Устройство для контроля и резервирования информационно измерительных систем

(19) (1) 51) 5 ОСУДАРСТВЕ ННЫЙО ИЗОБРЕТЕНИЯМРИ ГКНТ .ССР ОМИТЕТОТКРЫТИЯМ О Е ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСКОМУ С ТЕЛ ЬСТВУ юл. М 28ое приборостроительное коюро "Восход"енко, В,С,Харченко, Г.Н,ТТкаченко и С.В.Терещенко свидетельство СССРН 05 К 10/00, 1985.свидетельство СССР, Н 05 К 10/00, 6 06 Г 11/20,Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении отказоустоичивых цифровых систем,Целью изобретения является повышение надежности устройства.На фиг,1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2,3 - функциональные схемы блока усреднения данных и сравнения соответственно,Устройство (фиг.1) содержит регистр 1 точного канала, первый - третий 2-4 регистры грубых каналов, выходнои регистр 5, генератор 6 тактовых импульсов, генератор 7 констант, блок 8 усреднения данных, первый - четвертый 9-12 блоки сравнения, регистр 13 сбоя, регистр 14 отказа, триггер 15 пуска, триггер 16 первого такта, коммутатор 17 каналов, элемент И 18, элемент ИЛИ 19, первый - четвертый 20-23 информационные входы, вход 24 пуска, вход 25 останова, информационный выход 26, вы код 27 регистра логична. си и хранени емого точны мерительно(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам для контроля и резервирования информационно-измерительных систем, и может быть использовано при построении отказоустойчивых цифровых систем. Цель изобретения повышение надежности устройства - достигается путем сочетания контроля резервируемых грубых и точного каналов по мажоритарному признаку и скорости изменения контролируемого параметра 3 ил. сбоя, выход 28 регистра отказа, выходы второго 29, третьего 30, четвертого 31, первого 32 блоков сравнения, выход 33 генератора константы, выход 34 генератора тактовыхимпульсов,Блок 8 усреднения данных (фиг.2) содержит блок 35 памяти, первый 36, второй 37 сумматоры, коммутатор 38, первый - третий 39-41 блоки элементов И, мажоритарный элемент 42, элемент И 43.Блок 9 сравнения (фиг.3) содержит первый 44, второй 45 сравнивающие устройства, сумматор 46, первый 47, второй 48 коммутаторы, элемент ИЛИ 49.Блоки 10-12 сравнения не имеют третьего выхода, а в остальном структура их анаРегистр 1 служит для зазначения параметра, измеканалом информационносистемы (ИИС), 1667280Регистры 2 - 4 предназначены соответственно для записи и хранения приближенных значений параметра. измеренныхпервым, вторым и третьим грубыми каналами ИИС.Регистр 5 служит для записи, храненияи выдачи на выход 26 ИИС итогового значения параметра, которое в зависимости отисправности каналов ИИС совпадает либо сточным значением параметра, формируемым точным каналом ИИС, либо являетсясредним значением приближенных значений параметра, формируемых исправнымигрубыми каналами ИИС.Генератор 7 констант предназначен дляформирования номинального и максимального допустимого значений вектора приращения за такт параметра.Блок 8 усреднения данных обеспечивает формирование среднего значения параметра на основании значений параметра,формируемых исправными грубыми каналами ИИС, Его выходной сигнал используетсяв качестве выходного значения измеряемого параметра (т,е, поступает на выход 26устройства) в случае отказа точного каналаИИС,При всех исправных грубых каналахИИС блок 8 формирует выходной сигнал кэксреднее арифметическое трех значений параметров., поступивших иэ первого - третьего грубых каналов. При отказе одного иэгрубых каналов блок 8 формирует сигнал врезультате усреднения значений параметра, поступивших от двух оставшихся исправных грубых каналов ИИС. При отказедвух грубых каналов блок 8 передает выходной сигнал исправного грубого канала на .свой выход без изменения.Функциональная схема блока 8 представлена на фиг.2, Значения измеряемогопараметра поступают с выходов регистров2-4 на входы групп элементов И 39-41 соответственно, на вторые входы которых подаются сигналы с первых выходов второго -четвертого 10-12 блоков сравнения соответственно, единичные значения которыхсвидетельствуют об отказе (сбое) первого -третьего грубых каналов ИИС соответственно,При испрэвном состоянии всех грубыхканалов ИИС значения параметра всех трехканалов суммируются в сумматорах 36 и 37,и результат суммирования подается намладшие адресные входы блока 35 памяти,на котором реализуется табличное делениеполученной суммы на "3" и на "2". В качестве старшего разряда адреса блока 35 используется выходной сигнал элемента И 43,который равен нулю при исправном состоянии всех грубых каналов ИИС и единице -при появлении отказавших каналов.Таким образом, память блока 35 оказывается разделенной на две страницы. В первой странице (при нулевом старшем разряде адреса) в каждой ячейке записывается результат деления суммарного значения параметра, полученного на выходе сумматора 37, на "3", При этом сумма значений параметра. сформированных первым - третьим каналами, используется в качествеадреса ячейки памяти блока 35Во второй странице (при единичном значении старшего разряда) в каждой ячейке записывается результат деления суммы значений параметра, формируемых двумя исправными каналами, на "2".