Адаптивное резервированное устройство

(57) Сущность изобретения: устр держит и резервируемых блоков восстанавливающий блок 2, и бл роля (414 п), 1 многовходовой ИЛИ 5, и триггеров блокировки счетчик отказов 7, 1 формировате сов отказа 12, 1 дешифратор ко 13, иблоков управления бло 14) 14-з. 1-4-5-12-7-13-14-6-2-4 1-4-14-6-1, 13-6, 1-2. З,ил ство СССР00, 1973.ство СССР/18, 1980,ЗЕРВИРОВАН Е ОО СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗО(51)5 6 06 Р 11/ йство со, .1 л, 1 ков конт- элемент 616 л, 1 ь импульда отказа кировкой 1-4-6-2-4,Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в резервированных системах управления, а также в адаптивных резервирован ных устройствах.Известно адаптивное резервированное устройство, содержащее блоки адаптации, резервированные блоки, триггеры, восстанавливающий орган, элементы сравнения, сохраняющее работоспособность до (и) отказавших блоков (где и - число резервных блоков.Недостатком этого устройства являотся отраничейные функциональные возможности, обусловленные тем, что устройство не имеет разрешающей способности на выявление отказов и сбоев не производит автоматического включения в работу этого канала после восстановления его работоспособности,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является адаптивное резервированное устройство, содержащее резервированные блоки, блоки контроля и индикации, элементы ИЛИ, пороговый элеме: г, Каждый блок контроля и индикации, в свою очередь, содержит элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТИ, элемент НЕ, элемент задержки, элемент И, дифференцирующие элементы, триггер и элемент индикации,Недостатком данного устройства является низкая надежность ввиду одновременной непрерывной работы в составе устройства всех его резервируемых блоков.Цель изобретения - повышение надежности устройства эа счет блокировки питания отказавших резервируемых блоков.Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемое устройство введены (и) блоков управленич блокировкой и дешифратор кода отказа, выход каждого из резервируемых блоков соединен с соответствующим информационным входом восстанавливающего блока, соответствующие первый - (и)-й управляющий входы которого соединены с входамиуправления питанием соответствующих резервируемых блоков и подключены к выходам соответствующих триггеров блокировки, выходы (и)-го и и-го триггеров блокировки соединены с входами управления питанием одноименных резервируемых блоков, выход многовходового элемента ИЛИ подключен к входу формирователя импульсов отказа выход которого соединен со счетн ым входом счетчика отказов, выход которого подключен к входу дешифратора кода отказа, первый - (и)-й вьходы которого соединены с входами подстройки соответствующих блоков управления блоки 5 10 50 55 20 25 30 35 40 ровкой и установочными входами четвертого - и-го триггеров блокировки, выходы, четвертого - и-го блоков контроля подключены к входам сигнала отказа соответственно, первого - (и)-го блоков управления блокировкой, входы сигнала сброса которых объединены и подключены к входу начальной установки устройства, а выходы соединены соответственно с входами сброса четвертого - и-го триггеров блокировки, причем каждый блок управления блокировкой содержит элемент НЕ, элемент И и элемент ИЛИ, вход элемента НЕ подключен к подстройки блока управления блокировкой, вход сигнала отказа которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу элемента НЕ, а выход соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока управления блокировкой, а второй вход подключен к входу сигнала сброса блока управления блокировкой,На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг, 2 - восстанавливающий блок; на фиг. 3 . - графики зависимостей.