Устройство для программного управления технологическими процессами

 

Изобретение относится к автоматическим системам управления технологическими процессами и может быть использовано при построении унифицированных комплексов технических средств комплектования АСУТП различного назначения. Цель изобретения - повышение надежности и быстродействия устройства. Цель изобретения достигается путем организации друх дополнительных трактов передачи информации , что позволяет исключить из маршрута прохождения информации каждый второй ретранслятор, тем самым уменьшить в два раза количество элементов, в которых происходит задержка информации, а также в случае обнаружения неисправности в какомлибо тракте автоматически перейти на работу по другому тракту на соответствующем участке, т.е. изменить маршрут прохождения информации. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. i СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,Я0„„12821 (50 4 С 06 F 15/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/ .

4, . (21) 3842304/24-24 (22) 09.01.85 (46) 07;О1.87. Бюл. № 1 (72) В.А. Филиппов, В.И. Семенов, Б.П. Максимов, А.П. Савельев и Г.Д. Хамбур (53) 621.503.55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1038944, кл. G 06 F 3/04, 1984.

Патент CitlA ¹ 4176401, кл. Н 03 К 3/42, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГPAMMHOI 0

УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ (57) Изобретение относится к автоматическим системам управления технологическими процессами и может быть использовано при построении унифицированных комплексов технических средств комплектования АСУТП различного назначения. Цель изобретения повышение надежности и быстродействия устройства. Цель изобретения достигается путем организации двух дополнительных трактов передачи информации, что позволяет исключить из маршрута прохождения информации каждый второй ретранслятор, тем самым уменьшить в два раза количество элементов, в которых происходит задержка информации, а также в случае обнаружения неисправности в какомлибо тракте автоматически перейти на работу по другому тракту на соот- Е

И ветствуюшем участке, т.е. изменлть маршрут прохождения информации.

1 зепаф лыу 3 ил ° С:

1282161 2.

Изобретение относится к автоматическим системам управления технологическими процессами и может быть использовано при построении унифицированных комплексов технических средств для комплектования АСУТП различного назначения.

Цель изобретения — повышение надежности и быстродействия устройства

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, на фиг. 2— функциональная схема ретранслятора, на фиг. 3 — блок-схема алгоритма фукнционирования устройства.

Устройство содержит центральную станцию (ПС) 1, в состав которой входят цифровая вычислительная маЪ шина (ЦВМ) 2, передатчик 3 и приемник 4, и блоки связи с объектом (БСО)

S, каждый из которых содержит ретранслятор 6 и ЦВМ БСО 7, а также резервный, нечетный и четный цепочечный тракты 8- 10 передачи соответственно, шины установки 11 и прерывания 12.

Ретранслятор 6 содержит элемент

НЕ, 13, переключатель 14, первый и второй элементы И 15 и 16, RS-триггер 17, элемент 2И-ИЛИ 18, второй и первый элементы ИЛИ 19 и 20, шину

21 общего сброса, входной усилитель

22, регистр 23, блок 24 контроля, линию 25 задержки, RS-триггер 26, мультиплексор 27, выходной усилитель и узлы резервного тракта: входной .усилитель 29, регистр 30, блок 31 контроля, элемент 32 задержки, RSтриггер 33, мультиплексор 34, выходной усилитель 35.

Устройство работает следующим образом.

Обмен информацией между ЦС 1 и

БСО 5 производится массивами. В первом слове массива передается адрес (номер) БСО 5, которому адресуется данная информация вместе с признаком передачи адреса в каждом слове, и имеются контрольные разряды. Кроме того, по отдельной линии вместе с каждым словом передается стробирующий сигнал-строб. Перед тем, как передать информацию в конкретное К

БСО 5, ЦВМ 2 устанавливает на шине

11 установки сигнал логического "0" (если К нечетное число) или логичес" кой "1" (если ..К четное число). Если

БСО 5 имеет четный порядковый номер, считая от ЦС 1, на шине 11 установки устанавливается логическая "1" на весь период передачи массива. При этом ретрансляторы 6 всех четных

БСО 5 устанавливаются таким образом, что информация, поступившая на их основной вход по четному тракту 10 передачи, транслируется далее в следующее звено тракта 10, а также в следующее звено резервного тракта 8.

