Устройство для контроля и резервирования информационно измерительной системы

.8)идетельство05 К 10/00,етепьство СС05 К 10/00,СССР1983СР1984 И РЕЗЕР- ИТЕЛЬНОЙ автйсоюз соеетснихсоцидлисти вскихРЕСПУБЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯВИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕСИСТЕМЫ(57) Изобретение относится ьной технике ц может при построении отФровых систем. Цель ыиение достоверности и надежности. Устоля и резервирования ерительной системы тике и вычислител быть использовано казоустойчивых ци изобретения - пов функционирования ройство для контр информационно-изм содержит регистр информационный в ся первым информ ройства, регистр тор 19, блок 20 с раторы 23 и 24, э регистры 2-4 груб ной регистр 5, блблок 18 усреднени таит. 4 ил, 2 таб 1 точного канала, ход которого являетационным входом уст 6 отказов, коммутаинхронизации, деюифлементы ИЛИ 8,15-17, ых каналов, выходоки 9-14 сравнения, я, генератор 7 конс- ле40 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано при построенииотказоустойчивых цифровых систем,На Фиг, 1 приведена Функциональная схема устройства; на Фиг,2-4 -Функциональнь 1 е схемы блока сравнения,блока усреднения и блока Формирования сигналов отказа соответственно.Устройство содержит (Фиг, 1) регистр 1 точного канала, регистры 2-4первого-третьего грубых каналов,выходной регистр 5, регистр 6 отказов с первым 6. 1 - четвертым 6,4 выходами, генератор 7 констант с первым7.1 и вторым 7,2 выходами, четвертыйэлемент ИЛИ 8, первый - шестой блрки 9-14 сравнения, первый " третийэлементы ИЛИ 15 - 17, блок 18 усред Окения, коммутатор 19, блок 20 синхронизации, содержащий триггер 21пуска и генератор 22 импульсов спервым 22.1 и вторым 22.2 выходами,первый 23 и второй 24 дешнфраторы, 25блок 25 формирования сигналов отказа,первый - четвертый информационныевходы 26 - 29, вход 30 запуска, информационный выход 31 и контрольныйвыход 32 отказа устройства,ЗОБлок 9 (10-14) сравнения (фиг.2)содержит первую 33 и вторую 34 схемысравнения, комбинационный сумматор 35,первый 36 и второй 37 сумматоры помодулю два, элемент НЕ 38.Блок 18 усреднения содержит(Фиг,3) первый 39 и второй 40 комбинационные сумматоры, ПЗУ 41, первый - третий узлы 42 - 44 элемен, тов И, элемент ИЛИ 45.Блок 25 Формирования сигналов отхода (Фиг,ч) содержит первый - третий элементы ИЛИ 46 - 48,Регистр 1 предназначен для записии хранения точного значения параметра, измеренного точным каналом информационно-измерительной системы(ИИС).Регистры 2, 3, 4 предназначенысоответственно для записи и храненияприближенных значений параметра, измеренных первым, вторым и третьим грубыми каналами ИИС.Запись информации в регистры 1-4осуществляется, по синхроимлульсу,формируемому на выходе 22,1 блока20 синхронизации,Регистр 5 предназначен для записи,хранения и выдачи на выход 31 ИИС ито" гового значения параметра, которое взависимости от исправности каналовИИС либо совпадает с точным значением параметра, формируемым точнымканалов ИИС, либо является среднимзначением приближ нных значений параметров, Формируемых исправными грубыми каналами .1 ИС, Запись информациив регистр 5 также осуществляется лосинхроимпульсу с выхода 22.1 блока 20синхронизации,Регистр 6 отказов предназначендля фиксации Фактов отказов точногои грубых каналов ИИС, Запись единицыв первый-третий разряды регистра 6означает соответственно отказ первого-третьего грубых каналов ИИС, азапись единицы в четвертый разряд регистра 6 означает отказ точного кэ -нала ИИС, Запись информации в регистр6 осуществляется синхронно посинхроимлульсу с выхода 22,2 блока 20синхронизации.Генератор 7 констант предназначен для Формирования значений максимально возможного рассогласованиязначений параметра, Формируемоготочным и грубым каналами ИИС (выход7.1 генератора 7 констант), и максимально возможного рассогласованиязначений параметра, Формируемого грубыми каналами ИИС (выход 7,2 генератора 7 констант), Генератор 7 реализуется, например, на инверторах,выходы которых в зависимости от эпа -чений разрядов кодов рассогласованияподключаются к нулевым либо единичнымвыходам источника литания,Элемент ИЛИ 8 предназначен дляформирования управляющего сигнала навход Ч дешифратора 24.