Устройство для переключения резервируемых блоков системы телеуправления
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ РЕЗЕРВИРУЕМЫХ БЛОКОВ СИСТЕМЫ ТЕЛЕУПРАВЛЕНИЯ , содержащее блоки коммутации , выходы которых подключены к информационным входам последующих и управляющим входам предыдущих резервируемых блоков системы, a информационные входы блоков коммутации подключены к выходам предыдущих резерви руемых блоков системы, кодирующие блоки, выходы которых соединены с входами управления соответствующих блоков коммутации, первый элемент ИЛИ и элемент И, о т л и ч a ю щ ее с я тем, что, с целью уменьшения времени восстановления работоспособности и упрощения устройства, в него введены измеритель-преобразо ватель , блок памяти, первый и второй генераторы тактовых импульсов, первый и .второй генераторы М-последовательности , дешифратор, счетчик периода контроля, первый и второй управляемые вентили счетчик импульсов и второй элемент ИЛИ, выходы последнего блока коммутации подключены к соответствующим входам пер вого и второго элементов ИЛИ выход второго элемента ИЛИ соединен с входом измерителя-преобразователя и с запрещающим входом первого генератора тактовых импульсов, выход измерителя-преобразователя соединен с информационным входом блока памяти, вход опроса которого соединен с выходом счетчика периода контроля и первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом блока памати , a выход элемента И - с открывающие входами первого и второго управляемых вентилей и с управляющим входом счетчика импульсов ,, закрывакмций вход второго управляемого вентиля соединен с выходом первого генератора тактовых импульсов и с такто ,вым входом первого генератора М-после довательности, информационный вход с выходом счетчика импульсов и закрывающим входом первого управляемого вентиля, выход - с запускающим вхб дом первого генератора тактовых э импульсов, выход второго генерато:АЭ , ра М-последовательности соединен с to 35 информационным входом первого управляемого вентиля, выход которого э соединен с информационным входом первого п-разрядноро генератора М-посдедовательности, выходы которого соединены с соответствующими входами дешифратора, связанного выходами .с входами соответствующих ксщирукнцих блоков , выход второга генератора тактовых импульсов соединен с тактовым вхбдом :второго генератора М-последовательности и со счетным входом счетчикаимпульсов .
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) .t
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯМИ"
t Ф
Н ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР, ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (213 2955094/18-24 (22 ) .l l .07.80 (46 ) 39.07.83 Бюл N 26 (72 ) Ю.. И, Галантерник, А. Ф. Калинин, В .= К, Корольков и А. Л. Литви.нов (53 ) 681.325.61(088.8 ) (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР
Н 327623, . Í 04 L 1/.10, 1969.
2. Авторское свидетельство СССР
И 403092, кл..Н 04 L 1/10, 1971 ° .3. Авторское свидетельство СССР и 605217, кл. 6 06 F 11/00, 1976. (54 )(57 3 УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ
РЕЗЕРВИРУЕМЫХ БЛОКОВ СИСТЕМЫ ТЕЛЕУПРАВЛЕНИЯ, содержащее блоки коммутации, выходы которых подключены к ин» формационным входам последующих и управляющим входам предыдущих резервируемых блоков системы, а информационные входы блоков коммутации под" ключены к выходам предыдущих резер" вируемых блоков системы, кодирующие блоки, выходы которых соединены с входами управления соответствующих блоков коммутации, первый элемент .ИЛИ и элемент И, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью уменьшения времени восстановления работоспо собности и упрощения устройства, в него введены измеритель-преобразователь, блок памяти, первый и второй .генераторы тактовых импульсов, первый и .второй генераторы И-последовательности, дешифратор, счетчик периода контроля, первый и второй управляемые вентили,- счетчик импульсов и второй элемейт ИЛИ, выходы последнего блока коммутации подключены к соответствующим входам пер
gyp Í 05 К 10/00; G 06 F 11/20 вого и второго элементов ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом измерителя-преобразователя и с запрещающим входом первого генератора тактовых импульсов, выход из) . мерителя -преобразователя соединен с информационным входом блока памяти, вход опроса которого соединен с выходом счетчика периода контроля и первым входом элемента И,. второй вход которого соединен с выходом блока памати, а выход элемента И - с открывающими входами первого и второго óïравляемых вентилей и с управляющим входом счетчика импульсов; закрывающий вход второго управляемого .венти- Я ля соединен с выходом первого гене- ратора тактовых импульсов и с такто,вым входом первого генератора И-после довательности, информационный входс выходом счетчика импульсов и закрывающим входом первого управляемого вентиля, выход - с запускающим вх6 дом первого генератора тактовых импульсов, выход второго генератора И-последовательности соединен с информационным входом первого управляемого вентиля, выход которого соединен с информационным входом первого и-разрядного генератора
