Многоканальное устройство для резервирования замещением Советский патент 1982 года по МПК G06F11/20 

(5) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗЕРВИРОВАНИЯ

I

I Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано при построении многоканальных резервированных систем повышенной надежности о

Известно-устройство для управления переключением скользящего резерва , содержащее элементы контроля основных блоков, выходы которых подключены через инверторы или непосредственно к входам элементов И-НЕ столбцов матрицы, а выходы элементов контроля резервных блоков непосредственно или через инвертор подключены к входам элементов И-НЕ строк матриц, выход каждого элемента И-НЕ соединен с коммутатором и с входами всех элементов И-НЕ, стоящих в общих с этим элементом строке и столбце матрицы

Недостатком этого устройства является то, что основные и резервные блоки должны постоянно находиться под напряжением питания, что приЗАМЕЩЕНИЕМ

водит к большому потреблению мощности и к снижению показателей надежности резервируемой системы ,

Наиболее близким техническим решением к предложенному является многоканальное устройство для резервирования земещением, содержащее в каждом канале резервируемый блок, соединенный с элементом конт роля, и ключ, соединенный с резер10вируемым блоком, и элемент ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с управляющим входом ключа, инверсный вход каждого элемента ИЛИ-НЕ соединен с выходом элемента контроля а данном

IS канале, а каждый из прямых входов с выходами элементов контроля предШествуюцих каналов 2.

Недостатком устройства является то, что все резервируемые блоки на20ходятся под напряжением питания (в нагруженном резреве), что снижает общую надежность и ресурс системы в целом и приводит к дополнительЭ9ному потреблению мощности. Кроме того, при увеличении количества каналов увеличивается и количество связей между ними, что понижает об щую надежность системы Прийенение элементов ИЛИ-НЕ с разным количеством входов снижает степень унификации устройства. Цель изобретения - повышение на дежности, в частности увеличение ресурса (за счет использования толь двух блоков многоканального устройства в нагруженном резерве, а остал ных бликов - в ненагруженном резерве) , снижение потребляемой мощности а также уменьшение количест(за связей между каналами и унификация этих связей и примененных элементов Поставленная цель достигается тем, что в многоканальное устройство для резервирования замещением, каждый канал которого содержит резервируемый блок,первый выход которого соединен с элементом контроля, второй - с сигнальным входом ключа, а выходы ключей всех каналогз объеди нены с ВЫХОДОМ устройства, (зведен индикатор наличия резерва, э в каждый канал введены элементы И и ИЛИ, формирователь сигнала /Ч и второй ключ, сигнальный вход которого сое.динен с общей шиной питаниЯ;, выход с шиной питания резервируемого бло ка, управляющий вход - с объединен ными первыми входами элементов Ни ИЛИ и с выходом элемента контроля, выход элемента И соединен с управляющим входом первого ключа и с входом формирователя сигнала 1, выход которого соединен с первыж входами элементов И и ИЛИ последую™ щего канала, вцход элемента ИЛИ сое динен с объединенными втopы «и входами элементов И и ИЛИ последующего канала, первые и вторые входы элементов И и ИЛИ первого канала соединены с соответствуюш,ими входами первоначальной установки устройства, а выходы элемента ИЛИ и формирователя сигнала 1 и последнего канала соединены с входами индикатора наличия резерва На чертеже приведена блок-схема устройства Многоканальное устройство для резервирования замещением содержит N идентичных каналов, в каждом из которых содержится резервированный блок , элемент 2 контроля, первый 3 и второй 4 ключи, элемент И 5i элемент ИЛИ 6, формирователь 7, входы 8 и 9 сигналов первоначальной установки, общую шину 10 питания и индикатор 11 наличия резерва. Устройство работает следующим образом. Пусть испрайной работе резервируемого блока 1 соответствует сигнал 1 на выходе элемента 2 контроля, а отказу соответствует сигнал сигнал 1 на управляющем входе ключа k является открывающим, а сигнал 1 на управляющем входе клю ча 3 закрывающим. При подаче напряжения питания на общую шину 10 все резервируемые блоки 1 оказыва ются отю1гаченными, так как ключи 4 закрыты из-за отсутствия сигналов 1 на выходах элементов контроля 2, Включение устройства производится одновременной подачей сигналов первоначальной установки длительностью , на выходы 8 и 9. Для обеспечения надежного включения устройства сигналы первоначальной установки должны.соответствовать единичному сигналу элемента 2 контроля и иметь длительность f, большую суммарного времени включения резервируемого блока 1 и срабатывания элемента 2 контроля. Сигнал первоначальной установки открывает ключ , который подает напряжение на шину питания резервируемого блока 1-1. Элемент 2 i контроля выдает сигнал 1, соответствующий исправной работе блока 1.. На выходе элемента И 5i появляется сигнал 1, так как 1 присутствует на обоих его выходах. На выходах элементов ИЛИ 6.1.... каналов также появляется сигнал 1 По окончании сигналов первоначальной установки ключ k удерживается в открытом состоянии за счет сигнала 1 с выхода элемента 2,контроля, в результате чего резервируемый блок 1 , в первом начале остается включенным, сигналы 1 на выходах элементов РЬПИ 6...К. каналов сохраняются за счет того же сигнала с выхода элемента 2-; контроля, а сигнал на выходе э; емента И 5л переходит из 1 в О, так как снимается сигнал 1 первоначальной установки с его второго входа, В результате открывается