Блоки 9-14 сравнения предназначены для определения разности двух значений параметра, поступающих на ихвходы, и сравнения полученного рассогласования с максимально допустимым,Формируемым соответствующим генератором 7 констант. Если результатсравнения значений параметра меньшеили равен максимально допустимому,на выходе блока 9-14 сравнения Формируется нулевой сигнал, В противном случае формируется единичныйсигнал. Блоки 9- 11 сравнивают значение па раметра, Формируемое точным каналом, со значениями параметра, Формируемы 1578723ми первым-третьим грубыми каналами соответственно.Блоки 12-14 предназначены дпя по- парного сравнения значений параметра, Формируемых тремя грубыми каналами ИИС; блок 12 сравнивает значения параметра, формируемые первым и вторым грубыми каналами ИИС, блок 13 сравнивает первый и третий каналы, блок 14 - второй и. третий каналы.Блок 18 усреднения предназначендля формирования среднего значенияпараметра на основании значений параметра, формируемых исправными грубыми каналами ИИС. Его выходной сигналиспользуется в качестве выходногозначения измеряемого параметра (т.е.поступает на выход 3 устройствав случае отказа точного канала ИИС).При всех исправных грубых каналахИИС блок 18 Формирует выходной сигнал как среднее арифметическое трехзначений параметра, поступающих изпервого-третьего грубых каналов,При отказе одного из грубых каналовблок 18 Формирует сигнал отказа в результате осреднения значений параметра, поступивших от двух оставшихсяисправных грубых каналов ИИС,Дешифратор 23 обеспечивает дешифрацию сигналов с выходов элементовИЛИ 15- 17 и формирует сигналы осостоянии каналов ИИС, Соответствиемежду входными, выходными сигналамидешифратора 23 и состояниями каналов ИИС описывается табл,Принятие обозначения; Г, - -йгрубый канал, Т - точный канал.Если зафиксирован отказ точного канала (единица в четвертом разряде регистра б), на управляющий вход дешифратора 23 подается единичный сигнал и дешифратор 23 отключается (на всех выходах устанавливаются нулевые сигналы),Дешифратор 24 обеспечивает дешифрацию состояний грубых каналов ИИС на основании анализа выходных сигналов блоков 12-14 сравнения, Он включается в работу при единичном сигнпе на управляющем входе Ч, т.е, после ототказа точного канала (единица в четвертом разряде регистра 6).Соответствие между входными и выходными сигналами дешифратора 24 и состояниями ИИС описывается табл.2.25 30 да 22,1 блока 20 в регистры 1-4 заносятся значения параметра, поступившиеиз точного и грубых канапов. В дальнейшем Функционирование устройствазависит от наличия или отсутствияотказов в точном и грубых каналахИИС,Рассмотрим работу устройства приисправном состоянии каналов ИИС, а 40 также при появлении отказов в каналах ИИС.А. Все каналы ИИС исправны.В этом случае после записи инфор-.мации в регистры 1-4 на выходах блоков 9-11 сравнения останутся нулевыесигналы, так как разность значений1параметра, сформированных точными грубыми каналами, не превысит допустимой (задаваемой генератором 7констант)В результате с выходовэлементов ИЛИ 15-17 на входы дешифратора 23 также поступят нулевыесигналы и с выходов дешифратора 23 иблока 25 на входы Я - Я регистра 6поступят нулевые сигналы, Такимобразом, после поступления синхроимпульса с выхода 22,2 блока 20 навход С регистра б его разряды останутся в нулевом состоянии, сигнали 5 10 5 20Устройство работает следующим образом,В исходном состоянии все регистры устройства обнулены, в ПЗУ 41 (Фиг.3) записаны коды, обеспечивающие реализацию функции деления суммы значений параметра на два и на три.