一种新型二乘二取二安全计算机系统技术方案

本实用新型专利技术涉及计算机技术领域，具体涉及一种新型二乘二取二安全计算机系统，系统由两套相同的子系统构成冗余关系，每个子系统均由两个通道构成二取二结构，系统由I/O模块、CPU模块和切换模块构成，所述CPU模块包括数据采集子模块、同步表决子模块和通信子模，所述I/O模块的输入部采集现场继电器设备，并将数据发送给CPU模块，输出部分从CPU模块获取数据来控制现场继电器，所述数据采集子模块与I/O模块通信，从I/O模块获取数据给同步表决子模块进行表决，并将表决结果发送给I/O模块以驱动现场继电器设备，所述切换模块进行两个通道之间切换。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及计算机领域，具体涉及一种新型二乘二取二安全计算机系统。
技术介绍
随着轨道交通产业的飞速发展，基于二乘二取二的安全计算机系统以其良好的可靠性和安全性已经得到了越来越广泛的应用。近年来也有越来越多的文献聚焦于对二乘二取二安全计算机系统的分析和实现，文献描述了二乘二取二和三取二安全计算机系统的结构，并对这两种制式的安全计算机系统的可靠性和安全性进行了比较，文献侧重比较了双机热备与二乘二取二计算机联锁系统的性能，文献提出了一种二乘二取二安全计算机系统的设计与实现，其切换模块侧重于CPU周期性地向故障逻辑单元更新状态来实现，对软件的稳定性要求过。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种新型二乘二取二安全计算机系统。为解决上述技术问题，本技术提供以下技术方案:一种新型二乘二取二安全计算机系统，系统由两套相同的子系统构成冗余关系，每个子系统均由两个通道构成二取二结构，系统由I/O模块、CPU模块和切换模块构成，所述CPU模块包括数据采集子模块、同步表决子模块和通信子模，所述I/o模块的输入部采集现场的继电器设备，并将数据发送给CPU模块，输出部分从CPU模块获取数据来控制现场继电器，所述数据采集子模块与I/O模块通信，从I/o模块获取数据给同步表决子模块进行表决，并将表决结果发送给I/O模块以驱动现场继电器设备，所述切换模块进行两个通道之间切换。在上述方案基础上优选，所述CPU模块的通信子模块负责实现对外通信。本技术与现有技术相比具有的有益效果是:本技术基于以太网来实现同步表决功能，并将同步表决功能与逻辑计算功能分配到不同的处理器上来进行以便提高计算效率，其切换模块采用了对输出回路控制的方法，从硬件上来保证无缝切换能够快速可靠地进行。【附图说明】图1为本技术整体结构示意图。图2为本技术数据采集子模块的功能原理示意图。图3为本技术同步表决子模块的功能原理示意图。图中标号为:1-1/0模块，2-CPU模块，3-切换模块，4_现场继电器设备，5-数据采集子模块，6-同步表决子模块，7-通信子模块。【具体实施方式】为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。参照图1可知，一种新型二乘二取二安全计算机系统，系统由两套相同的子系统构成冗余关系，每个子系统均由两个通道构成二取二结构，系统由I/o模块、CPU模块和切换模块构成，所述CPU模块包括数据采集子模块、同步表决子模块和通信子模，所述I/O模块的输入部采集现场的继电器设备，并将数据发送给CPU模块，输出部分从CPU模块获取数据来控制现场继电器，所述数据采集子模块与I/o模块通信，从I/O模块获取数据给同步表决子模块进行表决，并将表决结果发送给I/o模块以驱动现场继电器设备，所述切换模块进行两个通道之间切换。在上述实施例上优选，所述CPU模块的通信子模块负责实现对外通信。本技术CPU模块的设计:CPU模块作为安全计算机的核心部分，主要是完成数据的存储、同步表决以及与外部通信的功能，CPU模块主要包含3个子模块:数据采集子模块，同步表决子模块，通信子模块，CPU模块采用了嵌入式技术来实现其功能。