ключ 3,,, и выходные сигналы резервируемого блока Ц поступают на выход устройства. При переходе сигнала из 1 в О на выходе элемента И 5 срабатывает формирователь 7, который формирует сигнал длительностью 1; ft , соответствукяций единичному сигналу элемента контроля 2л Для обеспечения нормальной работы устройства длительность сигналов С( , формируемых формирователями 7i... M./( должна быть больше суммарного времени включения соответствующих резервируемых блоков 1;.-N и срабатывания элементов контроля 2 f.-. N . КлючЛ|2 во втором канале открывается, напряжение поступает на резервируемый блсэк IQ, после чего элемент контроля 2 Q вы дает на выход сигнал

С появлением на выходе формирователя 7 сигнал 1 на выходе эле мента И 5о также появляется сигнал 1, который закрывает ключ Зп и сигналы включающегося резервируемого блока U на вход устройства не поступают.

формирователь 7. при переходе сигнала на его входе из О в 1 не срабатывает, и все последующие каналы остаются не включенными. Таким образом, после подачисигналов первоначальной установки образуется пара работающих резервируемых блоков 1 -1 и 1 (j в первом и втором каналах. На выход устройства поступают сигналы резервируемого блока 1 i первого канала, В .остальных каналах резервируемые блоки отключены, т.е„ являются ненагруженными резервом. При отказе любого из резервируемых блоков 1 и li происходит отключе ние этого блока и образование новой пары работающих резервируемых блоков. Например, пусть отказал резервируемый блок 1 -1 в первомканале. При этом на выходе элемента 2 контроля появляется сигнал О, соответствующий неисправности резервируемо го блока 1, ключ t- закрывается и отключает напряжение питанмя с этого блока. Сигнал 1 с выхода элемента ИЛИ 6 также снимается, вследствие чего на выходе, элемента И 5п появляется сигнал О, который открывает ключ Зо во втором канале, и сигналы резервируемого блока 1 Q поступают на выход устройства Сигналы 1 ча выходах элементов ИЛИ

6(1--- сохраняются за счет сигнала V с выхода элемента хонтроля Zf исправного работающего второго кана ла. При переходе сигнала из 1 в О на входе формирователя 7 послеД НИИ срабатывает и выдает сигнал 1 на управляющий вход клоча ij и на первый вход элемента И результате происходит открывание ключа tg

и подключение напряжения питания к резервируемому блоку 1 третьего канала, а на управляющий вход ключа Зз с выхода элемента И 5э поступает закрывающий сигнал 1, который запрещает прохождение сигналов включающегося блока 1 на вход устройства.

По окончании сигнала 1 с формирователя 7 (сигнал 1 на управляющем входе ключа +о,и на первых входах

элементов И 5 j 3 поддерживается за счет сигнала с выхода элемента 2 контроля.

Таким образом, работает пара каналов второй и третий, причем, к выходу устройства подключен только резервируемый блок 1 ij, неисправный резервируемый блок 1 1 в первом канале отключен, отключенными остаются и все остальные блоки.

