Устройство для управления режимом обмена мажоритарно резервированной системы

,ЯО 1) Н 05 К 10 06 Г 11 1 ПИ САНИ АВТОРСКОМУ ОБРЕ СТВУ ем,нко,А.П,Шлва ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ 21) 3354684/18-24(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 357694, кл. Н 05 К 10/00, 1970..2. Авторское свидетельство СССР Р 564637, кл. 0 06 Р 11/00, 1975.3. Авторское свидетельство СССР 9 744578, кл. 6 06 Р 11/00, 1978(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИИ ,РЕЖИМОМ ОБМЕНА МАЖОРИТАРНО-РЕЗЕРВИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ, содержащее управляемый мажоритарный блок, информационные входы которого соединены с выходами соответствующих резервируемых каналов, группу счетчиков сбоев,(, соединенных через запоминающий элемент с выходами сигналов ошибок управляемого мажоритарного блока, отличающееся тчто, с целью повышения надежности,в него введены четвертый резервируемый канал,.элемент И, элементИЛИ, элемент НЕ и формировательстимулирукщих возде.ствий, первыйвход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ и первым входомэлемента И, второй вход - с выходомсуммарного сигнала ошибки управляемого мажоритарного блока, выходы - с входами резервируемых каналови вторым входом элемента ИЛИ, выходкоторого соединен с входом управляемого мажоритарного блока и входом элемента НЕ, выход которого соединен с входом запоминающего элемента и входами группы счетчиковсбоев, выходы которых соединеныс управляющими входами управляемогомажоритарного блока, соответствующий информационный вход которогосоединен с выходом четвертого резервируемого блока, а выход - свторым входом элемента И, выход которого соединен с выходом устройстваИзобретен 1 не Относится к Вычислительной т 8 хнике и моркет быть ис - пользоза"о длн управления режимом Обмена ."1813 ДУ ОтдеД 1 рными каналами Р 838 РВиРОВанных системр В частнОсти для автоматизации научных исследований л та 1 же н автоматизирОВаннь 1 х сист 824 ах у 2 гра:. 1 лип " ехнолОГическими грроцесс;-1;1-:.;.11: зсзлектронике,2 Л:1;,.-2 . - .- Ус-сйст-;О У."РанЛЕНИЯ резернирона 1 но;. системы содержаЩеа- ЧЕ,:,;Р, ОЗПИ 21 ЕН 1 Лый С ДЕЩИф ратором, 32 ыходн ко"Орого через ментьр ИЛ 1. па-.соединены к переключател 11. "11 ита.211 я ряЗерниронанных блОК О В .;.,18:,=,.1- "Ы. 2 т 2 р СХЕМЫ Н ЕСОВП "4 Ц-"л "фыРОРЫ ")( 3( ОВИРУЕМЫ блок он -.епоср 13 дстненнО и чере 3 ЭЛ 8 ЬЕ,Н г" 1 Д 13 Пгтркл 221 Ч 8 НЫ К ВЫХО 22 ам СкР 1 НР СО - ,.,1 РВДЕНряя ВЫОДЫКОТОрых соединеяы с ВхОдами злеМЕНТОВ 1 лр а ВТОРЫЕ ПОСЛЕДНИХ ." Кщинам питан 1 я оезерниоуемых блоКОВН 81 О 1 тассок устройства - ОтклюЧЕр 1 ИЯ Г)Д НОГО 11 3 РЕ 3 ЕРН 1 ЛРУЕМЫХблоков 81-:,:та 2.,ы при возникновенииН Н 82.,1 ОРП 1 НОЧНОГО Сбон,Известно также УстРойствор соДЕРжаР 188 ДеиИФРаТОРр ВЫХОДЫ КОТОРОго соединены с Входами.сООтнетстну 10 щих элем 1.+;тон 12 ЛИ р а ВходысВЫХОДамн РЗГИС Т; а р бЛОК ЗаПРЕтарежимон Об;.18118, счетчик сбоеви блок - н;-11,За перзый и ВторОйВходы которо:.-О сасдинены с соответствуюю 1 2 им."1 Вьхолемя рзе Бис тгра и Д 8 шифоатора: Вь 2 холы - с первыминхода 1.1 и Рег 1 лстРа 2 счетчика сбоеви блока Запрета режимон Обмена,второй Вход блока запрета режимовОбмена - с соотрнетстнлнщим ВходомРегистоа,р а тРети:"1 р четнеРтыйи пятый зходы - с :ОотнетствующимиНедостатком устройстза являетсячтс проверка рабо"ОспособностимажОрнтарнорсзерниронанной сясте -ОС 21 ЕС"Н 1 нется ТОЛЬКО В СПИ"ЯаЛЬНОМ Режиме ПРОВНРКЯр ЧТО ТР 8 бует Отк.тючения из рабочего режима,в результате чего снижается производительность с 1 стем".1, .Кроме тогоОТСУТСТВУЕТ ПОСТСЯННЫЙ КОНТРОЛЬрвследстние чего возможно Функционирование 2,;ажоритарно-резервированной с 1 лсте 2 гы В межпронерочном периоДе при наличии какой-либо неисправности, а это снижает надежность работы системы.