Резервированное устройство

Союз Советскид Социалистических Республик(5 ЦМ. Кл.ф С 06 Г 11/20 Я 05 К 10/00 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(53) УДК 621. 3.74. .32(088.8) Опубликовано 1502.81. Бюллетень ИЯ бДата опубликования описания 1802.81(54) РЕЗЕРВИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВ ике что 5 в к менИзобретение относится к автомати вычислительной технике и может найти применение в системах автоматического управления и контроля дляповышения их надежности,По основному авт. св. У 506859известно резервированное устройство,содержащее в каждом канале резервируемый блок, мажоритарный элемент контроля, элемент неравнозначности, интегрирующий элемент первый элементпамяти, элемент ИЛИ-И, восстанавливащий орган и первый элемент И 11 .Недостаток известного устройствазаключается в том, что оно теряетработоспособность после любого отказа одного из двух оставшихся работоспособных резервируемых блоков,поскольку процесс отключения отказавшего резервируемого блока или изменение порога срабатывания восстанавливающего органа продолжается ипосле того, как в устройстве осталось два работоспособных резервируемых блока. В связи с этим недостаточно используются структурные возможности устройства для повышенияего надежности.Недостаткем йва является и т работоспособность в случае, если сигналы на выходах резервируемых блоковформируются с частотами, превышающимичастоту формирования полезных сигналов в два или более раз. Например,если такие отказы происходят вустройстве последовательно во времени,то после того как число отказавшихрезервируемых блоков становится равным порогу срабатывания восстанавливающего органа, ложные сигналы проходят на выход устройства, и оно теряет работоспособность. Это обусловлено тем, что повторное включение в 15 схему устройства резервируемого блокапосле его сбоя или отказа осуществляется при совпадении сигнала на еговыходе с сигналом на выходе мажоритарного элемента контроля. В реэуль тате снижается надежность устройства.Цель изобретения - повышение надежности устройства.Поставленная цель достигается тем,в устройство по авт. св. 9506859 2 аждый канал введены второй элет памяти, второй элемент И, элемент задержки и дополнительный мажоритарный элемент, вХоды которого соединены соответственно с выходами пер вых элементов памяти. других каналова выход - с дополнительным входомэлемента неравнозначности, выход первого элементаИ соединен со счетнымвходом второго .элемента памяти И через второй элемент И - со входом установки в "0" первого элемента памяти, выход второго элемента памятисоединен со вторым входом второго элемента И, вход установки в "0" второго элемента памяти соединен с выходом интегрирующего элемента, а выход восстанавливающего органа соеди 0 нен через элемент задержки со входом установки в "0" резервируемого блока. 20 каждого канала входят элементы 16 НЕ, элемент 17 И и элемент 18 ИЛИ. Входами элемента 3 неравнозначности являются входы 19-21.Устройство работает следующим образом.При включении питания первый элемент 7 памяти и второй элемент 13 памяти в каждом канале, а также резервируемый блок 1 (при необходимости) устанавливаютсй в состояние "0" сигналом начальной установки, поступающим на вход 11 начальной установкиустройства. В исходном состоянии сигналом с выхода первого элемента 7памяти разрешено поступление сигналас выхода резервируемого блока 1 черезэлемент 6 ИЛИ-И, а сигналом с выходавторого элемента 13 памяти запрещенопоступление сигнала с выхода первого.элемента .8 И через второй элемент14 И. При правильной работе резервируемых блоков 1 сигналы с их выходовпоступают через элемент 6 ИЛИ-И навходы восстанавливающих органов 4и далее - на выходы 10 устройства.СигнаЛ с выхода восстанавливающегооргана 4 в каждом канале осуществляет (при необходимости) установку резервируемого блока 1 в состояние "0"через элемент. 15.задержки для подготовки устройствак следующему циклуработы, Кроме того, сигнал с выходавосстанавливающего органа 4 в каждомканале поступает на входы мажоритарного элемента 2 контроля в своем ка 45 0 На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства. 15Устройство содержит в каждом из в каналов резервируемый блок 1 (например счетное устройство), мажоритарный элемент 2 контроля, элемент 3 неравнозначности, восстанавливающий .