, что блоки 10 и 11 сравнения сформируют единичные выходные сигналы, которые поступят на второй и третий информационные входы дешифратора 230 В результате единичный сигнал с выхода 6 дешифратора 23 через элементы ИЛИ 47, 48 поступит на входы S2,Sj регистра 6. После поступвход 8., регистра 6, в котором будет зафиксирован отказ первого грубого канала ИИС. Отказ первого грубого канала никак не повлияет на формирование выходного сигнала, так как через открытый коммутатор 19 точное значение параметра с выхода регистра 1 будет поступать на вход регистра 5 и далее на выход 31 устройства.

В. Последовательный отказ двух грубых каналов ИИС.

Если после отказа одного грубого канала (например, первого) произойдет отказ еще одного грубого канала (например, третьего), в регистр 4 также запишется неправильное значение параметра, В результате блок 11 также сформирует единичный сигнал И на входы дешифратора 23 поступит код 10 К Тогда единичный сигнал с выхода 5 дешифратора 23 пройдет через элементы ИЛИ 46 и 48. На входы S, S регистра 6 и очередной импульс с выхода 22.1 блока 20 установит 1 третий разряд регистра 6 в единичное состояние. Таким образом, устройство

ления очередного синхроимпульса с выхода 22.2 блока 20 отказ этих каналов будет зафиксирован. Так как точ- пара- 25 ный канал ИИС исправен, то на выход 31 устройства в этом случае поступит значение параметра, зафиксированное в регистре 10

Д. Отказ точного канала ИИС. При отказе точного канала ИИС блоки 9-11 сравнения одновременно сформируют единичные сигналы, свидетельствующие о несовпадении значений параметра, поступивших из точного и

35 всех грубых каналов ИИС. В результате этого на входы дешифратора 23 поступит код 111 и единичный сигнал с выхода 7 дешифратора 23 при поступлении синхроимпульса с выхода 22.2

40 блока 20 установит в единичное состояние четвертый разряд регистра 6.

Выходной сигнал четвертого разряда регистра 6 переключит коммутатор 19 на пропуск значения парамет45 ра с выхода блока 18, который сформирует его путем усреднения значений параметра, сформированных тремя грубыми каналами ИИС, Одновременно этот сигнал закроет дешифратор 23 и от50 кроет дешифратор 24, На выход 31 устройства по очередному синхроимпульсу с выхода блока 20 поступит значение параметра с выхода блока 18,

J3, Последовательный отказ точного

55 и грубого каналов ИИС.

Функционирование устройства при

отказе точного канала ИИС описано в предыдущем пункте. При последующем

зафиксирует появление отказов двух грубых каналов ИИС. Так как точный канал исправен, то на выход 31 устройства по-прежнему будет передаваться значение параметра с выхода регистра 1„

Г, Одновременный отказ двух грубых каналов ИИС.

При одновременном отказе двух грубых каналов (например, второго и третьего) в регистры 3, 4 поступит искаженное значение параметра. Это приведет к тому, что блоки 10 и 11 сравнения сформируют единичные выходные сигналы, которые поступят на второй и третий информационные входы дешифратора 230 В результате единичный сигнал с выхода 6 дешифратора 23 через элементы ИЛИ 47, 48 поступит на входы S2,Sj регистра 6. После поступотказе одного из грубых каналов (например, второго) это будет зафиксировано блоками 12 и 14 сравнени путем попарного сравнения значений параметра в регистре 3 со значениями 6 регистра 2 и 4. В результате н входы дешифратора 24 поступит код 101 и на его выходе 5 появится 1, Этот сигнал через элемент ИЛИ 47 поступит на вход S регистра 6 и установит второй разряд регистра 6 в единичное состояние. Выходной сигнал второго разряда регистра 6 поступит в блок 18, запретит суммирование неправильного значения параметра (закроет группу элементов И 42) и через элемент ИЛИ 45 поступит на вхо старшего разряда адреса блока 41 памяти. Таким образом, на выходе блока 18 будет получено среднее значение параметра на основании выходных сигналов исправных грубых каналов, которое поступит на выход 31 устройства.

Ж. Последовательный отказ грубого и точного каналов ИИС,

Функционирование устройства при отказе грубого канала описано в п.Б. При последующем отказе точного канала на выходах блоков 9-11 появятся единичные сигналы (либо на выходах блоков 9-И, соответствующих только исправным грубн-ш каналам). Это приводит к тому, что на входы дешифратора 23 поступит код 111 и единичный сигнал с выхода 7 дешиф- ратрра 23 установит в единичное состояние четвертый разряд регистра 6. Выходной сигнал четвертого разряда этого регистра переключит коммутатор 19 и настроит блок 18 на определение среднего значения параметра от двух исправных грубых каналов ИИС, которое поступит на выход 31 устройства,

3. Одновременный отказ точного и грубого каналов ИИС.