Адаптивное резервированное устройство содержит резервируемые блоки 1.,и, восстанавливающий блок 2 с информационным выходом 3, являющимся выходом устройства, блоки контроля 41.4, многовходовый элемент ИЛИ 5, триггеры блокировки 61,6 П, счетчик отказов 7, вход 8 начальной установки устройства, информационные входы 91,.", 9 п восстанавливаюшего блока 2, входы 11 управления питанием резервируемых блоков 1, и, формирователь импульсов отказа 12, дешифратор кода отказа 13, блоки управления блокиРовкой 141 14 л-З, пРичем каждъй блок управления блокировкой 141, 14 п-з содержит элементы НЕ 15, И 16, ИЛИ 17.Используемый в предлагаемом устройстве восстанавливающий блок 2 представлен на фиг, 2, Он реализует мажоритарную функцию М п ("2" из "и") и для и = 4, и и =- 5 логическую функциюлПгде 1,)и - номера и - резервируемых блоков 1,"., и,х х - выходы резервируемых блоков 11, и,о - инверсные выходы триггеров 61, 63 блокировки;с - прямые выходы триггеров 64 бпблокировки,Так для резервированного устройства,содержащего шесть (и = 6) резервируемыхблоков 1, логическое выражение, описывающее восстанавливающий блок 2, имеетвидЕ= с 1 х 1(хгчхЗчх 4 чх 5 чх 6) ч сгхг(хЗчх 4 чх 5 чх 6) чцЗх 3(х 4 чх 5 чх 6) чц 4 х 4(х 5 чх 6) ч х 5 х 6 (3),Восстанавливающий блок 2, исходя из 10 реализуемой им мажоритарной функции ч и, обеспечивает работоспособность уст 2ройства только для потока одиночных отказов или сбоев его резервируемых блоков 1 п или блоков контроля 414 п. 15Устройство работает следующим образом.Перед включением устройства в работу на вход начальной установки 8 подается сигнал "Сброс", поступающий далее на вхо ды сброса триггеров 61, 63 блокировки, двоичного счетчика отказов 7 и через элементы ИЛИ 17 блоков управления блоки- Розкой 141 14 пна входы сбРоса триггеров 64 6 п, 25Перечисленные элементы устройства устанавливаются в нулевое состояние. Единичные сигналы с инверсных выходов триг- . геров 61, .63 блокировки поступят на входы 11 управления питанием резервируемых 30 блоков 1 3, На резервируемые блоки 13 будет подано питание, после чего они начнут выходить на рабочий режим, Дляисключения ошибочного решения с помощью -го блока контроля 41 о техническом 35 состоянии -го резервируемого блока ь только - что выходящего на устойчивый режим сразу после подачи на него питания, В составе каждого блока контроля 4 имеетсянепосредственно на вь 1 ходе элемент задержки, который также выполняет функцию селекции сбоев от отказов резереируемых блоков 1, 4, В связи с этими функциями элемента задержки время его задержки 13должно превышать время сбоя тсб и время выхода на рабочий режим твр резервируе- МЫХ бЛОКОВ 1, и, НО ПрИ ЗтОМ дЛЯ ОбЕСПЕ- чения стабильной работы устройства должно быть меньше минимального периода смены Тпмин значений выходных сигналов РезеРвиРУемых блоков 1 и, т,е. тз должно отвечать следующим неравенствамТплинтЗтсб,Тпминтзтвр.После приведения в нулевое состояниетриггеров блокировки 64 6 п питание по входам 11 управления питанием с резервируемых блоков 4 и будет снято, Таким образом для исходного положения устройства из резервируемых блоков 1 и в нагруженном режиме работы будут находиться только резервируемые блоки 1., 3, а блоки 4, и будут находиться в ждущем (отключенном) состоянии,После включения в работу резервируемых блоков 1 3 сигналы с их Выходов поступят на входы контролируемых сигналов блоков контроля 41 43 и информационные входы 91 93 восстанавливающего блока 2, На выходе 3 устройства появится сигнал, определяемый восстанавливающим блоком 2 по большинству одноименных сигналов с выходов резервируемых блоков 1,., 3. В формировании этого сигнала восстанавливающим блоком 2 прем(де всего будут участвовать попарно следующие его элементы: И 21, ИЛИ 21 И 23, ИЛИ 23 и элемент ИЛИ 26, реализующие логическую фун(ЦИЮУ=С 1 Х 1(ХгЧХЗЧЧХ,) ЧС 2 Х 2(ХЗЧХ 4 ЧЧХп) Ч ЦЗХЗ(Х 4 ЧХ 5 Ч , Ч Хп) (4)На выходах остальных же элементов И 24, ИЛИ 24 И 2 пИЛИ 2 п-г, И 2 пВосстанавливающего блошка 2 будут присутствовать только нулевые сигналы е виду отсутствия сигналов на их входах с выходов резервируемых блоков 4 и, питание с которых в это время снято. Если какой-то один или группа из элемейтов ИЛИ 24,.