И-посдедовательности, выходы которого соединены с соответствующими входами дешифратора, связанного выходами,с входами соответствую. щих кадирующих блоков, выход вто-. 44 рого генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом .второго генератора И-последовательности и со счетным входом счетчикаимпульсов, 1032601
Изобретение относится к автоматике и управлению и может быть испо льзовано при построении систем с восстановлением работоспособности при отказах элементов. 5
Известно устройство телеуправления переключением параллельно работающих двоичных каналов тракта передачи данных, содержащее блоки переключений,. контроля состояния оборудования и канал телеуправления, в котором выходы двоичных каналов тракта .через блок декодирования совместно с выходами блоков контроля состоянйй каналов l5 и выходами блока переключений под-. ключены к блок управления, соеди.ненному с входами коммутации блока переключений и входными шинами блока повышения достоверности пере- 20 дачи цифровой информации (1 ).
К недостаткам устройства относится то, что Ьно обеспечивает вос. становление работоспособности двоичных каналов передачи данных только 25 при резервировании каналов передачи в целом и не обеспечивает восстановление работоспособности аппаратуры в случае применения поблоч-. ного (поэлементного ) резервирования З0 при возникновении отказов более одного.
Известно устройство для контроля дискретного канала связи с частотной манипуляцией сигнала, содержащее тракты приема сдвиговых частот, подключенные к решающему блоку, и блок сравнения, к входам которого подключены блок усреднения сигнала и блок усреднения помех, причем трак 40 ты приема сдвиговых частот дополнительно подключены через формирователи выборок к распределителю, выходы которого подключены к блокам усреднения сигнала и помех, при этом к до- 45
iполнительному входу распределителя .подключен выход решающего блока 2 .
К недостаткам устройства относится то, что оно не обеспечивает автоматического восстановления работоспособности системы при целом ряде отказов схемных элементов. дискретного канала связи, не связанных с зада. чей оценкой отношения сигнал/шум.
Наиболее близким к предлагаемому 55 является устройство для переключения резервных блоков системы телеуправления, содержащее блоки комму тации, подключенные к выходам и вторым входам предыдущих и первым входам последующих рабочих и резервных блоков аппаратуры, кодирующих устройств, выходы которых соединены с входами управления соответствующих блоков коммутации, элементы И и ИЛИ, соединенные с. соответствующими элементами НЕ и мажоритарными элементами Р37. .Недостатком систем телеуправления, включающих в себя описанное устройство для.. переключвния резервных блоков является длительное время восстановления работоспособности аппаратуры, ее сложность, особенно в случаях использования мажоритарного резервирования .с резервными "холодными" блоками, а также необходи-. мость использования в аппаратуре телеуправления, расположенной на управляемой объекте, специальных гене-;. раторов тестовых сигналов.
Цель изобретения - уменьшение времени восстановления работоспособ- ности системы и упрощение устройства.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство для переключения резервируемых блоков системы телеуправления, содержащее блоки коммутации, выходы которых подключены к информационным входам пос ледующих и управляющим входам преды;. дущих резервируемых блоков системы, а информационные входы блоков коммутации подключены к выходам предыдущих резервируемых блоков системы, кодирующие блоки, выходы которых соединены с входами управления соответствующих блоков коммутации, первый элемент ИЛИ и элемент И,. введены измеритель-преобразователь, блок памяти, первый и второй генераторы тактовых импульсов,. первый и второй генераторы. М-последовательности, дешифратор, счетчик
Периода контроля, первый и второй управляемые вентили, счетчик .импульcos и второй элемент ИЛИ, выходы поспеднего блока коммутации подключены к соответствующим входам первого и второго элементов ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом измерителя-преобразователя и с запрещающим входом первого генератора тактовых импуль сов, выход измерителя-преобразова1032601 4 входам последующих блоков 17. аппа- ратуры телеуправления. Информацйонные Всоды блоков 17 являются функци.
