專(zhuān)利名稱(chēng)：一種三重指令同步執(zhí)行的實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信息技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種信息處理技術(shù)的控制方法，具體地說(shuō)，涉及一 種三重指令同步執(zhí)行的實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
容錯(cuò)型控制系統(tǒng)是石油、化工、電力、冶金等流程工業(yè)的核心安全部件之一。主要 應(yīng)用于緊急停機(jī)系統(tǒng)、安全聯(lián)鎖系統(tǒng)等關(guān)鍵應(yīng)用。目前，國(guó)內(nèi)在工業(yè)過(guò)程安全保護(hù)系統(tǒng)控制 方面的研究、技術(shù)創(chuàng)新還處于消化吸收技術(shù)階段，還沒(méi)有完全自主產(chǎn)權(quán)的容錯(cuò)控制器，仍然 只能大量依賴(lài)于進(jìn)口，所以，開(kāi)發(fā)具有完善容錯(cuò)功能的安全型控制器是實(shí)現(xiàn)流程工業(yè)自動(dòng) 化裝置國(guó)產(chǎn)化的迫切需要，對(duì)保障這些與國(guó)民經(jīng)濟(jì)休戚相關(guān)的重大裝備的安全運(yùn)行具有明 顯的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種三重指令同步執(zhí)行的實(shí)現(xiàn)方法，具有容錯(cuò)性，保證了 系統(tǒng)的可靠性。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明所采用的解決方案是一種三重指令同步執(zhí)行的實(shí)現(xiàn)方法，其包括如下步驟第一步，將系統(tǒng)的輸入信號(hào)隔成三路分別進(jìn)入第一數(shù)據(jù)處理單元、第二數(shù)據(jù)處理 單元、第三數(shù)據(jù)處理單元；第二步，在每個(gè)掃描周期內(nèi)，三個(gè)數(shù)據(jù)處理單元分別同步對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行指令控 制，各數(shù)據(jù)處理單元同步進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算；第三步，將各數(shù)據(jù)處理單元數(shù)據(jù)計(jì)算的信息分別記錄在對(duì)應(yīng)的三個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū) 中，保證數(shù)據(jù)的同步映射，當(dāng)數(shù)據(jù)處理單元發(fā)生故障時(shí)，數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)將恢復(fù)到數(shù)據(jù)處 理單元；第四步，數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)輸入到表決邏輯單元，在表決邏輯單元中，對(duì)數(shù)據(jù)緩 沖區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)指令的同步執(zhí)行控制，表決出有效的數(shù)據(jù)，以確保故障時(shí)，選擇 正確的數(shù)據(jù)通道；第五步，系統(tǒng)還設(shè)置了監(jiān)視單元，在每個(gè)掃描周期，保證三個(gè)數(shù)據(jù)處理單元同步工 作，三個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和表決邏輯單元正常運(yùn)行，如果有異常，監(jiān)視單元?jiǎng)t即刻將同步信號(hào)發(fā) 送給表決邏輯單元，使系統(tǒng)恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)；第六步，三個(gè)數(shù)據(jù)處理單元和表決邏輯單元的信號(hào)輸送到多路開(kāi)關(guān)，多路開(kāi)關(guān)根 據(jù)表決邏輯單元給出的判斷，來(lái)決定輸出哪個(gè)信號(hào)到擴(kuò)展總線上。進(jìn)一步，三個(gè)數(shù)據(jù)處理單元處于各自獨(dú)立的位置，每個(gè)數(shù)據(jù)處理單元具有獨(dú)立的 通訊通道，分別有各自的主處理單元，互不干擾。指令的同步執(zhí)行控制是指在每個(gè)掃描周期結(jié)束時(shí)，表決邏輯單元對(duì)三個(gè)數(shù)據(jù)緩 沖區(qū)的控制信號(hào)進(jìn)行判斷，如果三個(gè)信號(hào)一致，則進(jìn)入下一個(gè)掃描周期；如果不一致，則進(jìn)
