Адаптивное резервированное устройство

К-

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 550638

Юо1оз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.09.74 (21) 2059430/24 (51) М. Кл. б 06F 11/00

G 06F 11/08

Н 05К 10/00 с присоединением заявки №

Государствеииык комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.03.77. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 21.03.77 (53) УДК 62.5:681.3-19 (088.8) (72) Авторы изобретения

Э. О. Вольфовский и И. И. Трофимов (71) Заявитель (54) АДАПТИВНОЕ РЕЗЕРВИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение в системах автоматического управления и контроля для повышения пх надежности.

Известны адаптивные резервированные устройства, содержащпе один или несколько восстанавливающих органов по числу каналов, использующие для повышения надежности целенаправленное изменение порога восстанавливающих органов при отказах каналов. Одно пз известных устройств содержит резервируемые блоки, устройство контроля, устройство адаптации, ключи и восстанавливающие органы. Для изменения структуры используются управляющие входы восстанавливающих органов, с помощью которых изменяется порог срабатывания восстанавливающих органов.

Однако неполное использование структурных возможностей устройства уменьшает надежность, а введение управляющих входов восстанавливающих органов усложняет его. Другое известное устройство позволяет независимо от характера отказов резервируемых блоков сохранить работоспособность с вероятностью 0,5 после отказа двух резервируемых блоков в трехканальной системе. Однако для многоканальных устройств возможности повышения надежности при использовании этого устройства — ограничены. Известно также устройство, предназначенное для обнаружения отказа одного из трех резервируемых блоков и отключения его от входов мажоритарного элемента. При этом, после отказа одного из трех резервируемых блоков, в устройстве с помощью сигналов блока контроля и блока переключения осуществляется переход на один из исправных каналов. Однако при построении многоканальных устройств его возможности ограничиваются пз-за неполного ре10 и ения задачи защиты от сбоев резервируемых блоков и использования для изменения структуры сложного оборудования. Наиболее близким к изобретению техническим решением является адаптивное резервируемое устройство, Ы содержащее в каждом из М каналов резервируемый блок, блок подключения резерва, основной управляемый переключатель и восстанавливающий орган, причем выход резервируемого блока в каждом канале соединен с

20 первым информационным входом основного управляемого переключателя и с первым информационным входом блока подключения резерва, прямой выход которого соединен с первым управляющим входом упомянутого пере25 ключателя, а выход восстанавливающего органа в каждом канале соединен со входом установки в «О» резервируемого блока в данном канале. Это известное устройство характеризуется, во-первых, тем, что в нем неполностью

30 использована структурная избыточность для

550638

65 повышения надежности, так, например, если число резервируемых каналов равно четырем, то устройство работоспособно при отказе двух любых каналов и неработоспособно при отказе любых трех каналов, во-вторых, тем, что при большом числе резервируемых каналов восстанавливающие органы имеют большое количество входов, что усложняет его.

Целью изобретения является повышение надежности и упрощение. В предложенном устройстве это достигается тем, что оно содержит в каждом из М вЂ” 1 каналов дополнительный управляемый переключатель, причем выход восстанавливающего органа в каждом из

М вЂ” 1 каналов соединен с одним из дополнительных информационных входов блока подключения резерва в каждом из М каналов, инверсный выход блока подключения резерва в каждом из М вЂ” 1 каналов соединен со вторым управляющим входом основного управляемого переключателя данного канала, выход основного управляемого переключателя в каждом из М вЂ” 1 каналов соединен со входом восстанавливающего органа данного канала и с соответствующими входами восстанавливающих органов каждого из M каналов, а управляющий вход дополнительного управляемого переключателя в каждом из М вЂ” 1 каналов соединен с инверсным выходом блока подключения резерва М-го канала, причем первый информационный вход дополнительного управляемого переключателя в каждом из М вЂ” 1 каналов соединен с выходом основного управляемого переключателя М-го канала, а второй информационный вход дополнительного управляемого переключателя — с выходом резервируемого блока одного из М вЂ” 1 каналов, а выход дополнительного переключателя в каждом из М вЂ” 1 каналов соединен со вторым информационным входом основного управляемого переключателя в данном канале.