В этом случае блоки 9-11 сформируют единичные сигналы, код 111 поступит на входы дешифратора 23 и сигнал с его выхода 7 установит четвертый разряд регистра 6 в единичное состояние. Одновременно дешифратор 24 сформирует на одном из выходов 3, 5, 6 сигнал, который установит в единицу разряд регистра 6, соответствующий отказавшему грубому каналу. Сигнал отказа грубого канала постут

пит в блок 18, который сформирует .среднее значение параметра от двух (исправных грубых каналов, которое поступит на вход регистра 5. В результате по очередному синхроимпуль- су на выход 31 устройства поступит среднее значение параметра, полученное блоком 18 путем усреднения значений параметра, поступивших от исправных грубых каналов ИИС.

И, Отказ трех и более каналов ИИС. Этот случай соответствует отказу ИИС в целом. При отказе любых трех

5 каналов ИИС (три грубых или два грубых и точный) на выходах блоков 12- 14 сравнения появятся единичные сиг- . налы и на выходе 7 дешифратора 24 сформируется единичный сигнал, кото0 рый сбросит в ноль триггер 21 и поступит па выход 32, сигнализируя об отказе ИИС.

При появлении третьего отказа формируется отказ системы на выходе 32„

5 По этому сигналу осуществляется останов данного устройства и системы в целом, производится диагностика и восстановление отказавших каналов. После этого система и предлагаемое уст0 ройство приводится в исходное состояние и осуществляется ее запуск.

Формула изобретения

г Устройство для контроля и резервирования информационно-измерительной системы, содержащее выходной регистр, выход которого является информационным выходом устройства, регистр от-

Q казов, первый блок сравнения, коммутатор, блок синхронизации, первый и второй дешифраторы, первый элемент ИЛИ и регистр точного канала, информационный вход которого является пер5 вым информационным вхрдом устройства, а вход запуска блока синхрониза-- ции соединен с одноименным входом устройства, отличающее ся тем, что, с целью повышения достоверQ ности функционирования и надежности устройства, в него введены блок формирования сигналов отказа, регистры первого-третьего грубых каналов, второй-шестой блоки сравнения, вто- рой-четвертый элементы ИЛИ, блок усреднения и генератор констант, первый информационный выход которого соеди- нен с входами уставки первого-третье - го блоков сравнения, а второй информационный выход - с входами уставки четвертого-шестого блоков сравнения , подключенных выходами к соответствующим информационным входам вто рого дешифратора, вход блокировки которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, выход регистра точного канала подключен к первым информационным входам коммутатора и первого-третьего блоков сравнения, выход регистра первого грубого канала соединен с вторым информационным входом первого блока сравнения и с первыми информационными входами четвертого и пятого блоков сравнения и блока усреднения, выход регистра второго грубого канала соединен с вторыми информационными входами второго и четвертого блоков сравнения и,блока усреднения и с первым информационным входом шестого блока сравнения, выход регистра третьего грубого канала соединен с вторыми информационными входами третьего, пятого и шестого блоков сравнения и с третьим информационным входом блока усреднения, выходом подключенного к второму инг формационному входу коммутатора, выход которого соединен с информационным входом выходного регистра, выходы первого-третьего блоков сравнения подключены к первым входам соответственно первого-третьего элементов ИЛИ, соединенных выходами с соответствующими входами первого дешифратора, группа выходов младших разря

5

0

5

0

5

дов которого подключена к первой группе информационных входов блока формирования сигналов отказов, а выход старшего разряда - к одному из информационных входов группы регист- pa-отказов и к первому входу четвертого элемента ИЛИ, группа выходов соответствующих младших разрядов второго дешифратора соединена с второй группой информационных входов блока формирования сигналов,отказов, соединенного выходами с соответствующими информационными входами группы ре гистра отказов, первый-третий выходы которого соединены с вторыми входами первого-третьего элементов ИЛИ и с соответствующими управляющими входами блока усреднения, а четвертый выход - с третьими входами первого-третьего элементов ИЛИ, с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, с входом блокировки первого дешифратора и с входом управления коммутатора, первый выход блока синхронизации подключен к синхровхог дам выходного регистра, регистра точного канала и регистров первого- третьего грубых каналов, второй выход - к входам синхронизации регистра отказов, а вход останова - к выходу старшего разряда второго дешифратора и к контрольному выходу устг ройства, причем информационные входы регистров первого-третьего грубых ; каналов соединены с вторым-четвертым информационными входами устройства

соответственно. I

Таблица 1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении отказоустойчивых цифровых систем. Цель изобретения - повышение достоверности функционирования и надежности. Устройство для контроля и резервирования информационно-измерительной системы содержит регистр 1 точного канала, информационный вход которого является первым информационным входом устройства, регистр 6 отказов, коммутатор 19, блок 20 синхронизации, дешифраторы 23 и 24, элементы ИЛИ 8, 15 - 17, регистры 2 - 4 грубых каналов, выходной регистр 5, блоки 9 - 14 сравнения, блок 18 усреднения, генератор 7 констант. 4 ил.

О О

Все каналы исправныОтказал Г

Отказал Г Отказал Г5 Отказали Г,,Г2 Отказали Г,, ,Г5 Отказали Г2,Г

Отказали Т или отказали Г,Гг,

Таблица2

риг.З

Составитель Й.Велинкова Редактор М.Циткина Техред Л.Сердгакова Корректор С.Шекмар

Заказ 1918

Тираж 577

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

6/5.25J О О

Подписное