Если же включающийся резервируемый блок Ц в третьем канале окажется неисправным, элемент контроля 2 выдает сигнал О, то после окончания сигнала 1 с формирователя 7л на управляющем входе клоча 42, через который подается питание на резервируемый блок Ij, и на первом входе элемента И 5з появится сигнал О, Ключ 4 закрывается

и отключает напряжение питания с неисправного резервируемого блока Ij, На выходе элемента И 5э сигнал из О переходит в 1, при этом срабатывает формирователь 7з выдает сигнал 1 на включение резервируемого блока 1 в четвертом канале.

Таким образом, образуется пара работающих каналов второй и четвертый. Аналогично происходит последовательное включение каналов нагруженного резерва при отказе любого из работающих каналов, при этом, если резервируемый блок 1 во включающемся канале окажется неисправным, то этот блок отключается, и происходит включение следующего блока до тех пор, пока не образуется пара исправных каналов. Устройство обеспечивает выдачу сигналов потребителю до тех пор, п ка остается исправным хотя бы один блок, при этом время переключения устройства на работу от блока, являющегося нагруженным резервом, определяется только быстродействие элементов 2 контроля, логических элементов И 5 и ИЛИ 6 ключей 3 по ключение же ненагруженного резерва в режим нагруженного резерва на ра боте потребителя не отражается, так как сигнал запрета на ключ 3 включающегося канала поступает ран ше, чем включается резервируемый блок 1 в этом канале. Выходные сигналы элемента ИЛИ 6 и формирователя 7 последнего кана ла используются для индикации состояния работы устройства, которая осуществляется в индикаторе 11. С выхода элемента ИЛИ бщ на первый вход индикатора 11 сигнал 1 выдается до тех пор, пока в устройст ве имеется хотя бы один исправный канал, из которого индикатор формирует сигнал о работоспособности устройства, С вйхода формирователя 7 на вт рой вход индикатора 11 выдается одиночный сигнал 1 длительностью В момент отказа одного из блоков последней пары каналов, из которого индикатор формируется сигнал, свидетельствующий в том, что в устройстве остался только один исправный блок. Применение предложенного изобре тения позволяет автоматически опре делить и отключить неисправные блоки после чего без нарушения работы устройства может быть произведена замена или ремонт отказавших блоков с последующей установкой исходного режима работы, Экономический эффект от применения изобретения может быть получен за счет повышения надежности, увеличения ресурса работы устройства и снижения потребляемой можности благодаря использованию в нагруженном резерве только двух каналов из Н, .а остальных каналов - в ненагруженном резерве По быстродействию предлагаемое и известное устройства равноценны, так как при отказе в одном из работающих резервируемых блоков на выход устройства подключаются 18 выходные сигналы блока, находящегося в нагруженном резерве, и время этого переключения определяется только быстродействием элемента контроля, логических элементов-И и ИЛИ и ключа. Кроме того, уменьшение количества связей и унификация этих связей и примененных элементов в каналах многоканального устройства также дают экономический эффект при изготовлении. формула изобретения Многоканальное устройство для резервирования замещением, каждый канал которого содержит резервируемый блок, первый вход которого соединен с элементом контроля, второйс сигнальным входом ключа, а выходы ключей всех каналов объединены с выходом устройства, отли чающееся тем, что, с целью,повышения надежности устройства, в него введены индикатор наличия резерва, а в каждый канал введены элементы И и ИЛИ, фор.мирователь сигнала 1 и второй ключ, сигнальный вход которого соединен с общей шиной питания, выход - с шиной питания резервируемого блока, управляющий вход - с объединенными первыми входами элементов И и ИЛИ и с выходом элемента контроля, выход элемента И соединен с управляющим входом первого ключа и с входом формирователя сигнала 1, выход которого соединен с первыми входами элементов И и ИЛИ последуюшего канала, выход элемента ИЛИ соединен с объединенными вторыми входами элементов И и ИЛИ последующего канала, первые и вторые входы элементов И и ИЛИ первого канала соединены с соответст вующими входами первоначальной установки устройства, а выходы элемента ИЛИ и формирователя сигнала 1 и последнего канала соединены с входами индикатора наличия резерва. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР /If , кл G Об F 11/00, 197. 2. Авторское свидетельство СССР , кл.Э Об F 11/00, ().

S