Функционирование устройства начинается по команде "Пуск", поступающей на вход 30. По этой команде триггер 21 устанавливается в единичное состояние, и единичный сигнал с его выхода поступает на управлянюций вход генератора 22, На выходах генератора 22 появляются сдвинутые друг относительно друга последовательности импуль-, сов, Информация о значениях параметра из точного и грубих каналов ИИС поступает на входи 26-29, однако поступление значений параметра на входы 26-29 завершается до поступления синхроимпульс.1 с выхода 22.1 блока 20, В дальнейшем при работе устройства изменений значений параметра также осуществляются всеми каналами в течение одного цикла в паузе между поступлением синхроимпульсов с выхода 22,1 блока 20.По первому синхроимпульсу с выхо 1578723зируя об исправном состоянии каналов ИИС, Нулевой сигнал с выхода четвертого разряда регистра 6 разрешитпоступление точного значения парамет 5ра через коммутатор 19 на информационный вход регистра 5,Очередной синхроимпульс с выхода22.1 блока 20 запишет точное значение параметра в регистр 5, котороепоступит на выход 31 устройства и одновременно запишет новые значенияпараметра в регистры 1"4 (фиг.6),В дальнейшем при исправном состоянииточного и грубых каналов устройство работает аналогично описанномувыше.Б. Отказ одного грубого канала,При появлении отказа одного изгрубых каналов ИИС в один из регист"ров 2-4 запишется неправильное значение параметра, например, в регистр 2прп отказе первого грубого канала,В этом случае блок 9 сравнения установит, что расхождение значений параметра, записанных в регистры 1 и 2,превьшает допустимое и формирует единичный сигнал, а блоки 10 и 11 сформируют нулевые сигналы. В результате на входах дешифратора 23 появится 30код 001 и на его первом выходе - единичный сигнал. Этот сигнал через элемент ИЛИ 46 блока 25 поступит навход 8 регистра 6, в котором будетзафиксирован отказ первого грубогоканала ИИС, Отказ первого грубого канала никак не повлияет на формирование выходного сигнала, так как через открытый коммутатор 19 точноезначение параметра с выхода регистра 401 будет поступать на вход регистра 5и далее на выход 31 устройства.В, Последовательный отказ двухгрубых каналов ИИС,Если после отказа одного грубогоканала (например, первого) произойдет отказ еще одного грубого канала(например, третьего), в регистр 4также запишется неправильное значение параметра, В результате блок 11также сформирует единичный сигнал ина входы дешифратора 23 поступит код101. Тогда единичный сигнал с выхода 5 дешифратора 23 пройдет черезэлементы ИЛИ 46 и 48. На входы Б,Я регистра 6 и очередной импульс,с выхода 22.1 блока 20 установиттретий разряд регистра 6 в едчничноесостояние. Таким образом, устройство зафиксирует появление отказов двухгрубых каналов ИИС, Так как точныйканал исправен, то на выход 31 устройства по-прежнему будет передаваться значение параметра с выхода регист.ра 1,Г, Одновременный отказ двух грубыхканалов ИИС.При одновременном отказе двух грубых каналов (например, второго итретьего) в регистры 3, 4 поступитискаженное значение параметра, Этоприведетк току, что блоки 1 О и 11сравнения сформируют единичные выходные сигналы, которые поступят навторой и третий информационные входыдешифратора 23, В результате единичный сигнал с выхода 6 дешифратора 23через элементы ИЛИ 47, 48 поступит навходы Б,Яз регистра 6, После поступления очередного синхроимпульса свыхода 22,2 блока 20 отказ этих каналов будет зафиксирован, Так как точный канал ИИС исправен, то на выход31 устройства в этом случае поступитзначение параметра, зафиксированноев регистре 1,Д, Отказ точного канала ИИС,При отказе точного канала ИИС блоки 9-11 сравнения одновременно сформируют единичные сигналы, свидетельствующие о несовпадении значений параметр", поступивших из точного ивсех грубых каналов ИИС, В результате этого на входы дешифратора 23поступит код 111 и единичный сигнал свыхода 7 дешифратора 23 при поступлении синхроимпульса с выхода 22.2блока 20 установит в единичное состояние четвертый разряд регистра 6.