орган 4, интегрирующий элемент 5, элемент б ИЛИ-И первый элемент 7 памяти, первый элемент 8 И, входы 9 резервируемых блоков 1, выходы 10 устройства, вход,11 начальной установки устройства, кроме того, устройство содержит в каждом канале дополнительный мажоритарный элемент 12, второй элемент 13 памяти, второй элемент 14 И и элемент 15 задержки. В состав элемента 3 неравнозначности нале и всех остальных каналов. Так как сигналы на входах .19 и 20 эле. - мента 3 неравнозначвости совпадают во времени, то на выходах элемента 18 ИЛИ формирование сигнала не происходит. Вследствие влияния времени срабатывания элементов 6 ИЛИ-И, восстанавливающего органа 4 и мажоритарного элемента 2 контроля возможна задержка сигнала на входе 19 элемента 3 неравнозначности, что может привести к формированию сигнала помехи на выходе элемента 18 ИЛИ. Исключение прохождения кратковременных помех с выхода элемента 18 ИЛИ на единичный вход первого элемента 7 памяти осуществляется с помощью интегрирующего элеменТа 5, который может быть выполнен, например, в виде ВС-цепочки. Отказ или сбой какого-либо резервируемого блока 1 обнаруживается с помощью элементов 3 неравнозначности, на входы 19 и 20 которых соответственно поступают сигналы с выходов мажоритарного элемента 2 контроля и резервируемого блока 1 в том же канале, В случае несовпадения сигналов на выходе мажоритарного элемента 2 контроля и резервируемого блока 1 с помощью соответствующей пары элементов 16 НЕ и элементов 17 И формируется сигнал, который через элемент 18 ИЛИ и интегрирующий элемент 5 поступает на единичный вход первого элемента 7 памяти и нулевой вход второго элемента 13 памяти. Сигналом с выхода интегрирующего элемента 5 первый элемент 7 памяти устанавливается в состояние "1", при этом на выходе первого элемента 7 памяти формируется управляющий сигнал, который поступает на вход элемента б ИЛИ-И. Если в качестве элементов 6 ИЛИ-И используются элементы И, то управляющий сигнал с выхода первого элемента 7 памяти запрещает прохождение сигнала с неисправного резервируемого блока 1 на входы восстанавливающих: органов 4.Если в качестве элементов ИЛИ-И используются схемы ИЛИ, то управляющий сигнал а выхода .первого элемента 7 памяти проходит на входы восстанавливающих органов 4 и уменьшает их порог срабатывания на 1. В связи с этим при использовании элементов ИЛИ пороги восстанавливающих органов 4 должны быть равны е, а при,использовании элементов И пороги восстанавливающих органов 4 должны быть равны 2.Если первый элемент 7 памяти срабатывает вследствие сбоя резервируемого блока 1, а ие вследствие его окончательного отказа, что обнаруживается при формированиии блоком 1 нормального сигнала в очередных .циклах работы, отключенный канал вновь включается в схему устройства с помощью второго элемента 13 памяти, первого ивторого элементов 8 и 14 И, Это происходит следующим образом. При совпадении сигнала на выходе.резервируемого блока 1 с сигналом на выходе мажоритарного. элемента 2 контроля на выходе первого элемента 8 И формируется сигнал, который не проходит через второй элемент 14 И, поскольку последний закрыт сигналом с выхода второго элемента 13 памяти. После спада заднего фронта сигнала на выходе. первого элемента 8 И второй элемент 13 памяти переходит в состояние "1 ф и подготавливает второй элемент 14 И для прохождения следующего импульса, формируемого на выходе первого элмента 8 И в следующем цикле работы. Если после этого в следующем цикле работы устройства на выходе резервируемого блока 1 формируется сигнал, совпадающий с сигналом на выхо" де мажоритарного элемента 2 контроля, что свидетельствует о восстановлении работоспособности резервируемого блока 1, то на выходе первого элемента 8 И снова формируется сигнал, который проходит через открытый второй элемент 14 И на вход установки первого элемента 7 памяти в состояние ."0", Тем самым разрешается прохождение сигнала с выхода резервируемого блока 1 на входы восстанавливающих органов 4, если в качестве элементов б ИЛИ-И используются элементы И, или восстанавливается (увеличивается на 1) порог срабатывания восстанавливающих органов 4, если в качестве элементов б ИЛИ-И использовались элементы ИЛИ, В исходное состояние второй элемент 13 памяти устанавливается после спада заднего фронта сигнала на выходе первого элемента 8 И.