Ондльными входами по которым пос тупают сигналы, обрабатываемые со-: ответствующим блоком 17 и на управ3 теля соединен с информационным входом блока оамяти, вход опроса которого соединен с выходом счетчика периода контроля и первым входом элемента И,. второй вход которого соединен с выходом блока памяти, а выход элемента И - с открывающими входами пер вого и второго управляемых вентилей и-с управляющим входом счет-. 10 чика импульсов, закрывающий вход второго управляемого. вентиля соединен с выходом первого генерато ра тактовых импульсов.и с тактовым входом первого генератора И- 15 пос»»едовательности, информационный вход - с выходом счетчика импульсов и закрывающим входом первого управляемого вентиля, выход - с запускающим входом первого гене- 20 ратора тактовых импульсов, выход второго генератора И последовательности соединен с информационным входом первого управляемого вентиля,. выход которого соединен с ин- 25 формационным входом первого п-разрядного генератора И последовательности,. выходы которого соединены с соответствующйми входами дещифратора, связанного выходами с входами З0 соответствующих кодирующих блоков, выход второго генератора тактовых= импульсов соединен с тактовым входом второго генератора И-последовательности и со счетным входом счетчика импульсов.
На. чертеже приведена блок-схема устройства.
-Устройство содержит измеритель» преобразователь (ИП) 1, блока памя- 4 » ти 2, элемент И 3, первый генератор
4 тактовых импульсов, первый генератор 5 M-последователЬности, дешифратор 6, счетчик 7 периода контроля (СПК ), второй генератор 8 такто- . 45 вых импульсов, кодирующий блок 9, второй генератор l0 И-последовательности, первый 11 и второй 12 управляемые вентили, счетчик 13 импульсов,. блоки l4 коммутации, первый,50
15 и второй 16 элементы ИЛИ и резервируемые блоки 1 7.
Блоки 14 -коммутации своими входами и .выходами с первого по К (К-кратность резервирования ) подключены со- 55 ответственно к выходам и управляющим входам предыдущих., а своими вйходами с К+1 по 2К к информационным ляющие входы поступают сигналы от блока 14 для включения или выклю-. чения напряжения питания конкретного блока 17, Выход каждого кодирующего блока 9 соединен с входом уй равления соответствующего блока 14 коммутации. Выходы последнего блока коммутации подключены параллельно к соответствующим входам первого и второго элементов ИЛИ 15 и 16, выход второго элемента ИЛИ 16 соединен с входом измерителя-преобразователя 1 запрещающим входом первого генератора 4 тактовых импульсов, выход измерителя-преобразователя 1 соединен с информационным входом запоминающего блока 2, вход опроса которого соединен с выходом счетчика,,7 пери- . ода контроля и первым входом элемента И 3, второй вход которого соединен с выходом запоминающего блока 2, выход элемента И 3 соединен о открывающими входами первого и второго управляемых вентилей 11 и. 12 и с yn" равляющим: входом счетчика 1.3 импульсов, закрывающий вход второго управляемого;вентиля 12 соединен с выходом первого генератора 4 тактовых импульсов,и тактовым входом первого генератора 5 И-последовательности,инаф формационный вход второго- управляемого вентиля 12 соединен с выходом счетчика 13 импульсов и закрывающим входом первого управляемого вентиля
11, выхор втооого управляемого вен1 тиля l2 соединен с. запускающим вхо дом первого генератора, 4 тактовых импульсов, выход второго генератора
10 M-последовательности соединен с информационным входом первого управляемого вентиля 11, выход которого соединен с информационным входом
nepsoro n -разрядного генератора 5
И-последовательности, выходы которого c первого по и-ый соединены с соответст вующими входами дешифратора 6,, выходы которого с первого ло и соединены соответственно с входами с первого по и каждого из кодирующих блоков 9, выход второго генера- . тора 8 тактовых импульсов соединен с тактовым входом второго генератора 10
601 5 10)2
И-последовательности и счетным входом счетчика 13 импульсов, Устройство работает следующим образом, Каждый канал К-кратно резерви: рованной системы разбит íà (N-l) блоков 17, соединенных между собой и, в случае необходимости, с соответствующими блоками 17 через N блоков 14 коммутации, обеспечивающих, соединение любого из j-ro блока 17 с любым (3-1 )-м или любой комбинацией (j -1)-х блоков l7 других каналов.