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому янляетсяустройство, содержащее три каналауправления, причем В каждом каналеуправления 11 меется управляемый мажоритарнь 2 й блок соер 1 иненный с уп -равляемыми 2 р 1 ажоритарными блокамиДРУГИХ КанаЛОВр И ГРУ:ПУ СЧЕТЧИКОВ 5 .1 л 15 еф 1 р 25 ЗО 35 46 р "ьо 55 6 О 65 сбоен, запоминающие элементы и схемы сравнения н каждом канале, входы схемы сравнения соединены суправляемыми мажоритарнымн блоками,выходом управляемого мажоритарногоблока и первыми выходами счетчиковсбоев, Вторые выходы которых через запоминающий элемент соединены соответственно с входами управляемого мажоритарного блока, выходы схемы сравнения подключенысоответственно к входам группысчетчико сбоев 3,Недостатком изнсстнога устройства является то, что неисправныйканал выявляется за два циклаПОЯВЛЕНИЯ КОДОВЫХ СИГНалОВр ПОСКОЛЬку один сбой считается случайным.Такая Организация управления внекоторых случаях приводит к неправильнсй передаче информации.Например, если неисправен первый канал управления и он передал,будучи неисправным, одну кодовуюкомбинацию, а при передаче следующей кодовой комбинации произошелслучайный сбой во втором каналеуправления, то на выходе устройстваможет появиться неправильная информация. Кроме того, устройство иеимеет средств стимуляции тестовойпоследовательности импульсов, контроль работоспособности осуществляется в результате функционированиямажоритарно-резервированной системы при помощи входных кодовых комбинаций, которые могут и не содер"жать необходимые для полной проверкиработоспособности сигналы. Причемустройство осуществляет запретобмена информацией с отказавшимканалом управления, не заменяя егодополнительнымр наличие которого31 лачительно усложнило бы конструкциюустройства. При каждом отключенииотказавшего канала управления достоверность информации на выходеустройства понижается.При уг,равлении сложными технологическими процессами, особенно экспериментами, и автоматизации научных исследований необходима надежнан работа устройств управленияввиду больших Временных и энергетических затрат на каждый эксперимент, которые усугубляются возникающей иногда невозможностью продолжения или повторного воспроизнедения исследований,Появление в каналах управленияложных ксмбинаций сигналов приводитк снижению достоверности результатов, а иногда и невозможности достижения требуемых параметровисследуемых объектов. Поэтому Важным элементом процесса управленияянлнегся своевременная и полная диагностика устройства управленияпо всем необходимым тестовым комбинациям в процессе работы при помо.щи встроенных средств стимуляции,получивших широкое распространениев тестовой аппаратуре. Это повышает надежность функционированиявсей системн за счет увеличениябезотказности и бессбойности в работе.Цель изобретения - повышениенадежности,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для управления режимом обмена мажоритарно-резервированной системы, содержащееуправляемый мажоритарный блок,информационные входы которого соединены с выходами соответствующихрезервируемых каналов, группусчетчиков сбоев, соединенных череззапоминающий элемент с выходамисигналов ошибок управляемого мажоритарного блока, введены четвертыйрезервируемый канал, элемент И,элемент ИЛИ, элемент НЕ и формирователь стимулирующих воздействий,первый вход которого соединенс первым входом элемента ИЛИ ипервым входом элемента И, второйвход - с выходом суммарного сигнала ошибки управляемого мажоритарного блока, выходы - с входамирезервируемых каналов и вторымвходом элемента ИЛИ, выход которогосоединен с входом управляемогомажоритарного блока и входом элемента НЕ, выход которого соединенс входом запоминающего элементаи входами группы счетчиков сбоев,выходы которых соединены с управляющими входами управляемого мажоритарного блока, соответствующий информационный вход которогосоединен с выходом четвертого резервируемого блока, а выход - с вторымвходом элемента И, выход которогосоединен с выходом устройства.