ИЛИ 2 п-г откажет в это время, т,е. появится на выходе единичный сигнал, то Он не пройдет на выход 3 восстанавливающего блока 2, так как его элементы И 24,", И 2 п, связанные своими входами с выходами элементов ИЛИ 24,ИЛИ 2 п, закрыты через управляющие входы 104.10 р-г прямыми Выходами триггеров блокировки 64 бп. Поэтому в ходе работы только резервируемых блоков 11 13 возможные отказы злем енто в ИЛИ 24, ИЛ И 2 пВОССтаНВВЛИВаЮщЕО блока 2 не будут влиять на его работоспособность и в целом на работоспособность устройства, что свидетельствует о свойстве устройства приспосабливаться к возможным отказам отдельных составляющих элементов его восстанавливающего блока 2.В случае возникновения отказа одного из резервируемых блоков 11., 13 на входах Одного иэ блоков контролЯ 1143 появятся противоположные по значению сигналы, которые приведут к появлению на его выходе единичного сигнала, который, в свою очередь, вызовет переброс вединичное состояние одного из триггеров блокировки 61 63. Допустим отказал.резервируемый блок 11, Тогда единичный сигнал с выхода блока контроля 41 поступит на установочный вход триггера блокировки 61, который своим инверсным выходом через управляющий вход 101 восстанавливающего блока 2 закроетего элемент И 21, исключив этим самьм прохождение через него сигналов с выхода элемента ИЛИ 21, связанного прежде всего логикой работы с блоком 11 до его отказа, После этого если и произойдет отказ элемента ИЛИ 21, то он уже не будет влиять нэ работу восстанавливающего блока 2 и в целом на работу устройства,Нулевой сигнал с инверсного выходы триггера блокировки 61 поступит также на вход 11 управления питанием резервируемого блока 11 и обеспечит снятие питания с него. Сразу. после отказа резервируемого блока 11 единичный сигнал с выхода блока контроля 41 также поступит через элемент ИЛИ 5 на формирователь 12 импульсов, который выдаетимпульс. Импульс поступит на счетный вход двоичного счетчика 7. Счетчик 7 на своих выходах сформирует двоичный код, который поступит на входы дешифратора 13 кода отказа. Дешифратор 13 кода от. каза на своем выходе 1 сформирует сигнал, который поступит на вход подстройки блока 14 управления блокировкой й на вход установки в единичное состояние триггера 64 б ировки, триггер 64 блокировки перейдет в единичное состояние и сигналом с прямого входа обеспечит через вход 11 управления питанием подачу питания на резервируемый блок 14, то есть вместо отказавшего блока 11 в работу будет вкл 1 очен блок 14, находившийся до этого в резерве, Триггер 64 блокировки своим прямым выходом через вход 104 управления восстанавливающего блока 2 откроет его элемент И 24. Так как в работе резервированного устройства теперь одновременно участвуют резервируемые блоки 12, 1 з, 14, то в определении значения сигнала на выходе 3 восстанавливающего блока 2 только будут участвовать следующие его элементы: И 22, ИЛИ 22, И 24, ИЛИ 24. ИЛИ 2 о, реализующие логическую функцию2.=Цгхг(ХЗЧХ 4 Ч "ЧХп) ЧС 1 ЗХЗ(Х 4 ЧХБЧ ЧХп)Щ 4 Х 4(Х 5 ЧХЬЧ .Хп) (5)От момента включения в работу резервный блок 14 некоторое время, равное времени задержки его элементов, будет выдавать сигнал, несинхронный во времени с сигналами двух ранее уже работающих резервируемых блоков. Такая искаженная на малое время информация на выходе только что включенного блока будет восстановлена двумя другими уже работающими резервируемыми блоками совместно с восстанавливающим блоком 2,Если откажет резервируемый блок 14, то блок контроля 44 обнаружит его отказ и сформирует на своем выходе сигнал, который поступит через элемент ИЛИ 5 на вход формирователя 12 импульсов, Формирователь 12 импульсов выдает импульс, который поступит в счетчик 7, Счетчик 7 сформирует двоичный код; который