三取二結(jié)構(gòu)79課件

三取二結(jié)構(gòu)三取二系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是一種利用故障屏蔽技術(shù)構(gòu)成的可靠性與安全性冗余結(jié)構(gòu)。三取二結(jié)構(gòu)一、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理該系統(tǒng)由三臺(tái)構(gòu)造相同又彼此獨(dú)立的計(jì)算機(jī)、表決器、接口電路和故障檢測(cè)機(jī)構(gòu)等組成。三臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)執(zhí)行一樣的操作，其輸出送到表決器，然后表決器按三取二的方式工作，即只要任何兩個(gè)計(jì)算機(jī)輸出一致時(shí)，則產(chǎn)生控制命令輸出。這樣，可以屏蔽任一計(jì)算機(jī)的故障對(duì)系統(tǒng)的影響。三取二結(jié)構(gòu)圖如果三機(jī)表決系統(tǒng)中的兩臺(tái)主機(jī)發(fā)生了同樣的故障，即共模故障，有可能會(huì)輸出錯(cuò)誤的危險(xiǎn)側(cè)信息，從而危及行車作業(yè)的安全。三取二結(jié)構(gòu)二、主機(jī)產(chǎn)生共模故障的主要原因是三個(gè)模塊的硬件和軟件在設(shè)計(jì)上完全相同，而且存在設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，這種共同性的錯(cuò)誤就導(dǎo)致相同的錯(cuò)誤輸出。避免共模故障的方法：是對(duì)主機(jī)的硬、軟件采用不同的設(shè)計(jì)方法；是采取同樣設(shè)計(jì)但確保不存在設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。對(duì)三個(gè)子模塊輸出的比較以及對(duì)主機(jī)輸出的控制，是通過(guò)表決器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，表決器的任務(wù)是對(duì)三個(gè)子模塊的輸出兩兩進(jìn)行比較，只要有兩個(gè)子模塊的輸出信號(hào)是一致的，則表決器就有輸出信號(hào)。假如三個(gè)A、B和C的輸出信號(hào)分別為a、b和c，則表決器完成如下邏輯運(yùn)算：三取二結(jié)構(gòu)三、表決器這很容易用組合邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，下圖所示是表決器構(gòu)成的一個(gè)例子。表決器V(a,b,c)=a?b+a?c+b?c表決器本身要具有很高的可靠性與安全性，它應(yīng)當(dāng)比三取二系統(tǒng)本身具有更高數(shù)量級(jí)的可靠性與安全性。然而僅由組合邏輯電路構(gòu)成的表決器是不具備“故障—安全”性能的，因此需采取技術(shù)措施使表決器在發(fā)生故障時(shí)不致造成危險(xiǎn)側(cè)輸出。一般用兩種方法來(lái)保證表決器的安全性。三取二結(jié)構(gòu)三、表決器一種是采用簡(jiǎn)單的硬件電路配以軟件檢測(cè)技術(shù)共同完成安全表決器的功能，例如讓軟件具有多數(shù)表決功能，即把各個(gè)主機(jī)的輸出信息輸入到另外兩個(gè)主機(jī)中，在主機(jī)內(nèi)部進(jìn)行一次三取二表決，再把各個(gè)主機(jī)用軟件表決的結(jié)果送到外部表決電路進(jìn)行再次表決，這樣就極大地提高了表決的安全性。另一種是采用較復(fù)雜的時(shí)序電路構(gòu)成安全表決器，表決器邏輯電路如下圖所示。三取二結(jié)構(gòu)三、表決器表決器三機(jī)表決系統(tǒng)中，當(dāng)某一模塊出現(xiàn)故障時(shí)雖然可以被掩蓋過(guò)去，但系統(tǒng)已失去了容錯(cuò)能力，這時(shí)若不及時(shí)修復(fù)，則當(dāng)另一模塊再發(fā)生故障時(shí)，將表決失誤，使整個(gè)系統(tǒng)呈現(xiàn)癱瘓狀態(tài)。三取二結(jié)構(gòu)四、系統(tǒng)模塊故障定位以及三臺(tái)計(jì)算機(jī)同步運(yùn)行問(wèn)題為此，三機(jī)系統(tǒng)必須具有模塊故障檢測(cè)功能，即三個(gè)主機(jī)中任何一個(gè)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)能及時(shí)檢測(cè)出，以便通過(guò)檢修消除故障。例如把三個(gè)主機(jī)的輸出信號(hào)和表決器的輸出信號(hào)同時(shí)加到異或門，就能判明是哪個(gè)模塊發(fā)生了故障。另外，由于三臺(tái)計(jì)算機(jī)要進(jìn)行頻繁比較，所以它們要嚴(yán)格同步。同步的方法有兩種：硬件同步和軟件同步。三取二結(jié)構(gòu)四、系統(tǒng)模塊故障定位以及三臺(tái)計(jì)算機(jī)同步運(yùn)行問(wèn)題硬件同