На фиг. 1 представлена блоксхема устройства; на фиг, 2 - схема формирователя стимулирующих воз"действий; на Фиг, 3 - схема управляемого мажоритарного блока,Устройство (Фиг, 1) содержит резервируемые каналы 1.1-1.4, имеющие выводы 2.1-2.4,. по которым поступает входная информация или тестовые комбинации с Формирователя 3 стимулирующих воздействий. На вход 4 приходят синхронизирующие импульсы резервируемых каналов (СИК), которые также, как и синхронизирующие импульсы Формирователя 3 стимулирующих воздействий (СИФ), поступают на эле-. мент ИЛИ 5, выход которого соединен с управляемым мажоритарным блоком .6 и элементом НЕ 7. Управляемый мажоритарный блок 6 соединен10 с формирователем 3 стимулирующих воздействий, запоминающим элементом 8, состоящим из трех триггеров, группой счетчиков 9.1-9.3 сбоев, а также с элементом И 10, Выход 11 элемента И 10 является выходом устройства.формирователь 3 ( фиг.2) имеет в своем составе триггер 12 управления, на установочный вход Я 13 которого подается суммарный сигнал ошибки Гс управляемого мажоритарногоблока 6 (Фиг. 1). Выход триггера 12соединен с одновибратором 14, навход 4 которого подаются СИК. Быход одновибратора 14 соединен свходами 15.1-154 элементов И-НЕ16.1-16.4 с открытым коллектороми входом 15.5 генератора СИФ 17На вход 4 элемента НЕ 18 подаютсяСИК, выход элемента НЕ 18 соединен с входами 19,1-19,4 элементовИ-НЕ 16.1-16.4 с открытым коллектором и входом 19.5 генератора СИф 17.Выход 20 генератора СИФ 17 соединенс входом счетчика СИФ 21, вход 19.6которого соединен с элементом НЕ 1 Я.Выход счетчика СИФ 21 соединен сустановочным входом Н триггера 12и входом генератора 17Выходы2,1-2,4 элементов И-НЕ 16,1-16,4 объЗ 0 единены с входами 2.1-2.4 резервируемых каналов 1.1-1,4 (Фиг. 1).Управляемый мажоритарный блок 6(Фиг. 3) содержит коммутатор 22с информационными входами 23.1-23,4 35 и управляющими входами 23.5-23.7и выходами 24.1-24.3, соединенныаис дешифратором 25, имеющим синхронизирующий вход 26, Выходом де"шифратора 25 является восьмираэряд ная шина 27.1-27.8, соединеннаяс элементами И 28,1-28.3 и 29. Навыходах 30,1-30.3 элементов И 28.128.3 Формируются сигналы трех ошибок в 1.1-1.3 резервируемых каналах 4 в соответствии с уравнениямиГ = аЬс+ аос; (1)Г= аЬс+ аЬс; (2)Г,) = аЬс ф аЬс (3)На выходе 31 элемента И 29 фор мируется уровень выходного сигнала блока 6 (Фиг. 1) в соответствиис уравнениему=аЬс+аЬс+аЬс+аЬс. (4)Элемент И 32 соединен с выхода"ми 30.1-30,3 элементов И 28.1-28.3и формирует на выходе суммарныйсигнал ошибки Г, в соответствии суравнениемЧ (5)Процесс Функционирования уст ройства при управлении режимом обмена мажоритарно-резервированнойсистемы включает работу при поступлении на входы 2.1-2,4 резервируемых каналов 1.1-1.4 информаци онных сигналов (режим 1) и работуЗО при поступлении на выходы 2,1-2.4 резервируемых каналов 1.1-1,4 тестоных сигналов с формирователя 3 (режим 3).В режяме 1 на входы каналов 1,1-1,4 (при этом и работе участ вуют три из четырех каналов, например, 1.1-1.3) поступают информационные сигналы. При исправной работе каналон 1.1-1.3 суммарный сигнал ошибки Г не формируется, 1 О информация с выхода 31 (фиг. 3) блока б (фяг, 1) поступает на элемент И 10 (фиг, 1), управляемую СИК. Пря этом на выходе 11 элемента И 10 появляется информацион ный сигнал, Если по какому-либо выходу резервируемых каналов 1,1- 1.3 уровень выходного сигнала не совпадает с двумя другими, то формируется суммарный сигнал ошибки Го в соответствии с уравнением (5), разрешающий работу формирователЯ 3. По сигналу ошибки Гг( (где Н= 1,3) в резервируемом канале элемент 8 разблокяровынает счетчик сбоев группы счетчиков 9.1-9.8 сбоев соответствующих каналов 1,1-1.3. На выходе элемента И 10 появляеТся информационный сигнал, соответстнующий состоянию большинства выходов каналов управления.