По мере отказа резервируемых бло- ков 1, например при отказах типа сложная 1" или "ложный 0", первые элементы 7 памяти в отказавших каналах устанавливаются в состояние "1" и подготавливают к срабатыванию мажоритарные элементы 12 во всех каналах кроме своего. Пороги срабатывания мажоритарных элементов 12 выбираются равными в., чтобы обеспечить формирование. сигнала на их выходах в правильно работающих каналах после того, как в устройстве осталось два работоспособных резервируемых бЛОка 1, При этом в каялом из двух оставшихся работоспособных каналов сигнал с выхода мажоритарных элементов 12 поступает на вход 21 элемента 3 неравнозначности и запрещает срабатывание элементов 17 И. Тем самым запрещается дальнейшее срабатывание первых элементов 7 памяти в оставшихся .двух работоспособных каналах при несовпадении сигналов на выходах резервируемых блоков 1 и мажоритарных элементов 2 контроля. В случае, если в качестве элементов б ИЛИ-И используются элементы ИЛИ, два оставшихся работоспособных резервируемых блока 1оказываются соединенными по схемеИЛИ, а в случае использования элементов И - по схеме И. Если последующийотказ в первом случае был типа"ложный 0", а во втором случае - типа "ложная 1", то устройство продолжает нормально функционировать приодном оставшемся работоспособномканале. В отказавших каналах функционирование элементов 3 неравнозначности не запрещается. Это необходимодля того, чтобы при отказе, например типа "ложная 1", который все время присутствует на выходе неисправ ного резервируемого блока 1,. не исключалась возможность формирования сигналов на выходе элемента 3 неравнозначности при несовпадении сигналовна его входах 19 и 20 для подтвержде О ния единичного состояния первого элемента 7 памяти и нулевого состояния.второго элемента 13 памяти. Это происходит следующим образом. Если навыходе отказавшего резервируемогоблока 1 все время присутствует сигнал "ложная 1", а в устройстве осталось всего два работоспособных канала,.то .в момент формирования сигнала на выходах 10 устройства, в своюочередь, на выходах первого элемента 8 И также формируется сигнал, который приводит к установке в состояние "1" второго элемента 13 памяти.Но в момент отсутствия сигналов навыходах 10 устройства и, следовательно, на выходах мажоритарных элементов 2 контроля снова формируетсясигнал несоответствия на. выходах элемента 3 неравнозначности в том канале, в котором на выходах резервируе мого блока 1 присутствует постоянныйсигнал "ложная 1", что приводит кподтверждению единичного состоянияпервого элемента 7 памяти и нулевогосостояния второго элемента 13 памяти 45 сигналом с выхода интегрирующего элемента 5. Тем самым исключается возможность подключения в схему устройства неисправного резервируемого блока 1.Устройство обеспечивает сохранение работоспособности при одном работоспособном канале и в случае, еслина выходах отказавших резервируемыхблоков 1 Формируются сигналы с частотой, превышающей частоту следования полезных сигналов два или болеераз. Это происходит следующим образом, Если, например, частота следования сигналов иа выходе первого отказавшего резервируемого блока 1 60 превышает частоту полезных сигналовв два раза,то в момент появлениясигнала типа сложная 1" на входе 20элемента 3 неравнозначности в этомканале фиксируется несоответствие 65 сигналов, и первый элемент 7 памяти805319 Таким образом, в предлагаемомустройстве за счет введения дополнительных элементов и их связей, во-.первых, возможно сохранение работо-.