А ретрансляторы 6 всех нечетных

БСО 5 устанавливаются таким образом, что информация, поступившая по нечетному тракту 9, не пропускается далее, а информация, поступившая по резервному тракту 8, транслируется в следующее звено резервного тракта 8, а также в следующее звено нечетного тракта 9. Информация, предназначенная для передачи, поступает с выхода ЦВМ 2 на вход блока 3 передачи, представляющего собой три группы усилителей с запараллеленными входами. С выходов передатчика 3

25 информация поступает одновременно в три тракта 8-10. Во всех четных ретрансляторах 6 информация при отсутствии неисправностей в трактах передается из четного тракта 10 в следующие звенья четного и резервного трактов 10 и 8 соответственно.

Во всех нечетных ретрансляторах 6 в следующие звенья трактов 8 и 9 транслируется информация, и-ступившая по резервному тракту 8. Таким образом, 35 передаваемая информация проходит по четному тракту 10 через все четные ретрансляторы 6. При этом потери времени на ретрансляцию происходят только в четных ретрансляторах 6.

40 В случае обнаружения ошибки или сбоя в K-м ретрансляторе 6 в следующие звенья трактов 8 и 10 с выходов этого ретранслятора 6 поступает информация, пришедшая на вход по пре45 дыдущему звену резервного тракта 8.

При прохождении информации через ретрансляторы 6 на выходы она также поступает вместе со стробом на входы ЦВМ БСО 7, где воспринимается в том случае, если в первом слове массива содержится адрес, соответствующий порядковому номеру БСО 5. Вся информация, поступающая на входы ретранслятора 6, проверяется там на наличие сбоев (неисправностей) по

К-разрядам. При обнаружении неисправности какого-либо звена четного тракта 10 ретранслятора 6, в котором обнаружена >та не11спра в пост E не пропускает полученную информацию в следующие звенья трактов 8 и 10, а дожидается поступления этой информации по резервному тракту 8, которая в предыдущем (нечетном) ретрансляторе 6 задержана на время его работы. Поступившая информация также проверяется по контрольным разрядам и подается в следующие звенья чет- 10 ного и резервного трактов 10 и 8 (если информация по резервному тракту 8 пришла без ошибок).

Рассматривают варианты, когда в

К-й ретранслятор 6 приходит информа- 15 ция с ошибкой и по основному четному тракту 10 и по резервному тракту 8. Причиной этого может быть неисправность линий передачи обоих трактов 8 и 10 в звеньях, непосред- 20 ственно примыкающих к входам К-го ретранслятора 6 (или неисправность входных и(или) выходных цепей К-ro ретранслятора 6).

В этом случае К-й ретранслятор 6, обнаружив ошибку по основному четному тракту 10, переключится на прием информации от резервного тракта

8, по которому также приходит информация с искажением, К-й ретрансля- 30 тор 6 пропускает эту искаженную информацию дальше на вход (К+1)-го ретранслятора 6, (К+1)-й ретранслятор 6 обнаруживает неисправность информации, поступившей по резервному тракту 8, и переключается на прием информации от основного нечетного тракта 9. По нечетному тракту 9 должна поступить неискаженная информация от (К- 1)-го ретранслятора 6, так 40 как рассматривается случай неисправности на входах К-го ретранслятора 6 (или внутри него), а (К-1)-й ретранслятор 6 передает в звено тракта 9 информацию со своего резервного вхо- 45 да. Таким образом, (К+1)-й ретранслятор настраивается на передачу информации со своего основного входа (тракта 9) в последующие звенья трактов 8 и 9. При этом (К+2)-й ретранс- 50 лятор, обнаружив ошибку в информации, поступившей к нему по четному тракту 10, перестроится на трансляцию от резервного входа. Все последующие ретрансляторы 6 работают как и раньше.