Выходной сигнал четвертого разряда регистра 6 переключит коммутатор 19 на пропуск значения параметра с выхода блока 18, который сформирует его путем усреднения значенийпараметра, сформированных тремя грубыми каналами ИИС, Одновременно этотсигнал закроет дешифратор 23 ,и откроет дешифратор 24, На выход 31 устройства по очередному синхроимпульсус выхода 22.1 блока 20 поступит значение параметра с выхода блока 18,Е, Последовательный отказ точногои грубого каналов ИИС.Функционирование устройства приотказе точного канала ИИС описано впредыдущем пункте. При последующемотказе одного из грубых каналов(например, второго) это будет зафиксировано блоками 12 и 14 сравненипутем попарного сравнения значенийпараметра в регистре 3 со значениями 6 регистра 2 и 4. В результате навходы дешиАратора 24 поступит код101 и на его выходе 5 появится "1",Этот сигнал через элемент ИЛИ 47 поступит на вход Я регистра б и установит второй разряд регистра б в единичное состояние, Выходной сигналвторого разряда регистра 6 поступитв блок 18, запретит суммированиенеправильного значения параметра(закроет группу элементов И 42) ичерез элемент ИЛИ 45 поступит на входстаршего разряда адреса блока 4памяти, Таким образом, на выходе блока 18 будет получено среднее значение параметра на основании выходныхсигналов исправных грубых каналов,которое поступит на восход 31 устройства.Ж, Последовательный отказ грубого и точного каналов ИИС.Функционирование устройства приотказе грубого канала описано вп.Б. При последующем отказе точного канала на выходах блоков 9-11появятся единичные сигналы (либо навыходах блоков 9-11, соответствующихтолько исправным грубым каналам)..Это приводит к тому, что на входыдешифратора 23 поступит код 111 иединичный сигнал с выхода 7 дешифратрра 23 установит в единичное сос"тояние четвертый разряд регистра б.Выходной сигнал четвертого разрядаэтого регистра переключит коммутатор 19 и настроит блок 18 на определение среднего значения параметра отдвух исправных грубых каналов ИИС,которое поступит на выход 31 устройства,3. Одновременный отказ точного игрубого каналов ИИС,В этом случае блоки 9-11 сформируют единичные сигналы, код 11 поступит на входы дешиАратора 23 и сигнал с его выхода 7 установит четвертый разряд регистра б в единичноесостояние, Одновременно дешифратор24 сформирует на одном из выходов 3,5, б сигнал, который установит в единицу разряд регистра б, соответствукщий отказавшему грубому каналу.Сигнал отказа грубого канала посту-, 78723 35 40 45 50 55 5 10 5 20 25 30 Опит в блок 18, который сАормируетсреднее значение параметра от двухисправных грубых качалов, котороепоступит на вход регистра 5. В результате по очередному синхроимпульсу на выход 31 устройства поступитсреднее значение параметра, полученное блоком 18 путем усреднения значе"ний параметра, поступивших от исправ-.ных грубых каналов ИИС,И, Отказ трех и более каналов ИИС,Этот случай соответствует отказуИИС в целом, При отказе любых трехканалов ИИС (три грубых или два грубых и точный) на выходах блоков 1214 сравнения появятся единичные сиг-,налы и на выходе 7 дешифратора 24сформируется единичный сигнал, который сбросит в ноль триггер 21 и посту.гпст па выход 32, сигнализируя об отказе ИИС,При появлении третьего отказа Аормируется отказ системы на выходе 32.По этому сигналу осуществляется останов данного устройства и системы вцепом, производится диагностика и восстановление отказавших каналов. После этого система и предлагаемое устройство приводится в исходное состоя"ние и осуществляется ее запуск. Формула изобретения Устройство для контроля и резервирования информационно-из мерительной системы, содержащее выходной регистр, выход которого является инАормационным выходом устройства, регистр отказов, первый блок сравнения, коммутатор, блок синхронизации, первый ивторой дешифраторы, первый элементИЛИ и регистр точного канала, инфор"мационный вход которого является первым информационным входом устройства, а вход запуска блока синхрониза".