На фиг. 1 изображена блок-схема предложенного устройства; на фиг. 2 — функцио.нальная схема блока подключения резерва.

Предложенное устройство содержит в каждом из М каналов резервируемый блок 1 (например, счетное устройство), блок подключения резерва 2, основной управляемый переключатель 3, восстанавливающий орган 4 и дополнительный управляемый переключатель

5. Выход резервируемого блока 1 в каждом из М каналов соединен с первым информационным входом основного управляемого переключателя 3 и с первым информационным входом 6 блока подключения резерва 2, прямой выход 7 которого соединен с первым управляющим входом упомянутого переключателя. Инверсный выход 8 блока подключения резерва 2 в каждом из М вЂ” 1 каналов соединен со вторым управляющим входом основного управляемого переключателя 3, выход которого в каждом из М вЂ” 1 каналов соединен со входом восстанавливающего органа 4 каждого из

М каналов. Выход восстанавливающего органа 4 в каждом из М вЂ” 1 каналов соединен со

ЗО

60 входом установки в «О» резервируемого блока

1, с дополнительным информационным входом

9 блока подключения резерва 2 в данном канале и с соответствующими дополнительными информационными входами блоков подключения резерва в каждом из М каналов. Выход восстанавливающего органа 4 в М-м канале соединен со входом установки в «О» резервируемого блока 1 в данном канале. Управляющий вход переключателя 5 в каждом из

М вЂ” 1 каналов соединен с инверсным выходом блока подключения резерва 2М-го канала, причем первый информационный вход переключателя 5 в каждом из М вЂ” 1 каналов соединен с выходом переключателя ЗМ-ro канала, а второй информационный вход переключателя 5 — с выходом резервируемого блока

1 одного из М вЂ” 1 каналов, а выход этого дополнительного переключателя в каждом из

М вЂ” 1 каналов соединен со вторым информационным входом переключателя 3 в данном канале. Входами устройства являются входы

10 резервируемых блоков 1, а выходами выходы 11 восстанавливающих органов 4, При включении питания блоки подключения резерва 2 и резервируемые блоки 1 (при необходимости) устанавливаются в состояние

«О» сигналом начальной установки, цепь которого на чертеже не показана. В исходном состоянии сигналом с прямого выхода 7 блока подключения резерва 2 в каждом из М вЂ” 1 основных каналов разрешено поступление через управляемый переключатель 3 в этих каналах сигналов с выходов резервируемых блоков 1, а сигналом с инверсного выхода 8 блока подключения резерва 2 запрещено поступление сигналов с выходов управляемых переключателей 5. В М-м канале сигнал с выхода 7 блока подключения резерва 2 разрешает в каждом из М вЂ” 1 каналов поступление через переключатель 5 сигнала с выхода блока 1 этого канала на второй информационный вход управляемого переключателя 3 в данном канале, а сигналом с выхода 8 блока подключения резерва 2 М-го канала запрещает поступление через переключатель 5 на второй информационный вход управляемого переключателя 3 сигналов одного из М вЂ” 1 каналов. При правильной работе М вЂ” 1 одинаковых каналов сигнал с выхода блока 1 в каждом канале поступает через переключатель 3 на вход восстанавливающего органа 4 в своем канале и на входы восстанавливающих органов 4 каждого из М каналов. Одновременно сигнал с выхода блока 1 в каждом канале поступает на информационный вход б блока 2 для контроля. Сигнал а выхода восстанавливающего органа 4 в каждом канале осуществляет (при необходимости) установку резервируемого блока 1 в состояние «0» для подготовки устройства к следующему циклу работы. Кроме того, сигналы с выходов восстанавливающих органов 4 в М вЂ” 1 основных каналах поступают на дополнительные информационные входы 9 блоков подключения ре550638 зерва 2 всех каналов для сравнения с соответствующими сигналами резервируемых блоков 1. Отказ или сбой какого-либо блока 1 обнаруживается с помощью блока подключения резерва 2 этого канала. При этом сигналом с выхода 7 блока подключения резерва 2 в М вЂ” 1 основных каналах запрещается поступление сигнала с выхода блока 1 в отказавшем канале, а сигналом с выхода 8 разрешается поступление сигнала с выхода управляемого переключателя 5. Сигнал с выхода 7 блока подключения резерва 2М-го канала прп отказе блока 1 в М-., канале запрсгцает поступление через переключатель 5 сигнала из блока 1М-го капала па второй информационный вход управляемого переключателя 3 в каждом из М вЂ” 1 каналов, а сигнал с выхода