Таким образом, в этом случае неисправный К-й ретранслятор 6 (или неисправные звенья трактов 8 и 10! 282161

Д па входе этого ретранслятора) заменяется звеном нечетного тракта 9, расположенным между (К- 1)-м и (К+ 1)-м ретрансляторами 6, (К+1)-й и (К+2)-й ретрансляторы 6 соответствующим образом перестраиваются. При этом можно повторить передачу информации и работать далее с измененным маршрутом ее прохождения.

В другом случае, характеризующем общую неисправность К-го ретранслятора 6, информация искажается на обоих выходах последнего. При этом (К+2)-й ретранслятор 6 обнаруживает ошибку по четному тракту !О и переключается на прием от резервного тракта 8, (К+1)-й ретранслятор 6 также обнаруживает неисправность в звене резервного тракта 8, пере-. ключается на прием неискаженной информации по нечетному тракту 9 и транслирует ее в последующие звенья трактов. (К+2)-й ретранслятор принимает по резервному тракту 8 неискаженную информацию.

Таким образом, неисправный К-й ретранслятор 6 огибается звеном нечетного тракта 9 с соответ твующей

I перестройкой (К+1)-го и (К+2)-ro ретрансляторов. При этом воэмо.кна дальнейшая передача информации по изменившемуся маршруту.

При выходе иэ строя одного иэ ретрансляторов 6 он автоматически исключается иэ цепи передачи, однако связь между ЦС 1 и другими БСО 5 остается. В любом случае при появлении неисправной (искаженной) информации ретрансляторы 6 помещают на шину 12 прерывания сигнал аварии, который воспринимается в ЦС 1. При этом ЦВМ 2 может произвести тестирование линии с целью локализации неисправности.

Аналогично происходит работа устройства в случае, когда адрессатом является нечетный БСО 5, с той лишь разницей, что сигнал инициализации примет противоположное значение, информация распространяется по основному нечетному тракту 9, а неисправная нечетная БСО 5 исключается из системы связи с помощью соответствующих звеньев четного и резервного трактов 10 и 8. При необходимости получить информацию от БСО 5 ЦС 1 передает соответствующую БСО 5 команду на выдачу информации и подготавливается к приему. Информация от ЦВМ

БСО 7 поступает в ретранслятор 6 вмес5 l28 те со стробом сопровождения и с сигналом управления и передается ретранслятором 6 аналогично описанному по резервному и одному из основных трактов 8 и 9 (10). Последние звенья трактов 8- 10 передачи соединены с входами приемника 4, который включает в себя устройство, аналогичное ретранслятору 6, и узел коммутации каналов на входе. Приемник 4 воспринимает информацию, поступившую по одному иэ основных трактов (четному 10.или нечетному 9), и транслирует ее в ЦВМ 2. Выбор тракта определяется сигналом, установленным на шине 1l установки. ,В случае обнаружения ошибки в информации, поступившей по основному тракту 9(10), к входу ЦВМ 2 подключен резервный тракт 8. В случае неисправности в обоих трактах 8 и

9(10 информация к ЦВМ 2 поступает из тракта 10(9). Все операции по контролю информации и изменению маршрута ее прохождения осуществляются в ретрансляторе 6 (фиг. 2).

Ретранслятор 6 работает следующим образом.

При обращении ЦВГ1 к четному

bCO 5 на шине 11 установки устанавливается сигнал логической "1". On поступает через элемент НЕ 13 на контакты переключателя 14, на другие контакты которого поступает неинвертированный сигнал инициализации. Переключатель 14 устанавливается н одно из двух положений в зависимости от того четным или нечетным является данный ретранслятор b. На фиг. 2 показано положение; переключателя l4 для всех четных ретрансляторов 6. При этом логичес кая "i" через схему И 15 поступает на один из S-входов триггера 17 и устанавливает его в единичное состояние (триггеры 26 и 33 .устанавливаются в "0" по шине 21 общего сброса от ЦС 1 или от ЦВМ БСО 7), поэтому на вторых входах схем И 15 и 16, присутствуют разрешающие потенциалы.