3行判斷，輸入正確的結(jié)果，然后才進(jìn)入下一掃描周期，以保證三重指令的同步執(zhí)行，信息完 全一致。其中，每個(gè)掃描周期內(nèi)，主要完成對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)識(shí)信號(hào)的同步，中斷處理、定時(shí) 器、數(shù)據(jù)輸出。本發(fā)明的三重指令同步執(zhí)行的實(shí)現(xiàn)方法，是針對(duì)一種容錯(cuò)型控制器設(shè)計(jì)的冗余容 錯(cuò)方法。在時(shí)間同步的控制下，將輸入信號(hào)隔成三路分別在在三個(gè)數(shù)據(jù)處理單元上分別做 指令控制，采用三個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，保證了數(shù)據(jù)輸入/輸出的同步映射，完成三個(gè)通道之間的 數(shù)據(jù)同步計(jì)算，保證了三重指令的同步執(zhí)行，以及時(shí)鐘和數(shù)據(jù)的同步性，確保了系統(tǒng)的可靠 性。本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用表明，可以實(shí)現(xiàn)三重指令的同步執(zhí)行，并當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)表 決邏輯單元，輸出正確的信號(hào)。由于采用了上述方案，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)了從輸入信號(hào)開(kāi) 始，經(jīng)數(shù)據(jù)處理單元到信號(hào)的輸出，完全三重化。輸入/輸出模型有三個(gè)獨(dú)立的分電路，輸 入模型的每個(gè)分電路讀入過(guò)程數(shù)據(jù)，并將此信息送到各個(gè)數(shù)據(jù)處理單元，每掃描一次，三個(gè) 數(shù)據(jù)處理單元的主處理器與其相鄰的兩個(gè)數(shù)據(jù)處理單元的主處理器進(jìn)行通訊，達(dá)到同步。


圖1為三重指令同步執(zhí)行的實(shí)現(xiàn)過(guò)程示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。本發(fā)明是為研發(fā)容錯(cuò)控制器提供的一種三重指令同步執(zhí)行方法，在每個(gè)掃描周期 內(nèi)，保證時(shí)間同步，在三個(gè)數(shù)據(jù)處理單元上分別做指令控制和數(shù)據(jù)計(jì)算，采用輸入/輸出數(shù) 據(jù)的同步映射，保證了存儲(chǔ)器的一致性，完成三個(gè)通道之間的數(shù)據(jù)同步計(jì)算、通訊、時(shí)鐘同 步的運(yùn)行過(guò)程，保證了三重指令的同步執(zhí)行，確保了系統(tǒng)的可靠性。采用本發(fā)明所述的三重指令同步執(zhí)行方法，實(shí)現(xiàn)了從輸入信號(hào)開(kāi)始，經(jīng)數(shù)據(jù)處理 單元到信號(hào)的輸出，完全三重化。輸入/輸出模型有三個(gè)獨(dú)立的分電路，輸入模型的每個(gè)分 電路讀入過(guò)程數(shù)據(jù)，并將此信息送到各個(gè)數(shù)據(jù)處理單元，每掃描一次，三個(gè)主處理器與其相 鄰的兩個(gè)處理器進(jìn)行通訊，達(dá)到同步。同時(shí)表決邏輯單元可對(duì)其輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行表決，對(duì)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并把模擬輸 入數(shù)據(jù)復(fù)制后送到每個(gè)數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元執(zhí)行各種數(shù)據(jù)計(jì)算，并算出輸出值送 到各輸出模塊。針對(duì)一個(gè)具體的實(shí)施例，本發(fā)明的實(shí)施步驟如下第一步，首先，參照附圖1，系統(tǒng)上電，引入系統(tǒng)輸入信號(hào)，將輸入信號(hào)隔成三路分 別進(jìn)入第一數(shù)據(jù)處理單元、第二數(shù)據(jù)處理單元、第三數(shù)據(jù)處理單元；三個(gè)數(shù)據(jù)處理單元處于 各自獨(dú)立的位置，每個(gè)數(shù)據(jù)處理單元具有獨(dú)立的通訊通道，分別有各自的主處理單元，互不 干擾。第二步，容錯(cuò)控制器正常運(yùn)行情況下，在每個(gè)掃描周期內(nèi)，三個(gè)數(shù)據(jù)處理單元分別 同步對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行指令控制，各數(shù)據(jù)處理單元同步進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算；本實(shí)施例中，假設(shè)第一個(gè)數(shù)據(jù)處理單元的信號(hào)發(fā)生故障，則在這個(gè)掃描周期內(nèi)，計(jì) 算的結(jié)果與第二數(shù)據(jù)處理單元和第三數(shù)據(jù)處理單元計(jì)算的結(jié)果不一致；