Управление каждым блоком 14 коммутации осуществляет блок 9, содержащий
К-разрядный регистр, с помощью К-разрядного позиционного кода, в котором значение "1" в определенном разряде (разрядах ) обеспечивает включение со ответствующего блока (блоков ) 17.
Значение конкретного К-разрядного кода в каждом блоке 9 (и, следовательно, комбинация включенных в ра боту-в данный момент блоков 17 в каждом вертикальном сечении аппаратуры телеуправления ) определяется номером входа этого блока (с 1-го по и ), на котором появляется сигнал, соответствующий значению "1". С помощью кодирующих блоков 9 и блоков 14 коммутации может быть образована и включена любая возможная конфигурация блоков 17. После включения исходной .конфигурации блоков 17 начинается функционирование системы. Измеритель- >5 преобразователь 1, подсоединенный к выходам резервируемых блоков 14 через второй элемент ИЛИ 16 определяет факт работоспособности системы, обрабатывая выходные сигналы систе- 40 мы (в выбранном объеме ), например, фиксирует факт прохождения переданного с управляющего объекта дискретного командного сигнала управления или факт прохождения через аппаратуру переданного "слова" цифровой информации, Передаваться могут как рабочие сигналы, используемые в процессе управления, так и контрольные сигналы, нв задействованные для управления. На время прохождения на выход системы рабочего или контрольного сигнала на выходе измерителяпреобразователя 1 появляется уровень сигнала, соответствующего "1", 55
Если на интервале времени, называ- вмом периодом контроля, на выходе млмерителя-преобразователя 1 появит- ся один или несколько сигналов "1", то аппаратура телеуправления считается работоспособной. СПК 7 непрерыв но с момента включения аппаратуры отсчитывает интервалы времени (периоды контроля ), выбранные из тех соображений, чтобы эти интервалы были несколько больше наиболее длинного из планируемых интервалов между передачами в аппаратуру телеуправления рабочих или контрольных сигналов.
Если за период контроля на выходе ИП 1 появляется один или несколько сигналов "1" блок 2 запомина, ет.этот факт за счет изменения своes.о состояния. Блок 2 представляет собой статический или динамический триггер с двумя входамя (один - для записи информации, другой - для опроса состояния запоминающего блока 2 и установки его в исходное состояние) и одним используемым выходом (для снятия сигнала - признака состояния блока 2). Сигнал конца периода контроля с выхода СПК 7 поступает на вход блока 2 для опроса состояния и на вход элемента И 3, Если за период контроля рабочие или контрольные сигналы проходили через систему и блок 2 менял свое состояние, то на
его выходе не вырабатывается в момент опроса сигнал.
Если же за период контроля информация не проходила. через систему и блок 2 не менял своего состояния, то на его выходе вырабатывается s иомент опроса сигнал, который, совпав r. сигналом на выходе СПК 7, вызывает сигнал на выходе элемента И 3.
С момента включения аппаратуры неп. рерывно работают генератор 8 и генератор 10, генерируя псевдослучайную последовательность. Генераторы 5 и 10 простроены таким образом, что длина
M-последовательности, генерируемой генератором 8 иного больше, чем длина
И-последовательности, генерируемой первым генератором 5.
1
Длина М-последовательности, генерируемой генератором 5 равна 2 -1=И, где n - число разрядов регистра, а и - число, близкое к числу возможных конфигураций блоков 17. В регистре генератора 5 за период М-последовательности последовательно вырабатываются И равномерно распределенных и-разрядных двоичных чисел, каждое из которых является номером включен103260-1 ной в работу в данный момент конфигурации блоков 17. Длина. последовательности, непрерывно генерируемой генератором 10 равна И = 2 -1, где mчисло разрядов регистра генератора
10, причем И> К, поэтому исходное состояние генератора 5 в момент начала перебора конфигураций аппаратуры телеуправления определяется случайным числом,.взятым из выборки, рас- 10 .пределенной равномерно.