Таким образом, в описанных случаях на выходе блока 8 присутствует среднее значение параметра, поступившего иэ трех или двух исправных каналов. Значение параметра, сформированное неисправным грубым каналом, не проходит на выход соответствующей группы элементов И 39(40, 41), так как на инверсном входе группыэлементов присутствует единичный сигнал. В этом случае суммирование осуществляется с нулевым кодом, но не искажает конечный результат,При отказе двух грубых каналов ИИС выходной сигнал блока 8 формируется следующим образом,При появлении двух единичных сигналов на входах мажоритарного элемента 42на его выходе появляется единица, а на выходе коммутатора 38 появляется значение единственного исправного канала,Блок 9 сравнения предназначен для определения вектора разности текущего значения параметра со значением параметра,полученным в предыдущем такте, и сравнения полученного рассогласования с номинальным и максимально допустимым, формируемыми нэ соответствующих выходах генератора 7 констант. Если результатсравнения меньше или равен номинальному значению, то на третьем выходе блока 9 формируется единичный сигнал, а нэ остальных - нулевые. Если результат сравнения меньше максимального значения, но больше номинального, то на первом выходе формируется единичный сигнал, э нэ остальных - нулевые, Если результат сравнения больше или равен максимальному, то нэ первом и втором выходах формируется единичный сигнал, э нэ третьем - нулевой (фиг.З),Сравниввемце знвчения параметра, полученные в текущем и предыдущем тактах, поступают на вход сравнивающего устрой 1667280ства 44, с выхода сравнивающего устройства - на коммутатор, на входе которого меньшее число поступает на единичный сигнал - через соответствующий коммутатор на вход сумматора 46 в обратном коде (.ели сравниваемые числа равны, тд на управляющий вход коммутатора поступает единичныи сигнал и на его выходе формируется нулевой код). Полученная в сумматоре разность поступает на вход второго сравнивдющего устройства, где по результатам сравнения формируются управляющие сиг налы, Работа и устройство блоков 10 12 сравнения аналогичны, но в них поступают значения от соответствующих грубых каналов. Регистр 13 сбоя служиг для зэписи, хранения и выдачи на выход 27 и входы управления регистра 14 в соответствии с сигналами, полученными от блоков сравнения, информации о сбоях в каналах.Регистр 14 фиксирует отказ точного и грубых каналов ИИС, если в предыдущем такте в этом канале также б л зафиксиро вдн отказ(сбой). Регистр 14 может "забыть" факт отказа грубого канала, если неиспрдв ность в канале перес;алд проявляться.Триггер 15 пуска предназначен для внешнего запуска и остдновд устройства,Триггер 1 б первого тдкта, элементы И 18, ИЛИ 19 служат для организации правильного функционирования и записи значения параметра, измеряемого то цм каналом в первом такте. Коммутатор 17 канала передает на информационный вход регистра 5 значение параметра с выхода точного канала (записанное в регистре 1) при его исправном состоянии либо среднее значение параметра, сформированное блоком 8 на основании усреднения сигналов грубых каналов ИИС,Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии все регистры и триггеры устройства обнулены, в блоке пдмяти блока усреднения данных записаны коды, обеспечивающие реализацию функции деления суммы значений параметра нд "2" и "3". В генераторе хонстан- записаны значения векторов номинального и предельно допустимого отклонений параметра за один такт. Цепи установки исходного на фиг,1-3 условно не показаны,функционирование устройсгва начинается по команде "Пуск", поступающей на вход 24. По этой команде триггер 15 устанавливается в единичное состояние, единичный сигнал с его выхода поступает нд вход управления генератора б. На выходе генератора 6 появляются сдвинутые одна относительно другой последовательности импульсов. Информация о значениях парэ метра точного и грубых каналов ИИС поступзет на входы 20 - 23 (регистров 2 - 4, 1 соответственно) асинхронно, однако поступление значений пара летрд на эти входы здверецдется до поступления синхроимпу",д с выхода 34.1 генератора б, В дальцеишем изменения значений параметра также осуществляютсявсеми каналами в течение одного цикла, в паузе между поступлю чием синхроил 1 пульсов с выхода 34,1 гечератора б,По первому синхроимпульсу с выхода 34.1 генератора 6 в регистры 1 4 заносятся значения параметра, поступившие из точного и грубых каналов. В дальнейшем функциоцировдние устройства зависит от наличия или отсутствия отказов в точном и грубых кдцдлдх ИИС,Рассмотрим рдботу угтройства при исправном состоянии каналов ИИС, а также при появлении сбоев и о 1 казов в них.А Все каналы ИИС исправны, возможен сбой или отказ грубых каналов.