指令的同步執(zhí)行控制是指在每個(gè)掃描周期結(jié)束時(shí)，表決邏輯單元對(duì)三個(gè)數(shù)據(jù)緩 沖區(qū)的控制信號(hào)進(jìn)行判斷，如果三個(gè)信號(hào)一致，則進(jìn)入下一個(gè)掃描周期；如果不一致，則進(jìn) 行判斷，輸入正確的結(jié)果，然后才進(jìn)入下一掃描周期，以保證三重指令的同步執(zhí)行，信息完 全一致。其中，每個(gè)掃描周期內(nèi)，主要完成對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)識(shí)信號(hào)的同步，中斷處理、定時(shí) 器、數(shù)據(jù)輸出。第三步，將各數(shù)據(jù)處理單元數(shù)據(jù)計(jì)算的信息分別記錄在對(duì)應(yīng)的三個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū) 中，保證數(shù)據(jù)的同步映射。保存在緩沖區(qū)中的第一數(shù)據(jù)處理單元的計(jì)算結(jié)果與另外兩個(gè)數(shù) 據(jù)處理單元不一致，則表明第一數(shù)據(jù)處理單元有故障，故障可能是程序跑飛、死機(jī)或輸入信 號(hào)錯(cuò)誤等；第四步，數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)輸入到表決邏輯單元，在表決邏輯單元中，對(duì)數(shù)據(jù)緩 沖區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)指令的同步執(zhí)行控制，表決出有效的數(shù)據(jù)，以確保故障時(shí)，選擇 正確的數(shù)據(jù)通道；在表決邏輯單元中，對(duì)第一數(shù)據(jù)處理單元、第二數(shù)據(jù)處理單元、第三數(shù)據(jù) 處理單元的計(jì)算信息進(jìn)行表決比較，由于第一數(shù)據(jù)處理單元有故障，則不輸出第一數(shù)據(jù)處 理單元的信息，將第二數(shù)據(jù)處理單元的緩沖區(qū)信息覆蓋到第一數(shù)據(jù)處理單元的緩沖區(qū)中， 如果是硬件故障，則重新啟動(dòng)第一數(shù)據(jù)處理單元，這樣可以實(shí)現(xiàn)，如果有一路信號(hào)發(fā)生故障 時(shí)，另外兩路信號(hào)可以對(duì)其進(jìn)行故障恢復(fù)。第五步，系統(tǒng)還設(shè)置了監(jiān)視單元，在每個(gè)掃描周期，保證三個(gè)數(shù)據(jù)處理單元同步工 作，三個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和表決邏輯單元正常運(yùn)行，如果有異常，監(jiān)視單元?jiǎng)t即刻將同步信號(hào)發(fā) 送給表決邏輯單元，使系統(tǒng)恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)；第六步，三個(gè)數(shù)據(jù)處理單元和表決邏輯單元的信號(hào)輸送到多路開(kāi)關(guān)，多路開(kāi)關(guān)根 據(jù)表決邏輯單元給出的判斷，來(lái)決定輸出哪個(gè)信號(hào)到擴(kuò)展總線上。上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā) 明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的 一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施 例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對(duì)于本發(fā)明做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種三重指令同步執(zhí)行的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于其包括如下步驟第一步，將系統(tǒng)的輸入信號(hào)隔成三路分別進(jìn)入第一數(shù)據(jù)處理單元、第二數(shù)據(jù)處理單元、第三數(shù)據(jù)處理單元；第二步，在每個(gè)掃描周期內(nèi)，三個(gè)數(shù)據(jù)處理單元分別同步對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行指令控制，各數(shù)據(jù)處理單元同步進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算；第三步，將各數(shù)據(jù)處理單元數(shù)據(jù)計(jì)算的信息分別記錄在對(duì)應(yīng)的三個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，保證數(shù)據(jù)的同步映射，當(dāng)數(shù)據(jù)處理單元發(fā)生故障時(shí)，數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)將恢復(fù)到數