преобразуется де шифратором 13 кода отказа в сигнал, выдаваемый им с выхода 2. На выходе 1 дешифратора 13 кода отказа и соответственно на входе подстройки блока 141 управления блокировкой будет нулевой сигнал, 10 вследствие которого на выходе элемента НЕ15 блока 141 управления блокировкой будет единичный сигнал, Сигнал об отказе резервируемого блока 14 с выхода блока контроля 44 также будет присутствовать на входе сиг нала отказа блока 141 управления блокировкой и соответственно на входе элемента И 16 этого ке блока. Так как на втором входе элемента И 16 будет присутствовать единичный сигнал с выхода элемента НЕ 15, то на 20 выходе элемента И 16 появится единичныйсигнал, который пройдет через элемент ИЛИ 7 блока 141 управления блокировкой на выход данного блока.Единичный сигнал с выхода блока 141 25 управления блокировкой вызовет перебростриггера 64 блокировки в нулевое состояние, Триггер 64 блокировки нулевым сигналом с прямого выхода обеспечит отключение резервируемого блока 14, Так же в это время по единичному сигналу свыхода 2 дешифратора 13 кода отказа с по- .мощью триггера блокировки 65 будет подано питание на резервируемый блок 15, Триггер блокирсвки 64 помимо отключенич 35 резервируемого блока 14 своим прямым выходом закроет элемент И 24 восстанавливающего блока 2, вследствие чего отказ элемента ИЛИ 24, связанного с элементом И 24 и логикой работы прежде всего с отка завшими уже резервируемым блоком 14, небудет влиять на работу восстанавливающего блока 2 и в целом на работу устройства,После отказа блоков 1 л, 14 в работе устройства будут участвовать резервируемые 45 блоки 12. 1 з, 15, а в формировании сигналана выходе 3 устройства только будут участвовать попарно следующие элементы: И 22, ИЛИ 22; И 2 з, ИЛИ 2 з; И 25, ИЛИ 25 и элемент ИЛИ 20 восстанавливающего блока 2, реали зующие логическую функциюЕ=Цгхг(ХЗЧХ 4 Ч., ЧХп) ЧЯЗХЗ(Х 4 ЧХ 5 Ч,ЧХп)ЧО 5 Х 5(Х 6 ЧХ 7 Ч,ЧХп) (6),Таким образом после отказа резервируемых блоков 11, 14 отказы элементов ИЛИ 2 л, ИЛИ 24 восстанавливающего блока 2 не будут влиять на его работу и в целом на рааоту устройства, что свидетельствует о приспособленности восстанавливающегоблока 2 к Отказам отдельных своих элементов после отказа резервируемых блоков,10 20 30 35 40 45 50 55 связанных жесткой логикой работы прежде всего с этими элементами.В ходе отказов других резервируемых блоков устройство работает аналогичным образом,В процессе работы устройства допустимы отказы блоков контроля 41 4 П. Для исключения нарушения достоверности формируемого значения выходного сигнала устройства с помощью восстанавливающего блока 2 количество ) допустимых отказов блоков контроля 41,4 п должно находиться в определенном сочетании с количествомдопустимых отказов резервируемых блоков 11,., 1,. Так количество допустимых отказов резервируемых блоков 11 1 п связано с количеством ) допустимых отказов блоков контроля 41, 4 л соотношением1) если 1 = О, то ) = О, 1, 2,., (п), 2) если = 1, 2, (п), то ) = 0 (7) .На приведенное соотношениеи) помимо самой логики работы устройства накладывает отпечаток появление ложного сигнала с выхода резервируемого блока в период выхода его на рабочий режим сразу после подачи питания на него.Анализируя работу устройства, установлено, что в определении значения выходного сигнала устройства участвует от общего количества гп логических элементов восста- навливающего блока 2 только часть его элементов в количестве г, Количество а и количество г логических элементов в зависимости от количества и каналов устройства определяют, взяв трехвходовые логические элементы ИЛИ, И в качестве стандартных условных логических элементов, необходимых для построения восстанавливающего блока 2, На основе данных о количестве гп и количестве г логических элементов восстанавливающего блока 2 на фиг, 3 приведены графики зависимостей гп .