ции соединен с одноименным входомустройства, о т л и ч а ю ш е е с ятем, что, с целью повьппения достоверности Аункционирования и надежностиустройства, в него введены блокАррмирования сигналов отказа, регист.ры первого-третьего грубых каналов,второй-шестой блоки сравнения, второй-четвертый элементы ИЛИ, блок усреднения и генератор констант, первыйинформационный выход которого соединен с входами уставки первого-третье -го блоков сравнения, а второй инфорТаблица 1 15 16 17 О 1 2 3 4 5 6 7 Входы Выходы дешифратора 23 Состояние кана.Все каналы исО О О 11 О ОО 1 ОО О 11 1 О1 О 1О 1 11 1 1 пр авныОтказал Г Отказал Г Отказал Г Отказали ГГ Отказали Г,Г Отказали Г,Г 1 Отказали Т или отказали Г,Гд,11157 мационный выход " с входами уставки четвертого-шестого блоков сравнения, подключенных выходами к соответствующим информационным входам вто рого дешифратора, вход блокировки которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, выход регистра точного канала подключен к первым информационным входам коммутатора и первого-третьего блоков сравнения, выходрегистра первого грубого канала соединен с вторым информационным входом первого блока сравнения и с первыми информационными входами четвертого и пятого блоков сравнения и блока усреднения, выход регистра второго грубого канала соединен с вторыми информационными входами второго и четвертого блоков сравнения и блока усреднения и с первым информационным входом шестого блока сравнения, выход регистра третьего грубого канала соединен с вторыми информационными входами третьего, пятого и шестого блоков сравнения и с третьим информационным входом блока усреднения, выходом подключенного к второму ин-. формационному входу коммутатора, выход которого соединен с информационным входом выходного регистра, выходы первого-третьего блоков сравненияподключены к первым входам соответственно первого-третьего элементов ИЛИ, соединенных выходами с соответствующими входами первого дешифратора, группа выходов младших разря 8723 12дов которого подключена к первойгруппе информационных входов блокаформирования сигналов отказов, а выход старшего разряда - к одному изинформационных входов группы регист.ра-отказов и к первому входу четвертого элемента ИЛИ, группа выходовсоответствующих младших разрядов второго дешифратора соединена с второйгруппой информационных входов блокаформирования сигналов, отказов, сое"диненного выходами с соответствующими информационными входами группы регистра отказов, первый-третий выходыкоторого соединены с вторыми входами первого-третьего элементов ИЛИ ис соответствующими управляющимивходами блока усреднения, а чет вертый выход - с третьими входамипервого-третьего элементов ИЛИ, свторым входом четвертого элементаИЛИ, с входом блокировки первогодешифратора и с входом управления 25 коммутатора, первый выход блокасинхронизации подключен к синхровхо. -дам выходного регистра, регистра точного канала и регистров первоготретьего грубых каналов, второй вы ход - к входам синхронизации регистра отказов, а вход останова - к выходу старшего разряда второго дешифратора и к контрольному выходу устройства, причем информационные входырегистров первого-третьего грубых, 355 каналов соединены с вторым-четвертыминформационными входами устройствасоответственно,11578723 Входи Выходы даыифратора 24 1.1 О О О3 3 ОО. 3О 1 11 1 1 Т аблиц а 2 Состояние каналов ИИС Исправны ГГ,ГОтказал Г,Отказал ГОтказал Г Отказали два или тригрубых канала одновременно1578723 61 Е 2 От РтЯ Составитель Й, БелинковаРедактор М.Циткина Техред Л.Сердюкова Корректор С.Шекм Закаэ 1918 ВНИИПИ иэводственно-иэдательский комбинат "Патент" У" атент . г. жго л. Гагарина, 10 Государственного комитета113035, Москва,Подписноеиэобретениям и открытиям при ГКНТ ССС Раушская наб., д. 4/5