На другом входе триггера 17 установлен сигнал логического "0 с прямого выхода триггера 33, а на R-входы сигналы логического "0" поступают с выхода элемента НЕ 13 через переключатель 14 и схему И 16, а также с прямого выхода триггера 26 ° Таким образом, на триггер 17 активно воздействует только сигнал логической 1 на

2161

45 выходные звенья обоих трактов 10 и

8, а также на входы ЦВМ БСО 7.

Если блок 24 контроля обнаружил ошибку в поступившем информационном слове, на его выходе появляется им50 пульс, под воздействием которого триггер 26 устанавливается в единичное состояние. Сигнал с его инверсного выхода заблокирует прохождение логической "1" через схему И 15 на

55 вход триггера 17, а единичный сигнал с прямого выхода триггера 26 устанавливает по R-входу триггер 17 в нулевое состояние, а также устанавливается íà R-входе триггера 33 для

его первом S-входе. Единичный сигнал с прямого выхода триггера l7 открывает первые каналы в мультиплексорах

27 и 34 для прохождения информации в следующие звенья четного и резервного трактов 10 и 8 и на вход ЦВМ

БСО 7, от входного звена основного (четного) тракта 10. Информация, содержащая собственно информационное слово и сопровождающий строб, поступает по четному тракту 10 через входной усилитель 22 на вход регистра 23, куда записывается под воздействием строба. С выхода регистра

23 информационное слово поступает через открытые каналы мультиплексора 27 и 34 и через выходные усилители 28 и 35 — в следующие звенья четного и резервного трактов 10 и 8.

Кроме того, информационное слово поступает и на входы блока 24 контроля, где оно проверяется с помощью присутствующих в слове контрольных разрядов. Выход сигнала неисправности с блока 24 контроля стробируется задержанным стробом, поступающим в блок 24 со среднего выхода линии 25 задержки. Если ошибки в информационпоМ слове не обнаружено, то на выходе блока 24 постоянно установлен логический 0, не воздействующий на состояние триггера 26. При этом строб, задержанный на полное время задержки линии 25 задержки, с ее второго выхода проходит через открытую схему 2И-ИЛИ 18, схему ИЛИ 19 и выходные усилители 28 и 35 в следующие звенья обоих трактов 10 и 8, а также поступает в ЦВМ БСО 7 как сопровождающий сигнал. Таким образом, информационное слово вместе с сопровождающим стробом в случае отсутствия ошибок транслируется с входного звена четного тракта 10 в

7 12821 его постоя нного удержания в нулевом состоянии. Сигнал логического "0" с прямого выхода триггера 17 запрещает прохождение задержанного строба с второго выхода линии 25 задержки через схему 18, а сигнал с инверсного выхода триггера 17 открывает вторые каналы мультиплексоров 27 и

34 для прохождения информации на выходы ретранслятора 6 от входного звена резервного тракта 8. Кроме того, единичный сигнал ошибки с прямого выхода триггера 26 через схему

ИЛИ 20 поступает на шину 12 прерывания системы. В таком режиме информация, поступившая по звену основного тракта 10, не пропускается на вьжо" ды ретранслятора 6. Последний транслирует только ту информацию, которая поступает по звену резервного трак- 20 та 8. Прохождение информации происходит аналогично изложенному с той лишь разницей, что при зафиксированной ошибке основного тракта 10 (т.е. единичном состоянии триггера 26)

25 на R-входе триггера 33 постоянно присутствует сигнал логической "1", который удерживает этот триггер 33 в нулевом состоянии. Поэтому при обнаружении ошибки в блоке 31 контроля импульс с его выхода не устанавливает триггер 33 в единичное состояние. Значит не происходит смена состояния триггера 17 и информация с резервного входа (тракта) 8 даже 35 при наличии ошибки транслируется на выходы ретранслятора 6.