В случае нарушения работоспособности аппаратуры телеуправления (при непрохождении через нее эа период контроля ни одного контролируемого сигнала ) на выходе элемента И 3 появляется сигнал, поступающий на управляющий вход счетчика 13 для об.. нуления счетчика и. на входы управ ляемых вентилей 11 и.12 для их отк- 20 рыванив. Через открывающийся вентиль 11 сигналы И-последовательности с выхода второго генератора 10 поступают на информационный вход первого генератора 5 для. задания исход- 2 ного состояния его сдвигового регистра; Счетчик 13 ймпульсов, досчитав до числа, равного и (числу разрядов регистра первого генератора ), выра батывает сигнал, который поступает
: на вход первого вентиля 11 для его закрытия, и на информационный вход второго вентиля 12 для того, чтобы . этот сигнал, пройдя на выход вентиля
12 и попав на вход первого генерато 35 ра тактовых импульсов 4, запустил его. После запуска он начинает вырабатывать тактовые импульсы с пери- одом, достаточным для прохождения через аппаратуру телеуправления рабо- 4О
1 чих или контрольных сигналов. Такто. вые импульсы поступают на тактовый .вход первого генератора 5, исходное состояние которого определено пачкой сигналов, прошедших через пер- 4> вый. вентиль 11 с выхода второго генератора 10. Первый же после запуска генератора 4 импульс, поступив на закрывающий вход второго управляемого вентиля 12, закрывает его, При прохождении на первый генератор 5 каждого тактового импульса в его сдвиговом регистре образуется и-разрядное двоичное псевдослучайное число, Это число параллельным
-кодом описывается в дешифратор 6, преобразуется им в сигнал на одном иэ и выходов дешифратора, соответствующем числу, находящемся в данныи момент в регистре сдвига первого генератора 5. Число и является бли« жайшим целым (с избытком) числом, равным 2п -1 и равно полному числу возможных конфигураций системы..
Появившийся на одном из Й выходов дешифратора 6 сигнал (на время между двумя соседними импульсами первого генератора тактовых импульсов 4) поступает на соответствующие входы коди рующих блоков 9. Сигнал с каждого входа каждого кодирующего блока 9 преобразуется в соответствующий двяному входу К-разрядный позиционный- код.
Таким образом начинается переключение конфигураций аппаратуры телеуправления с периодом первого генератора 4 тактовых импульсов, При первом же прохождении через систему рабочего или контрольного сигнала, появившегося на выходе второго элемента ИЛИ 16 и," соответст-.. венно, на рабочем выходе системы с первого элемента ИЛИ 15, что говорит о восстановлении работоспособности, этот сигнал, поступив на второй . вход первого генератора 4, останавливает его, при этом для дальнейшей работы фиксируется та конфигурация аппаратуры телеуправления, которая обеспечила прохождение рабочих или контрбльных сигналов, т.е. восстановление работоспособности системы.
При следующих нарушениях работоспособности резервируемых блоков-алгоритм восстановления аналогичен вышеописанному.
3, Таким образом, предлагаемое устройство заметно сокращает время восстановления резервируемых блоков при отказе аппаратуры, установленной на управляемом изделии при одновременном упрощении аппаратуры. Сокращение времени восстановления работоспо собности системы при возникновении отказов достигается за счет того, что устройство не производит анализ всех возмбжных конфигураций аппаратуры с целью определения их работоспособности, а производит перебор конфигураций до момента прохождения . через систему рабочих или контрольных сигналов, фиксируя после этого первую же комбинацию блоков 17,. через которую прошли упомянутые сигналы без дальнейшего анализа остальных комбинаций. Этот процесс в среднем
9 1032601 10. ускоряется за счет случайного поряд- передачи в место управления большого ка перебора возможных конфигураций объема контрольной информации, необхо-.. аппаратуры телеуправления, что согла1 димой для установления названия откасуется со случайным характером про- завшего блока и после этого его замены, цесса наступления отказов в системе. 5 без предварительного знания состояУстройство позволяет восстанавли- ния каждой из конфигурации аппарату вать работоспособность системы без ры, Составитель В, Иаксимов
Редактор Н. Стащишина Техред Т.Иаточка Корректор Л. Бокшан
Заказ 5424/60 Тираж 845 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Иосква, N-35, Раушская наб„ д, 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ув. Проектная, 4
