一种三取二安全输出的表决结构及其表决方法技术

本发明专利技术公开了一种三取二安全输出的表决结构及其表决方法，该表决结构包括三个功能模块；第一功能模块用于接入外部设备的第一控制信号、第二控制信号和电源电压信号，并对第一控制信号和第二控制信号进行与操作；第二功能模块用于接入外部设备的第二控制信号、第三控制信号和电源电压信号，并对第二控制信号和第三控制信号进行与操作；第三功能模块用于接入外部设备的第一控制信号、第三控制信号和电源电压信号，并对第三控制信号和第一控制信号进行与操作；三个功能模块的输出端相连并输出表决电压信号；每一功能模块的输出还引出一反馈端，自反馈端输出各自的自检信号。本发明专利技术既能够实现三取二输出表决，又可以对表决结构中各元件进行自检。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种三取ニ的表决结构及其表决方法。
技术介绍
目前的エ业控制系统绝大多数都是计算机控制系统，采用容错技术可显著地提高其可靠性和可用性。但系统一旦不能正常工作，有可能向被控设备输出危险的控制信号，从而造成人员伤亡和财产损失。因此铁路、石化、钢铁等领域要求エ业控制计算机系统不仅是高可靠和高可用的容错系统，同时也是故障安全系统。硬件失效，电磁干扰以及软件代码中的隐含错误导致的故障是不可避免的。为了提高系统的可靠性，会采取容错技术加以屏蔽。容错就是当系统中某些指定的硬件发生故障或软件出现错误吋，系统仍能正确地执行规定的一组程序或算法，当然这些指定的硬件或软件是经过冗余设计的。因此避错和容错技术是提高计算机系统可靠性的2种主要技术手段。尤其是容错技木，它是构造高可靠和高安全计算机系统强有力的直接手段，因此在设计计算机系统时应采用故障检测、故障屏蔽及故障恢复等容错技木。2oo3结构又称三模冗余结构(Triple Modular Redundancy, TMR),也称三取ニ结构。三个模块同时执行一祥的操作，以多数相同的输出作为该表决系统的正确输出，这是基干“少数服从多数”的纠错原理，可以屏蔽任意一个通道的故障。像计算机这种非故障-安全的设备，设备故障(包括软、硬件故障)可能有错误输出。而三取ニ结构只要不出现两个性质完全相同的错误，就能保证系统是正确输出的。因为出现两种同样性质错误的概率一般是非常小的。对于安全性输出可通过故障-安全输出控制电路和2oo3表决器来共同保证其故障-安全特性。为了实现上述的方案，出现了ー种三取ニ安全输出的表决结构，如图1，包括两个ニ极管和四个固态继电器；固态继电器两两串联后并联，利用三系主机输出三组控制信号控制三个固态继电器，再通过ニ系主机输出两组控制信号的逻辑运算后控制另ー个固态继电器，实现三取ニ安全输出。该表决结构还包括三个光电稱合器，三个光电稱合器用来接收所述的表决电压信号并输出反馈信号，供三系进行输出反馈检查，从而检测表决结构是否存在故障。上述的表决结构虽然可以实现三取ニ输出，但在检测方面存在缺陷，三个用来检测的光电耦合器只能检测到最終经过表决的输出信号，不能对单个固态继电器进行检測，如果单个固态继电器发生故障，可能会出现系统检测不出的情况出现。例如，当SSRl固态继电器故障，三系的信号可以通过SSR2、SSR4固态继电器进行输出，而检测系统也可以检测到系统输出的信号，而SSRl固态继电器的故障就无法被发现，成为ー个安全隐患。即使当检测系统检测到系统输出出现问题吋，也只能判断是这4个固态继电器出现了问题，而不能判断到底是哪ー个出现了问题，这样会加大系统的维护时间，从而降低系统的可维修性。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的之ー在于提供一种既能实现三取ニ输出又可以对三取ニ表决结构自检的三取ニ安全输出的表决结构。本专利技术的另一目的在于提供ー种上述三取ニ安全输出的表决结构的表决、自检方法。为实现上述目的，本专利技术的三取ニ安全输出的表决结构包括三个功能模块，第一功能模块用于接入外部设备的第一控制信号、第二控制信号和电源电压信号，并对第一控制信号和第二控制信号进行与操作；第二功能模块用于接入外部设备的第二控制信号、第三控制信号和电源电压信号，并对第二控制信号和第三控制信号进行与操作；第三功能模块用于接入外部设备的第一控制信号、第三控制信号和电源电压信号，并对第三控制信号和第一控制信号进行与操作；三个功能模块的输出端相连并输出表决电压信号；姆一功能模块的输出还引出一反馈端，自反馈端输出各自的自检信号。进ー步，所述第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号均包括第一子控制信号和第二子控制信号，当所述表决结构表决输出时，接入的第一子控制信号和第二子控制信号相同；当所述表决结构自检吋，接入的第一子控制信号和第二子控制信号相同或不同。进ー步，所述三个功能模块为三个光电继电器，每个光电继电器包括两个控制端、ー电源电压信号输入端和ー输出端，姆个光电继电器的两个控制端接入控制三个光电继电器通断的一组控制信号，三个光电继电器的输出端相连并输出表决电压信号。进ー步，姆个功能模块由第一、第二光电继电器串联而成，第一、第二光电继电器包括一控制端和ー输出端，第一光电继电器的控制端、第二光电继电器的控制端分别接入ー控制第一光电继电器和第二光电继电器通断的一控制信号，第一光电继电器的输出端前极接入所述外部设备的电源电压信号，第一光电继电器的输出端后极和第二光电继电器的输出端前极相连，姆个功能模块的第二光电继电器的输出端后极相连并输出表决电压信号。