[发明专利]一种故障安全的二乘二取二装置

说明书

技术领域

本发明涉及控制领域，尤其涉及一种故障安全的二乘二取二装置。

背景技术

目前的轨道交通地面控制设备采用二乘二取二结构，也就是两套计算机系统各有两个CPU，并且所有结构和配件完全相同，两套系统之间采取双机热备份，在两个系统中各采用一台CPU的结果进行对比，输出一致就发出这个结果；二乘二取二结构可实现系统的可靠性和可用性。

现有系统中，如果哪套系统出现故障，只能由软件进行处理；两套系统中的主控模块没有严格的同步机制；二取二功能由软件通过以太网传输数据并比较实现，无法实现严格的二取二功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何实现二乘二取二装置的硬件故障安全。

为了解决上述问题，本发明提供了一种故障安全的二乘二取二装置，包括：

两套系统及切换面板，所述两套系统均连接所述切换面板；所述切换面板用于控制两套系统中的一套作为主系统，另一套作为备系统；

各套系统的结构包括：

系统总线；

主控子系统、记录子系统、通信子系统，三个子系统间通过所述系统总线通信；

安全看门狗模块，与所述主控子系统相连，并连接所述切换面板；还连接在所述通信子系统的接口电源上，用于接通或断开所述通信子系统的接口电源。

进一步地，所述安全看门狗模块通过继电器打开或者关闭通信子系统的接口电源。

进一步地，所述主控子系统包括主控模块；所述主控模块包括电气隔离的第一通道和第二通道，每个通道各包括一个协处理器COP和一个中央处理器CPU，每个通道的CPU各输出一路使能信号给所述安全看门狗模块、每个通道的CoP各输出一路脉冲信号给所述安全看门狗模块；

所述安全看门狗模块只有当本套系统的主控模块中两个通道输出的使能信号及脉冲信号同时有效时，才接通本套系统中通信子系统的接口电源；若有至少任一个通道的使能信号或脉冲信号无效，则断开本套系统中通信子系统的接口电源。

进一步地，所述主控模块中第一通道的COP和第二通道的COP之间完成同步定时，完成后各COP分别给本通道的CPU提供同步信号；

各通道中的CPU根据所述同步信号进行周期调度。

进一步地，一套系统主控模块中第一通道的COP和另一套系统主控模块中第一通道的COP完成同步定时，一套系统主控模块中第二通道的COP和另一套系统主控模块中第二通道的COP完成同步定时。

进一步地，所述通信子系统包括接口模块，所述接口模块包括电气隔离的第一通道和第二通道，每个通道各包括一个协处理器COP和一个中央处理器CPU；

主控模块中第一通道的COP还用于和本系统的接口模块第一通道的COP完成同步定时；

主控模块第二通道的COP还用于和本系统的接口模块第二通道的COP完成同步定时。

进一步地，各所述接口模块中两个通道的CPU用于以握手方式完成同步，以同时进入周期循环。

进一步地，主控模块和接口模块输出数据时，第一通道的CPU和第二通道的CPU分别将本周期要输出的数据发送给本通道的COP；

两个通道的COP交换所收到的数据，并将从CPU接收的数据和交换时接收的数据进行按位表决，将表决结果返回给本通道的CPU；

各通道的CPU当所述表决结果为一致时使能本通道的COP发送本周期要输出的数据。

进一步地，主控模块和接口模块中的各通道还各包括一接口；

CPU使能本通道的COP发送本周期要输出的数据是指：

CPU使能本通道的COP发送本周期要输出的数据给本通道的接口，由本通道的接口输出数据给外部。

本发明的技术方案采用基于硬件看门狗的故障安全机制，实现了故障安全功能；其优化方案采用定时同步机制，两套系统内主控模块和接口模块内的CPU同步执行；其另一优化方案由COP协助CPU完成严格的表决；从而避免了原有系统无法实现固有故障安全、各模块不同步、表决不严格的缺点。

附图说明

图1是实施例一的故障安全的二乘二取二装置的结构框图；

图2是实施例一的故障安全的二乘二取二装置中单套系统的结构框图；

图3是单套系统中主控子系统和安全看门狗模块的控制示意图；

图4是单套系统中主控子系统和通信子系统的同步示意图；

图5是单套系统的模块中两通道CPU的同步示意图；

图6是与安全相关模块的结构框图。

具体实施方式