=- Ф(и) и г = ф). Из анализа этих графиков следует, что с увеличением количества п резервируемых блоков устройства увеличивается количество (ги - г) логических элементов восстанавливающего блока 2, не участвующих в определении значения выходного сигнала устройства в ходе одновременной работы трех резервируемых блоков или двух последчих оставшихся исправных резервируемых блоков. Это обстоятельство свидетельствует о повышении надежности устройства.Таким образом, в предложенном устройстве организована блокировка питания отказавших резервируемых блоков. В формиоовании значения выходного сигнала устройства постоянно участвует только часть от общего количества логических элементов восстанавливающего блока 2. Предложенное устройство сохраняет работоспособность до (и) отказавших резервируемых блоков, После отказа ряда резервируемых блоков допустимы отказы отдельных элементов восстанавливающего блока 2, которые логикой работы прежде всего были, связаны с этими резервируемыми блоками, Также в устройстве допустимы отказы блоков контроля 41, 44. Все эти достоинства предлагаемого устройства свидетельствуют о повышении его надежности,Формула изобретенияАдаптивное резервированное устройство, содержащее п резервируемых блоков, п15 блоков контроля, и триггеров блокировки,многовходовый элемент ИЛИ, формирователь импульсов отказа, счетчик отказов и восстанавливаощий блок, выход которого является информационным выходом устройства и соединен с входами эталонного сигнала каждого из блоков контроля, входы контролируемых сигналов которых подключены к выходам соответствующих резервируемых блоков, а выходы соединены с соответствующими входами многовходового элемента ИЛИ, выходы первого - третьего блоков контроля подключены к установочным входам соответствующих триггеров блокировки, входы сброса которых соединены с входом сброса счетчика отказов и подключены к входу начальной установки устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства за счет блокировки питания отказавших резервируемых блоков, в него введены (п) блоков управления блокировкой и дешифратор кода отказа, выход какдого из резеовируемых блоков соединен с соответствующим информационным входом восстанавливающего блока, соответствующие первый - (п)-й управляющие входы которого соединены с входами управления питанием соответствующих резервируемых блоков и подключены к выходам соответствующих триггеров блокировки, выхоцы (и)-го и п-го триггеров блокировки соединены с входами управления питанием одноименных резервируемых блоков, выхоц многовходового элемента ИЛИ подключен к входу формирователя импульсов отказа, выход которого соединен со счетным входом счетчика Отказов, выходкоторого подключен к входу дешифратора кода отказа, первый - (и)-й выходы которого соединены с входами подстройки соответствующих блоков управления блокировкой и установочными входами четвертого - и-го триггеров блокировки, выходы четвертого - и-го блоков контроля подключейы к входам сигнала отказа соответственно первого - (и)-го11 блоков управления блокировкой, входы сигнала сброса которых обьединены и подключены к входу начальной установки устройства, а выходы соединены соответственно с входами сброса четвертого п-го триггеров блокировки, причем каждый блок управления блокировкой содержит элемент НЕ, элемент И и элемент ИЛИ, вход элемента НЕ подключен к входу подстройки блока 12управления блокировкой, вход сигнала отказа которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходуэлемента НЕ,а выходсоединен 5 с первым входам элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока управления блокировкой, а второй вход подключен к входу сигнала сброса блока управления блокировкой.(орректор С.Лисина едакт ардэ Т ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина,каз 2894 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по и 113035, Москва, Ж, Подписноеретениям и открытиям пришская наб., 4/5