способности устройства при одном работоспособном резервируемом блоке 1,Это происходит в случае, если последний отказ одного из оставшихся исправных резервируемых блоков 1 былтипа "ложный О" при использовании 10 в качестве элементов б ИЛИ-И элементов ИЛИ, или тила "ложная 1" при использовании элементов И. Наибольшийвыигрыш в надежности достигается,если разервируемые блоки 1 имеют неодинаковую вероятность отказов типа 5 "ложная 1" и "ложный О". Во-вторых,сохраняется работоспособность устройства при одинаковых отказах резервируемых блоков 1 типа "ложная 1 ф,например в случае формирования на 20 выходе резервируемых блоков 1 ложных сигналов с частотой, превышающейчастоту Формирования полезных сигналов. Это обеспечивается тем, чтовторой элемент 13 памяти позволяет д 5 снова ввести в схему устройства ранее отказавший резервируемый блок 1в случае, если на выходе резервируемого блока 1 дважды формируетсяправильный сигнал и в промежутках З 0 между моментами формирования полезных сигналов отсутствуют ложные сигналы с любой частотой следования.Тем самым повышается надежность устройства. Для исключения влияния сигналов помех, которые могут сформироваться на выходе первого элемента 8 И в момент установки неисправного резервируемого блока 1 в состояние "О" сигна лом с выхода восстанавливающего органа 4, длительность задержки, формируемой элементом 15 задержки, должна превышать длительность полезных сигналов, формируемых на выходах резервируемых блоков 1. Элемент 15 задержки может быть выполнен, например, в виде задержанного мультивибратора (кипп-реле) и дифференцирующей цепи, которая используется для формирования импульса в момент появ 50 ления заднего фронта сигнала на выходе кипп-реле, В связи с этим, если в момент установки в состояние "О" неисправного резервируемого блока 1 на его выходе появляютсясигналы помех, то они не проходят на выход пер- вого элемента. 8 И и, следовательно, на счетный вход второго элемента 13 памяти. В то же время указанные сигналы помех в случае их появления по ступают через элемент 3 неравнознач- ности в отказавшем канале для подтверждения ециничпого состояния первого элемента 7 памяти и нулевого состояния второго элемента 13 памяти, Я формула изобретения в этом канале устанавливается в состояние "1", Следующий сигнал на выходе этого отказавшего резервируемого блока 1 уже совпадает по времени с сигналами, формируемыми на выходах исправных резервируемых блоков 1 и, следовательно, с сигналами на выходах мажоритарных элементов 2 контроля во всех каналах, что приводит к установке в состояние "1" второго элемента 13 памяти в отказавшем канале. Очередной сигнал на выходе отказавшего резервируемого блока 1 опять не совпадает с сигналами на выходах исправных резервируемых блоков 1, в результате чего формируется сигнал на выходе элемента 3 неравнозначности в этом канале, и второй элемент 13 памяти устанавливается в состояние "О". В результате отказавший резервируемый блок 1 не допускается в схему устройства. ф Аналогичным образом осуществляется работа устройства и в случае, если на выходах отказавшего резервируемого блока 1 формируются сигналы с частотой, превышающей частоту следования полезных сигналов более чем в два рейза, По мере отказа в последующие моменты времени других резервируемых блоков 1 отказавшие резервируемые блоки 1 постепенно исключаются из схемы устрокства до тех пор, пока в устройстве не останется два работоспособных блока, как было рассмотрено выше,Технико-экономическая эффективность от использования предлагаемого устройства определяется уменьшением потерь в системе, использующей данное устройство за счет повышения его надежности,Резервированное устройство по авт, св. 9 506859, о т л и ч а ив щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, в каждый его канал введены второй элемент памяти, второй элемент И, элемент задержки и дополнительный мажоритарный элемент, входы которого соединены соответственно с выходами первых элементов памяти других каналов, а выход - с дополнительным входом элемента неравнозначности, выход первого элемента И соединен со счетным входом второго элемента памяти и через второй элемент И - со входом установки в "О" первого элемента памяти, выход второго элемента памяти соединен со вторым входом второго элемента И, вход установки в "О" второго элемента памяти соединен с выходом интегрирующего элемента, а805319 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Ч, 506859, кл. 6 06 Г 11/00, 1973.Тираж 756 ВНИИПИ Государственно по делам изобретени 13035, Москва, Ж, Раказ 10903/71 л, Проектна ент", г. Ужг ППП и выход восстанавливакнцего органа соединен через элемент, задержки со входом установки в "0" резервируемогоблока. Подписно комитета СССР и открытий ская наб., д.