Пря работе в режиме 2 триггер 12 (фиг, 2) находится с положении "Включено", разрешая по окончании СИК запуск одновибратора 14, Запоминающий элемент 8 (фиг. 1) раэблокировывает соответствующий счетчик сбоев группы счетчиков сбоев 9,1-9,3, По окончания СИК на входе 4 элемента И 10 блокируется и запускается Формирователь 3. При этом на входы 40 2,1-2.4 подается комбинация, Все единицы , а на элемент ИЛИ 5 - первый СИФ от генератора СИФ 17 (фяг. 2). Второй СИФ тактирует на входах 2.1-2.4 каналов СИФ 1,1-1,4 комбинацию "Все нули". По окончании второго СИФ счетчик 21 (фиг, 2) запрещает работу генератора СИФ 17 я устанавливает триггер 12 в положение "Выключено . Если на выходах 30,1-30.3 (фиг, 3) блока б (фиг,1) во время действия СИФ не формируются сигналы ошибок Гв и Р, то коммутатор 22 (фиг. 3) не подключает дополнительный канал управления, например 1,4, а элемент 8 возвращается в исходное состояние после второго СИФ. Сбой в резервируемых каналах 1,1-1,3 в этом случае считается случайным, Если но время действия СИФ формируются сигналы оши О бок Г и Рй причем номер канала совпадает с разблокированным счетчиком сооев группы счетчиков 9.1-9.3 сбоев, то последний формируют команду, по которой происходит под ключение дополнительного резервируемого канала 1.4 при помощи коммутатора 22 (фяг. 3), Элемент 8(фиг. 1), группа счетчиков 9.1-9.3и формирователь 3 после второго СИФвозвращаются в исходное состояние,а дополнительный резервируемыйканал 1,4 занимает позицию (номер)отключенного резервируемого канала,который в этом случае признаетсянеисправным.Такая организация устройствадля управления режимом обмена мажоритарно-резервированной системыпозволяет н процессе ее эксплуатаПии осуществить непрерывный контроль и диагностику без подключения дополнительных тестирующихустройств и контрольно-измерительныхприборов, Описанная организация режимов работы устройства накладывает определенные требования к длительности промежутка между СИК,заключающиеся в том, что в этот интервал времени должны уложитьсядва СИФ. Это в некоторых случаяхснижает производительность устройства. В частности, при наличииодиночных сбоев, которые считаютсяслучайными, производительность пред-)лагаемого устройства зависит от частоты следования СИК и может бытьниже, чем у известного устройства,Для выявления неисправного каналав предлагаемом устройстве требуетсяинтервал времени, равный промежутку времени между передними фронтамидвух соседних СИК, а в известном устройстве к этому промежутку добанляется как минимум длительность СИК,а н некоторых случаяхпри отсутствии соответствующей комбинации навходах каналов управления, может потребоваться и несколько периодов.При работе без сбоен в каналах управления производительность предлагаемого устройства не уступает производительности известного устройства,поскольку в этом случае обмен управляющими сигналами может производиться без приведенных ограничений(цепи обмена управляющими сигналамизависят от конкретной реализации,в частности от интерфейса применяемыхЭВМ, поэтому на фиг. 1-3 эти цепине показаны).Формирователь 3 (фиг. 2) работаетследующим образом,Во время действия СИК работа формирователя 3 блокируется по входам19.1-19.4 (фяг. 2) элементов И-НЕ16.1-16.4 с открытым коллектором.Триггер 12 .пря подаче на установочныйвход б сигнала ошибки Ро формируетна выходе разрешающий потенциал, поступаюший иа вход одновибратора 14,который запускается задним фронтомСИК, поступающим на вход 4 и черезПзложительный эффект достигаетсяв результате возросшей безот казности и бессбойвостн мажоритарно-резервированной снсте.мыф элемент НЕ 18 на вход генератора 17 и вход счетчика 21, разрешая их работу, Для запуска генератора 17 необходимо также наличие высокогоуровня сигнала на входе 15.5. Первый СИФ тактирует комбинацию "Все единицы на выходах 2.1-2.4, этоюрой - "Все нули". СИФ поступают на элемент ИЛИ 5 и счетчик 21, который после второго СИФ запрещает работу генератора 17 и сбрасывает по уста новочному входу К триггер 12. С этого момента Формирователь 3 стимулирующих воздействий находится в исходном состоянии, элементы И-НЕ16.1-16.4 блокированы по входам15.1-15.4, при этом к входам 2.1- 2.4 подан высокий импеданс. Использование предлагаемаго устройства позволяет повысить надежность функционирования мажоритарно- резервированной системы путем непрерывного автоматического контроля и активной самодиагностики благодаря наличию встроенного формирователя стимулирующих воздействий с внутренними контурами контроля, а также за счет автоматической перестройки на исправные элементы,1058097 НИИПИ Заказ 9604/ ираж В 45 подписно иал ППП "Патент", жгород,ул.Проектна