8 разрешает поступление через переключатель

5 на второй инфопмационный вход управляемого переключателя 3 сигнала одного из

М вЂ” 1 каналов.

Если число одинаковых М вЂ” 1 каналов равно трем, а порог восстанавливающего органа

4 равен двум, то устройство сохраняет работоспособность при последовательных отказах любых двух каналов„а B половине слччаев— при отказе любого третьего канала. Так, например, если резервируемый блок 1 в M-м канале — исправен, то устройство сохраняет работоспособность при последовательных отказах трех резервируемых блоков 1 в М вЂ” 1 одинаковых каналах. Если же отказал резервируемый блок 1 в M-м канале и резервируемый блок 1 в одном из М вЂ” 1 одинаковых каналов, например в первом, то устройство продолжает работать, так как исправны второй и третий каналы. При этом на второй вход управляемого переключателя 3 первого канала подается сигнал с выхода блока 1 второго канала через управляемый переключатель 5 в первом канале. Если в последующем произошел отказ резервируемого блока 1 в третьем канале, то устройство продолжает работать при одном исправном втопом канале. В этом случае работоспособность устройства сохраняется при последовательных отказах резервируемых блоков 1 в тпех каналах. Если же после отказа в первом канале в последующем произошел отказ во втором канале. то в этом случае устройство не сохраняет работоспособность при одном оставшемся третьем, работоспособном канале, т. е. прп последовательных отказах резервируемых блоков 1 в трех каналах. Если блок подключения резерва 2 соабатывает, вследствие сбоя резепвир емого блока 1, а не вследствие его окончательного отказа, то ппи формцповании блоком 1 нормального сигнала в очередном цикле работы, следующем за циклом, в котором зафиксирован сбой, блок подключения резерва 2 возвращается в исходное состояние и, отключенный канал вновь включается в схему чстпойства.

Блок подключения резерва 2 может быть выполнен в виде схемы, показанной на фиг.2, которая содержит мажоритарный элемент

Зо

65 контроля 12, подключенный через последовательно соединенные элемент неравнозначности

13 и первый элемент задержки 14 к единичному входу элемента памяти 15. Кроме того, выход мажоритарного элемента 12 подключен через последовательно соединенные элемент

И 16 и второй элемент задержки 17 к нулевому входу элемента памяти 15.

При поступлении на входы 9 мажоритарного элемента 12 и на вход 6 неравнозначных сигналов соответственно с выходов восстанавливающих органов 4 и с выхода резервируемого блока 1 на выходе элемента неравнозначности 13 формируется сигнал, поступающий через элемент задержки 14 для установки в состояние «1» элемента памяти 15. Элемент памяти 15 переходит в «единичное» состояние, и на его прямом выходе 7 формируется запрещающий сигнал, а на инверсном выходе 8 — разрешающий. С помощью этих сигналов и осуществляется переключение упправляемых переключателей 3 и 5.

Элемент задержки 14, который может быть выполнен, например, в виде интегрирующей

RC-цепочки, исключает формирование на входе элемента памяти 15 ложных сигналов, обусловленных неодновременным поступлением сигналов на входы элемента неравнозначности 13. Если элемент памяти 15 сработал, вследствие сбоя резервируемого блока 1 в каком-либо канале, то установка его в исходное состояние при восстановлении работоспособности блока 1 происходит следующим образом. При одновременном поступлении сигналов на оба входа элемента И 16 (с выхода мажоритарного элемента 12 и со входа 6) он формирует сигнал, который возвращает элемент памяти 15 в исходное «нулевое» состояние.

