[发明专利]一种三冗余控制计算机及容错控制系统

摘要

本发明公开了一种三冗余控制计算机及容错控制系统，包括开关量表决阵列模块和三个完全独立的子计算机；开关量表决阵列模块接收三个子计算机输出的开关量控制信号和备份开关量控制信号，通过硬件表决器输出开关量功率控制指令；每个子计算机根据左右机角色定义表确定与其对应的左机和右机；每个子计算机包括同步模块、自检模块、左机检测模块、右机检测模块、当班控制模块、主机模块与开关量控制输出模块。本发明在满足控制系统强实时要求的基础上，可以容忍更多的单机故障模式，提高系统的整体高可靠性，简化软硬件开销。

主权项

一种三冗余控制计算机，其特征在于，三冗余控制计算机包括开关量表决阵列模块和三个完全独立的子计算机；开关量表决阵列模块接收三个子计算机输出的开关量控制信号和备份开关量控制信号，通过硬件表决器输出开关量功率控制指令；每个子计算机根据左右机角色定义表确定与其对应的左机和右机；每个子计算机包括同步模块、自检模块、左机检测模块、右机检测模块、当班控制模块、主机模块与开关量控制指令输出模块；同步模块接收左机与右机发送的控制周期信号，根据本机时钟对左机与右机发送的控制周期信号进行故障检测后与本机控制周期信号进行表决获得表决后的控制周期信号，将表决后的控制周期信号发送至主机模块、左机与右机，并且将表决后的控制周期信号作为本机控制周期信号计时起点产生本机的下一周期的控制周期信号；自检模块接收到主机模块发出的自检使能指令后，根据每个控制周期从主机模块接收到的心跳信息产生高低电平交替变化的心跳信号并发送至左机与右机；如果自检模块在第一设定时间内没有检测到心跳信号，则将自检结果标志设定为异常状态；如果自检模块在第一设定时间内检测到心跳信号，则将自检结果标志设定为正常状态；向主机模块与当班控制模块发出自检结果标志；左机检测模块接收到主机模块发出的左机检测使能指令后，接收左机心跳信号、自检模块输出的自检结果标志、左机与右机发送的不允许当班信号；在自检结果标志为正常状态、左机与右机发送的不允许当班信号不全有效条件下，如果在第一设定的时间内，没有检测到左机心跳信号或者接收到主机模块发出的左机不允许当班指令，则向左机发出左机不允许当班信号；如果在第一设定的时间内，没有检测到左机心跳信号，向开关量控制指令输出模块和主机模块发送左机心跳异常信号；右机检测模块接收到主机模块发出的右机检测使能指令后，接收右机心跳信号、自检模块输出的自检结果标志、左机与右机发送的不允许当班信号，在自检结果标志为正常状态、左机与右机发送的不允许当班信号不全有效条件下，如果在第一设定的时间内，没有检测到右机心跳信号电平发生高低交替变化或者接收到主机模块发出的右机不允许当班指令，则向右机发出右机不允许当班信号；如果在第一设定的时间内，没有检测到右机心跳信号电平发生高低交替变化，向开关量输出控制模块和主机模块发送右机心跳异常信号；当班控制模块接收自检模块输出的自检结果标志、左机与右机发送的当班信号、左机与右机发送的不允许当班信号以及主机模块发送的请求当班指令；在自检模块自检结果标志为正常、左机与右机发送的当班信号均无效、左机与右机发送的不允许当班信号不全有效、请求当班指令有效条件下，将本机当班信号置为有效状态，否则将本机当班信号置为无效状态；当班控制模块向左机、右机以及主机模块输出当班信号；当本机当班信号由有效状态变为无效状态时，向主机模块发出总线禁止发送信号；主机模块接收左机与右机发送的当班信号、当班控制模块输出的当班信号；通过当班竞争确定当班机或备机角色，根据当班竞争后确定的角色在每个控制周期开始后顺序完成相应角色的控制流程；主机模块配置三个总线接口芯片，当接收到当班控制模块发出的总线禁止发送信号后，将三总线接口芯片发送器使能端置无效；通过主机模块的三个总线接口芯片进行三总线通信控制；开关量控制指令输出模块接收到主机模块发送的本地开关量控制指令后向开关量表决阵列模块输出N路开关量控制信号；N为大于等于1的整数；开关量控制指令输出模块接收左机检测模块发送的左机心跳异常信号、右机检测模块发送的右机心跳异常信号，当左机心跳异常信号与右机心跳异常信号均有效时，输出N路备份开关量控制信号。