Б этом случаеосле записи ицформации в регистры 1-4 нд выходах блоков 9-12сравнения (фиг,3) появятся нулевые или едицичные сигналы, Какорь зчдчения этих сигцдлов, зцдчеция не имеет, 1 дк как регистры сбоя 13 и отказа 14 (фиг 1) це готовы к работе По второму (34.2) тактовому импульсу зцдчецие измеряемого точным каналом пардм. грд через коммутатор 17, открытый инверсным триггером 16. запишется ввыкодцой регистр 5 По заднему фронту этого же импульса триггер 16 установится вединичное состояние. По следующему первол 1 у тактовому импульсу в регистры 1-4 вновь здпишется значение измеряемого пардметрэ. Нд этот раз на выходах блоков 9- 12 сравнения установятся нулевые потенциалы, за исключением выхода 32.3 блока 12 срдвцеция. Едицичц.,й сигнал нд этом выходе говорит о том ч;о разность значеций параметра, измеренного во втором и пеевом тактах тонм каналом, находится вобласти номинального отклонения, Единичныл 1 сигналом этого выхода через элементИЛИ 19 коммутатор 17 настраивается на прием измеренного значения от точного каналд По следующему второму 34.2 тактовому импульсу в выходной регистр 5 записывается это значение. Этим же импульсом через открытый триггер 16 первого кацдлд элемент И 18 и регистры 13 и 14записываются значения результатов сравнения с блоков 9-12 сравнения, Если произошел отказ одного или нескольких грубых каналов, то в этом такте единичные сигналы с первых выходов блоков 9 - 11 сравнениясоответствующих каналов запишутся по второму тактовому импульсу в регистр 13 сбоя и разрешает запись признака отказавшего канала в регистр 14 отказа, Если факт отказа в следующем такте подтвердился, то в соответствующий разряд регистра 14 отказа запишется единичное значение. Если факт отказа не подтвердился, то в зависимости от того, в какой области значений находится разность измеренного значения, грубым и точным каналом (в предыдущем такте) соответствующих разряд регистра 13 сбоя обнулится или останется в единичном состоянии, В дальнейшем при исправном состоянии точного канала устройство работает аналогично описанному выше.Б. Отказ точного канала, возможны сбои и отказы грубых каналов.При появлении отказа точного канала (единичные значения выходов 32,1,32.2: нулевое значение выхода 32.3) нулевой сигнал йа выходе 32.3 блока 12 сравнения переключит коммутатор 17 на прием информации от блока усреднения данных грубых каналов. По второму тактовому импульсу в четвертый разряд регистра 13 сбоя запишется единичное значение, В следующем такте по второму тактовому импульсу в четвертый разряд регистра 14 отказа запишется единичное значение, В дальнейшем значение измеряемого параметра будет формироваться в блоке 8 усреднения данных от грубых каналов. Если произошел отказ грубого канала, то по единичному сигналу с первого выхода соответствующего блока сравнения отказавший канал исключается из процесса усреднения в блоке 8. В дальнейшем устройство работает аналогично описанному выше,Отказ ИИС наступает после отказа последнего работоспособного канала. Формула изобретения Устройство для контроля и резервирования информационно-измерительных систем, содержащее регистр точного канала, первый - третий регистры грубых каналов, выходной регистр, регистр отказов, коммутатор, первый - четвертый блоки сравнения, блок усреднения данных, генератор констант, генератор тактовых импульсов, триггер пуска, элемент ИЛИ, причем единичный вход триггера пуска является входом пуска устройства, выход триггера пуска соединен с управляющим входом генератора тактовых импульсов, первый выход которого соединен с входами синхронизации регистров10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 точного и грубых каналов, информационныевходы которых являются одноименными информационными входами устройства, выход регистра точного канала соединен с первым информационным входом коммутатора каналов и первым входом первого блока сравнения, выходы первого - третьего регистров грубых каналов соединены с одноименными входами блока усреднения данных и первыми входами одноименных блоков сравнения соответственно, выход блока усреднения данных соединен с вторым информационным входом коммутатора каналов, выход коммутатора каналов соединен с информационным входом выходного регистра, выход которого является информационным выходом устройства, первый выход генератора констант соединен с вторыми входами блоков сравнения, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены регистр сбоев, триггер первого такта и элемент И, причем нулевой вход триггера пуска является входом останова устройства, второй выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом элемента И, с входом синхронизации регистра выхода, с единичным и синхровходом триггера первого такта, прямой и инверсные выходы триггера первого такта соединены соответственно с вторым входом элемента И и первым входом элемента ИЛИ, выход элемента И соединен с входами синхронизации регистров сбоя и отказа, выходы регистра сбоя являются выходами сбоя устройства и соединены с входами управления регистра отказов, выходы которого являются выходами отказа устройства, второй выход генератора констант соединен с третьими входами первого - четвертого блоков сравнения, первые выходы первого - четвертого блоков сравнения соединены соответственно с одноименными входами регистра сбоев, первые выходы второго - четвертого блоков сравнения соединены соответственно с входами установки в "0" первого - третьего разрядов регистра отказа и первым - третьим управляющими входами блока усреднения данных, вторые выходы первого - четвертого блоков сравнения соединены с одноименными входами регистра отказов, третий выход первого блока сравнения соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом управления коммутатора, а выход выходного регистра соединен с четвертыми входами первого - четвертого блоков сравнения.по изоб -35, Рау Подписноениям и открытиям при ГКНТ С я наб., 4/5