Элемент задержки 17 по выполнению аналогичен элементу задержки 14 и предназначен для исключения возможных помех на нулевом входе элемента памяти при установке резервппуемых блоков 1 в состояние «О».

Управляемый переключатель 3 может быть выполнен, например, в виде двух элементов

И, соединенных по схеме ИЛИ. При этом управляющими входами данного переключателя являются, например, первые входы элементов

И, а информационными — вторые входы элементов И. Управляемый переключатель 5 также может быть выполнен в виде элемента И, соединенного по схеме ИЛИ с первым информационным входом. Управляющим входом этого переключателя является, наппимер, первый вход элемента И, а вторым информационны л входом — второй вход элемента И. Управляемый переключатель 3 в М-м канале может быть выполнен в виде элемента И.

Предложенное устройство более надежно, по сравнению с известным, так как в нем возможно сохранение работоспособности при одном исправном канале. Так, например, при двух оставшихся исправных блоках 1 работоспособность устройства сохраняется в полови550638 не случаев при последующем отказе одного из резервируемых блоков 1. Кроме того, восстанавливающие органы 4 имеют меньшее количество входов, что упрощает устройство. Возможно также использование предложенного устройства без применения дополнительных управляемых переключателей 5 в М вЂ” 1 одинаковых каналах, блока подключения резерва 2 и выходного управляемого переключателя 3 в

М-м канале. При этом выход резервируемого блока 1 в М-м канале соединяется непосредственно со вторыми информационными входами управляемых переключателей 3 в М вЂ” 1 основных каналах, и в данном варианте устройство имеет более высокую надежность, по сравнению с известным устройством. Упрощение оборудования в этом случае достигается путем уменьшения количества входов в восстанавливающих органах 4 и исключения блока подключения резерва 2 и выходного управляемого переключателя 3 в М-м канале.

Формула изобретения

Адаптивное резервированное устройство, содержащее в каждом из М каналов резервируемый блок, блок подключения резерва, основной управляемый переключатель и восстанавливающий орган, причем выход резервируемого блока в каждом канале соединен с первым информационным входом основного управляемого переключателя и с первым информационным входом блока подключения резерва, прямой выход которого соединен с первым управляющим входом упомянутого переключателя, а выход восстанавливающего органа в каждом канале соединен со входом установки в «0» резервируемого блока в данном канале, отличающееся тем, что, с целью

5 повышения надежности и упрощения устройства, оно содержит в каждом из М вЂ” 1 каналов дополнительный управляемый переключатель, причем выход восстанавливающего органа в каждом из М вЂ” 1 каналов соединен с одним

10 из дополнительных информационных входов блока подключения резерва в каждом из М каналов, инверсный выход блока подключения резерва в каждом пз М вЂ” 1 каналов соединен со вторым управляющим входом основного уп15 равляемого переключателя данного канала, выход основного управляемого переключателя в каждом из М вЂ” 1 каналов соединен со входом восстанавливающего органа данного канала и с соответствующими входами восста20 навливающих органов каждого нз M каналов, а управляющий вход дополнительного управляемого переключателя в каждом из М вЂ” 1 каналов соединен с инверсным выходом блока подключения резерва M-го канала, причем

25 первый информационный вход дополнительного управляемого переключателя в каждом из

М вЂ” 1 каналов соединен с выходом основного управляемого переключателя М-го канала, а второй информационный вход дополнительно30 ro управляемого переключателя — с выходом резервируемого блока одного из М вЂ” 1 каналов, а выход дополнительного переключателя в каждом из М вЂ” 1 каналов соединен со вторым информационным входом основного уп35 равляемого переключателя в данном канале, 550638 диг. 2

Составитель В. Максимов

Техред М. Семенов

Корректоры: А. Галахова и О. Тюрина

Редактор Л. Тюрина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 431/5 Изд. № 268 Тираж 899 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3(-35, Раушская наб., д. 4/5