Аналогичным образом работает ретранслятор 6 в случае, если он находится в нечетном БСО 5 (т.е. поло- 40 жение переключателя 14 на фиг. 2 нижнее) и основной путь передачи информации в систему проходит по нечетным ретрансляторам 6 (т.е. сигнал инициализации на шине 11 установлен 45 ,логическим "0". Если ретранслятор 6 не входит в основной маршрут передачи (ретранслятор 6 имеет четный номер сигналом инициализации на шине 11 является логический "0"), 50 триггер 17 под воздействием прямого и инвертированного. сигналов инициализации устанавливается в нулевое состояние. При этом информация на выходы ретрансляторов проходит от 55 резервного входа (тракта 8). Работа ретранслятора 6 в этом случае аналогична описанному, с той лишь раз61 8 ницей, что до появления ошибки в последующие звенья трактов транслируется информация от входного резервного звена тракта 8. A при обнаружении ошибки ретранслятора 6 переходит к трансляции информации от основного входа (звена тракта 10).

Идентично работает нечетный ретранслятор 6 при четном основном маршруте прохождения информации в системе (т.е. на шине 11 установки установлена логическая "1"). Если

ЦС 1 дает команду в К-е БСО 5 на выдачу какой-либо информации, соответствующая ЦВМ БСО 7 выставляет на входы мультиплексоров 27 и 34 сигнал, закрывающий каналы передачи от входных трактов 8 и 9(10) и открывающий третий канал для прохождения информации от ЦВМ БСО 7 на выходы ретрансляторов 6. ЦВМ БСО 7 по шине данных выдает свою информацию для

ЦС 1 вместе с сопровождающим стробом, который с отдельного выхода ЦВМ

БСО 7 проходит через схему ИЛИ 19 на входы выходных усилителей 28 и 35. г

Формула изобретения

1. Устройство для программного управления технологическими процессами, содержащее цифровую вычислительную машину, передатчик и приемник и п-ретрансляторов и электронно-вычислительных машин, причем информационные входы (выходы цифровой вычислительной машины соединены с первыми информационными входами) выходами приемника и передатчика, установочный и информационный выход электронно-вычислительной машины подключены соответственно к установочному и первому установочному вьг ходам и к первому установочному и информационному входам соответствующего ретранслятора, подключенного вторым установочным входом к установочному выходу электронно-вычислительной машины, причем второй информационный вход каждого ретранслятора за исключением первого подключен к второму информационному выходу предыдущего ретранслятора а второй информационный вход первого ретранслятора подключен к первому информационному выходу передатчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с

1282161 целью повышения надежности и быстродействия, В него введены шина сброса и шина прерывания, третий информационный вход каждого четного ретранслятора, за исключением первого четного, соединен с третьим информационным выходом предыдущего четного ретранслятора, третий информационный вход каждого нечетного ретранслятора, за исключением первого нечетного, соединен с третьим информационным выходом предыдущего нечетного ретранслятора, причем третий информационный вход первого ретранслятора соединен с вторым информационным выходом передатчика, а третий информационный вход первого нечетного

Ъ ретранслятора подключен к третьему информационному выходу передатчика, причем второй и третий информационные выходы последнего и третий информационный выход предпоследнего ретрансляторов подключены соответственно к первому, второму и третьему информационным входам приемника, подключенного установочным входом с установочным выходом цифровой вычислительной машины и с шиной сброса, соединенной с установочными входами всех ретрансляторов, выходы прерывания которых подключены через шину прерывания к входу прерывания цифровой вычислительной машины, соединенной выходом сброса с входами сброса всех ретрансляторов.