本技术数据采集子模块的设计(如图2所示):数据采集子模块的作用是作为I/o模块和同步表决子模块之间的一个中转，主要实现与I/O模块之间的CAN总线通信，并将I/O模块的输入输出数据以及外部传感器数据存储到共享内存中。同步表决子模块通过PCI总线获取数据采集子模块共享内存中相应的数据进行表决，并把表决结果写入到共享内存中等待发送给I/O模块进行输出。数据采集子模块与通信子模块通过以太网连接可以与外部进行通信并实现数据报文的输入输出。本技术同步表决子模的设计(如图3所示):在每一系的二取二子系统中，2个通道的同步表决子模块之间通过以太网连接以交换数据。同步表决子模块包含2个CPU，CPU1主要运行业务软件，实现相应的逻辑计算功能，CPU2运行平台软件，主要实现同步表决功能。在每个运行周期中，CPU2从数据采集子模块获取数据，并将表决结果通过双口 RAM交给CPU1进行逻辑计算。CPU2获取表决结果并发送给数据采集子模块来等待输出给I/O模块进行硬件表决。时间同步的设计中主要涉及到2个过程:开机上电同步和周期同步。在开机上电之后，相邻通道的同步表决子模块的CPU通过比较时间同步数据来检查两个同步表决子模块的时间同步情况，当2块CPU进入到工作状态时，每个工作周期进行一次时间同步，当确定同步差值在可允许的情况后，表决部分从各自通道的数据采集子模块获取需要表决的数据，然后通过以太网与相邻的表决部分来交换数据进行二取二表决，并把表决结果发送给数据采集子模块，等待输出给I/O模块进行硬件表决并最终输出。本技术通信模块的设计:在每一系的二取二系统中，通信模块由两块通信板构冗余结构。对外提供以太网接口。通信模块主要负责安全计算机系统内部与外部的以太网通信转发功能以及故障信息(事件)记录功能。通信模块与数据采集模块通过背板以太网连接，同步表决模块可以通过数据采集模块与通信模块通信。基于上述，本技术基于以太网来实现同步表决功能，并将同步表决功能与逻辑计算功能分配到不同的处理器上来进行以便提高计算效率，其切换模块采用了对输出回路控制的方法，从硬件上来保证无缝切换能够快速可靠地进行。以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。【主权项】1.一种新型二乘二取二安全计算机系统，其特征在于:系统由两套相同的子系统构成冗余关系，每个子系统均由两个通道构成二取二结构，系统由I/o模块、CPU模块和切换模块构成，所述CPU模块包括数据采集子模块、同步表决子模块和通信子模，所述I/O模块的输入部采集现场继电器设备，并将数据发送给CPU模块，输出部分从CPU模块获取数据来控制现场继电器，所述数据采集子模块与I/o模块通信，从I/O模块获取数据给同步表决子模块进行表决，并将表决结果发送给I/o模块以驱动现场继电器设备，所述切换模块进行两个通道之间切换。2.根据权利要求1所述的一种新型二乘二取二安全计算机系统，其特征在于:所述CPU模块的通信子模块负责实现对外通信。【专利摘要】本技术涉及计算机
，具体涉及一种新型二乘二取二安全计算机系统，系统由两套相同的子系统构成冗余关系，每个子系统均由两个通道构成二取二结构，系统由I/O模块、CPU模块和切换模块构成，所述CPU模块包括数据采集子模块、同步表决子模块和通信子模，所述I/O本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型二乘二取二安全计算机系统，其特征在于：系统由两套相同的子系统构成冗余关系，每个子系统均由两个通道构成二取二结构，系统由I/O模块、CPU模块和切换模块构成，所述CPU模块包括数据采集子模块、同步表决子模块和通信子模，所述I/O模块的输入部采集现场继电器设备，并将数据发送给CPU模块，输出部分从CPU模块获取数据来控制现场继电器，所述数据采集子模块与I/O模块通信，从I/O模块获取数据给同步表决子模块进行表决，并将表决结果发送给I/O模块以驱动现场继电器设备，所述切换模块进行两个通道之间切换。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春霞，
申请(专利权)人：滨州学院，
类型：新型
国别省市：山东;37