(shù)據(jù)處理單元；第四步，數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)輸入到表決邏輯單元，在表決邏輯單元中，對(duì)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)指令的同步執(zhí)行控制，表決出有效的數(shù)據(jù)，以確保故障時(shí)，選擇正確的數(shù)據(jù)通道；第五步，系統(tǒng)還設(shè)置了監(jiān)視單元，在每個(gè)掃描周期，保證三個(gè)數(shù)據(jù)處理單元同步工作，三個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和表決邏輯單元正常運(yùn)行，如果有異常，監(jiān)視單元?jiǎng)t即刻將同步信號(hào)發(fā)送給表決邏輯單元，使系統(tǒng)恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)；第六步，三個(gè)數(shù)據(jù)處理單元和表決邏輯單元的信號(hào)輸送到多路開(kāi)關(guān)，多路開(kāi)關(guān)根據(jù)表決邏輯單元給出的判斷，來(lái)決定輸出哪個(gè)信號(hào)到擴(kuò)展總線上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三重指令同步執(zhí)行的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于三個(gè)數(shù)據(jù)處理 單元處于各自獨(dú)立的位置，每個(gè)數(shù)據(jù)處理單元具有獨(dú)立的通訊通道，分別有各自的主處理 單元，互不干擾。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三重指令同步執(zhí)行的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于指令的同步執(zhí) 行控制是指在每個(gè)掃描周期結(jié)束時(shí)，表決邏輯單元對(duì)三個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的控制信號(hào)進(jìn)行判 斷，如果三個(gè)信號(hào)一致，則進(jìn)入下一個(gè)掃描周期；如果不一致，則進(jìn)行判斷，輸入正確的結(jié) 果，然后才進(jìn)入下一掃描周期，以保證三重指令的同步執(zhí)行，信息完全一致。其中，每個(gè)掃描 周期內(nèi)，主要完成對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)識(shí)信號(hào)的同步，中斷處理、定時(shí)器、數(shù)據(jù)輸出。
全文摘要
一種三重指令同步執(zhí)行的實(shí)現(xiàn)方法，系統(tǒng)輸入信號(hào)隔成三路分別進(jìn)入數(shù)據(jù)處理單元，三個(gè)數(shù)據(jù)處理單元分別同步對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行指令控制及數(shù)據(jù)計(jì)算；計(jì)算信息分別記錄在三個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，當(dāng)數(shù)據(jù)處理單元發(fā)生故障，緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)恢復(fù)到數(shù)據(jù)處理單元；緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)輸入到表決邏輯單元并進(jìn)行比較，表決出有效數(shù)據(jù)；監(jiān)視單元在每個(gè)掃描周期，保證數(shù)據(jù)處理單元同步工作，緩沖區(qū)和表決邏輯單元正常運(yùn)行；數(shù)據(jù)處理單元和表決邏輯單元的信號(hào)輸送到多路開(kāi)關(guān)，根據(jù)表決邏輯單元給出的判斷輸出信號(hào)到擴(kuò)展總線上。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了容錯(cuò)型控制器的三重指令同步執(zhí)行，完成三個(gè)通道的數(shù)據(jù)同步計(jì)算、通訊、時(shí)鐘同步的算法解釋和運(yùn)行過(guò)程，確保了系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號(hào)G06F11/18GK101944053SQ200910054459
公開(kāi)日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2009年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月7日
發(fā)明者吳勝昔, 孟祥龍, 張劍, 李揚(yáng), 鄭玉鑫, 陳志華 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)