2. Устройство по и. i, о т л ич а ю щ е е с я тем, что каждый ретранслятор содержит два входных и два выходных усилителя, два регистра, два элемента задержки, два блока контроля, три триггера, элемент

НЕ, сдвоенный переключатель, два элемента И, два элемента ИЛИ, элемент 2И-ИЛИ и два мультиплексора, причем вход первого входного усилителя соединен с третьим информационным входом ретранслятора, первый выход первого входного усилителя соединен с информационным входом первого регистра, подключенного управляющим входом к второму выходу первого входного усилителя и к входу первого элемента задержки, соединенного первым выходам со стробирующим входом первого блока контроля, подключенного информационным входом к выходу первого регистра и к перГ вым информационным входам первого

50 и второго мультиплексоров, а выход блока контроля соединен с S-входом первого триггера, первый R- вход которого связан с первым R-входом второго триггера и с входом сброса ретранслятора, вход второго входного усилителя соединен с вторым информационным входом ретранслятора, первый выход второго входного усилителя соединен с информационным входом второго регистра, управляющий вход которого соединен с вторым выходом второго входного усилителя и с входом второго элемента задержки, сое15 диненного первым выходом с стробирующим входом второго блока контроля, подкхпоченного информационным входом к выходу второго регистра и к второму информационному входу первого и второго мультиплексоров, 20 а выход второго блока контроля — с

S-входом второго триггера, прямой выход первого триггера соединен с

BToPbIM К ВхОДОм BTQPQI Î и пеРВЫМ

R-входом третьего триггеров и с первым входом первого элемента ИЛИ, соединенного с выходом прерывания ретранслятора, а вторым входом — с йрямым выходом второго триггера, с вторым R âõoäîì первого триггера и с первым S-входом третьего триггера, подключенного вторым S-входом к выходу первого элемента И, соединенного первым входом с инверсным выходом первого триггера, а вторым входом — с первым выходом сдвоен- ного переключателя, соединенного первым входом через элемент HE с установочным входом ретранслятора и с вторым входом переключателя, соединенного вторым выходом с первым входом второго элемента И, подключенного вторым входом к инверсному

45 выходу второго триггера, а выходом— с вторым R-входом третьего триггера, подключенного прямым выходом первым управляющими входами первого и второго мультиплексоров, и с первым

50 входом элемента 2И-ИЛИ, соединенного вторым входом с вторым выходом первого элемента задержки, третьим входом — с вторым выходом второго элемента задержки, четвертым входом — с инверсным выходом третьего триггера и с вторым управляющими входами первого и второго мультиплексоров, подключенных третьими управляющими входами к второму установочll 12821 ному входу ретранслятора, а выходом— к установочному выходу ретранслятора и к первому входу второго элемента

ИЛИ, подключенного вторым входом к первому установочному входу ретранслятора, а выходом — к первым входам первого и второго выходных усилителей, подключенных выходами соответственно с третьим и вторым информа61

12 ° ционными выходами ретранслятора, а вторыми входами — с соответствующими выходами первого и второго мультиплексоров, подключенные третьими информационными входами к первому информационному входу ретранслятора, подключенного первым информационным выходом к выходу второго мультиплексора.

1282161

Начала йормироданое сигнала Сброс" ормиро нори otдод команды Одежд ад с oc"

Выполнение рабочей программ

Операции с аннонны

puttumueре uttomueреи«еияо переда и кия о «апросе

Ь 0 ик - ииотУ

Определение а ноле а УСО

00 УСтано к

В четныо сп7

Усоьанодкц

РСОО д 0"

Устина ка

РС05 Ю У"

ot o aDpecac риека«оладьсс опрос а

tttoopttouuv

СОь

Нет . орморо окие ориг«о«о окдьо

«о ласси а око -ии с лриь«о

«опик -иио

opttup акое риунока кола е«ьоо.онаодь риь прод/иЖ ло ры«neo«ttvr р«дв ддод /ptas«ottottavt ne. о«дк пере- pe«oda трал.

Hem

usa а ооон«нее rpottttttt mrcottt ноя коьо

Составитель О.Грабовский

Редактор Н.Рогулич Техред М.Ходанич Корректор М.Пожо

Заказ 7269/49

Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного .комитета СССР по делам изобретений и открьггий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

HC opoc ььр- Сии om.Оа

««ot«t ьчн«пасыь,ОО оьормир o«oе комокдюnepe«odo к пддпрогранме Ар дода v«atopttovo