本专利技术的三取ニ安全输出的表决结构的表决方法，包括如下步骤:I)获取第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号，第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号分别包括第一子控制信号和第二子控制信号；2)对第一功能模块、第二功能模块和第三功能模块进行上电自检:利用第一控制信号的第一子控制信号和第二控制信号的第一子控制信号控制第一功能模块的通断；第二控制信号的第二子控制信号和第三控制信号的第一子控制信号控制第二功能模块的通断；第三控制信号的第二子控制信号和第一控制信号的第二子控制信号控制第三功能模块的通断； 3)向第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号输入不同的自检序列，根据第一功能模块、第二功能模块和第三功能模块的反馈端反馈的自检信号判断第一功能模块、第二功能模块和第三功能模块是否发生故障；4)自检完成后，第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号输入表决序列，并由第一功能模块、第二功能模块和第三功能模块的输出端输出表决結果。进一歩，当自检序列输出第一控制信号的第一子控制信号和第二控制信号的第一子控制信号均为高电平时，若第一功能模块的反馈端输出低电平，则判断第一功能模块发生断路；当自检序列输出第一控制信号的第一子控制信号和第二控制信号的第一子控制信号均为零电平时，若第一功能模块的反馈端输出高电平，则判断第一功能模块发生短路；当自检序列输出第二控制信号的第二子控制信号和第三控制信号的第一子控制信号均为高电平时，若第二功能模块的反馈端输出低电平，则判断第二功能模块发生断路；当自检序列输出第二控制信号的第二子控制信号和第三控制信号的第一子控制信号均为零电平时，若第二功能模块的反馈端输出高电平，则判断第二功能模块发生短路；当自检序列输出第三控制信号的第二子控制信号和第一控制信号的第二子控制信号均为高电平时，若第三功能模块的反馈端输出低电平，则判断第三功能模块发生断路；当自检序列输出第三控制信号的第二子控制信号和第一控制信号的第二子控制信号均为零电平时，若第三功能模块的反馈端输出高电平，则判断第三功能模块发生短路。本专利技术的三取ニ安全输出的表决结构及其表决方法，既能够实现三取ニ输出表决，又可以对表决结构中的元件进行短路和断路检查，可以大大提高输出系统维护的效率。附图说明图1为现有技术三取ニ安全输出的表决结构的示意图；图2为本专利技术实施例1的示意图；图3为本专利技术实施例2的示意图。具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进ー步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不是限制本专利技术的范围。实施例1如图2所不,本专利技术的三取ニ安全输出的表决结构,包括J1-J6六个光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三取二安全输出的表决结构，其特征在于，包括三个功能模块；第一功能模块用于接入外部设备的第一控制信号、第二控制信号和电源电压信号，并对第一控制信号和第二控制信号进行与操作；第二功能模块用于接入外部设备的第二控制信号、第三控制信号和电源电压信号，并对第二控制信号和第三控制信号进行与操作；第三功能模块用于接入外部设备的第一控制信号、第三控制信号和电源电压信号，并对第三控制信号和第一控制信号进行与操作；三个功能模块的输出端相连并输出表决电压信号；每一功能模块的输出还引出一反馈端，自反馈端输出各自的自检信号。

【技术特征摘要】
1.一种三取ニ安全输出的表决结构，其特征在于，包括三个功能模块； 第一功能模块用于接入外部设备的第一控制信号、第二控制信号和电源电压信号，并对第一控制信号和第二控制信号进行与操作； 第二功能模块用于接入外部设备的第二控制信号、第三控制信号和电源电压信号，并对第二控制信号和第三控制信号进行与操作； 第三功能模块用于接入外部设备的第一控制信号、第三控制信号和电源电压信号，并对第三控制信号和第一控制信号进行与操作； 三个功能模块的输出端相连并输出表决电压信号；每一功能模块的输出还引出一反馈端，自反馈端输出各自的自检信号。2.根据权利要求1所述的表决结构，其特征在于，所述第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号均包括第一子控制信号和第二子控制信号，当所述表决结构表决输出时，接入的第一子控制信号和第二子控制信号相同；当所述表决结构自检时，接入的第一子控制信号和第二子控制信号相同或不同。3.根据权利要求1所述的表决结构，其特征在于，所述三个功能模块为三个光电继电器，姆个光电继电器包括两个控制端、ー电源电压信号输入端和ー输出端，姆个光电继电器的两个控制端接入控制三个光电继电器通断的一组控制信号，三个光电继电器的输出端相连并输出表决电压信号。4.根据权利要求1所述的表决结构，其特征在于，姆个功能模块由第一、第二光电继电器串联而成，第一、第二光电继电器包括一控制端和ー输出端，第一光电继电器的控制端、第二光电继电器的控制端分别接入ー控制第一光电继电器和第二光电继电器通断的ー控制信号，第一光电继电器的输出端前极接入所述外部设备的电源电压信号，第一光电继电器的输出端后极和第二光电继电器输出端前极相连，姆个功能模块的第二光电继电器的输出端后极相连并输出表决电压信号。5.一种采用如权利要求1-4任一项所述的三取ニ安全输出的表决结构的表决方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)获取第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号，第一控制信号、第二控制信...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈寅昊，
申请(专利权)人：北京交控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：