DE2915401A1

DE2915401A1 - Digitalrechnervorrichtung und verfahren zum pruefen ihrer funktion

Info

Publication number: DE2915401A1
Application number: DE19792915401
Authority: DE
Inventors: Michael John Joby
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1978-04-14
Filing date: 1979-04-14
Publication date: 1979-10-25
Also published as: GB2019622A; IT1119728B; GB2019622B; IT7921846A0; US4251873A; FR2423003A1

Description

Lucas Industries Limited

Great King Street

GB-Birmingham 12. April 1979

Digitalrechnervorrichtung und Verfahren zum Prüfen ihrer

!Punktion

Die Erfindung betrifft eine Digitalrechnervorriehtung und ein Verfahren zum Prüfen ihrer Funktion.

Es wird immer mehr üblich, Systeme und Prosesse mittels Digitairechnervorriehtungen zu kontrollieren. Obgleich man erwarten könnte, daß eine Fehlfunktion einer Digitalrechnervorrichtung an sich zu einer katastrophalen und damit ohne weiteres feststellbaren Verschlechterung von Daten uder Steuersignalen führt, die von der Vorrichtung geliefert werden, kann nicht angenommen werden, daß das immer so sein muß. Die Möglichkeit muß deshalb in Betracht gezogen werden, daß solche Fehlfunkt ionen zur Erzeugung von fehlerhaften Ausgangs Signalen führen, deren Displajr- oder Steuerfunktionen immer noch als Akzeptabel angesehen werden können. Es ist deshalb erforderlich, irgendwelche Mittel zum Prüfen der Punktion der Digitalrechnervorriehtung vorzusehen, damit ein Kontroll- oder Steuersystem nicht mehr auf Daten anspricht, die als Folge einer Fehlfunktion entstehen.

Es ist bekannt, Digitalrechner so zu programmieren, daß sie ihren eigenen Speicherinhalt und ihre Operationen überwachen. Ein adäquater Level dieser Art Soft\irareüber-

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wachung nimmt jedoch, mehr Rechnerzeit als die ein, die von der primären Steuerfunktion benötigt wird. Die Erfindung sieht eine selbstprüfende Digitalrechnervorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen der lunktion einer Digitalrechnervorrichtung vor, indem auf Bit-um-Bit-Basis deren Ausgang mit demjenigen einer identischen Vorrichtung verglichen wird. Bin Bit-um-Bit-Vergleich ist als eine Methode zu verstehen, bei der die PoIgebits,aus denen ein Ausgangssignal besteht, jeweils einzeln mit entsprechenden Bits eines anderen, nominell identischen Ausgangssignals verglichen werden. Ein Bit-um-Bit-Yergleich dürfte weniger Hardware als andere Arten eines Vergleichs erfordern, und damit wird die Zuverlässigkeit der Vergleichsmethode und der Vergleichseinrichtung verbessert.

Erfindungsgemäß ist eine digitale Rechnervorrichtung gekennzeichnet durch eine ersten Anordnung aus zwei identischen Digitalrechnervorrichtungen, von denen jede auf Zeitkontrollsignale anspricht und jedee Mittel zur Lieferung von AusgangsSignalen in Reihenform aufweist, wobei die Anordnung ferner Mittel zur Lieferung nominell identischer Eingangssignale zu den Vorrichtungen aufweist, ferner Mittel zur Lieferung von synchronisierten Zeitkontrollsignalen zu den Vorrichtungen und Mittel zum Vergleichen der AusgangsSignale auf Bit-um-Bit-Basis und zur Lieferung eines Signals, das fehlende Korrespondenz zwischen den AusgangsSignalen anzeigt.

Ferner ist erfindungsgemäß ein Verfahren zum Prüfen der Funktion einer ersten Digitalrechnervorrichtung vorgesehen, die auf Eingangssignale zur Lieferung von Ausgangssignalen in Reihenform anspricht,und das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Digitalrechnervorrichtung vorgesehen wird, die mit der ersten Vorrichtung identisch ist und auf die Eingangssignale anspricht,

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•und die Ausgangssignale von den Vorrichtungen auf Bitum-Bit-Basis verglichen werden.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels, angewendet auf die Kontrolle bzw. Steuerung eines Gasturbinen-Triebwerks, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:

Hg. 1 ein schematisches Bild eines !Triebwerks mit verdoppelten Steuerbahnen,

Pig, 2 eine sdi ematische Darstellung einer der Steuerbahnen aus Pig. 1,

J?ig_β 3 im größeren Detail eine Rechneranordnung, die einen !Seil von Pig. 2 bildet,

Pig. 4 eine Clockimpulse erzeugende Anordnung, die einen Seil von lig, 3 bildet, und

Pig. 5 ein Diagramm einer "Vergleichsschaltung, die einen Seil von Pig. 2 bildet.

G-emäß der Darstellung in Pig. 1 sind ein Gasturbinen-Triebwerk und seine zugehörigen Treibstoff-Regel- und Anzeigeeinrichtungen mit 10 bezeichnet. Das Triebwerk 10 spricht auf Signale von einer gewählten von zwei identischen Regel- oder Steueranordnungen 11, 12 an. Die Anordnungen 11, 12 sprechen auf Signale von einer Triebwerksleistungssoll-Regelung 13 auf auf Eingangssignale an, beispielsweise Triebwerkswellendrehzahl, Kompressorförderdruck und Triebwerkstemperaturen, um Ausgangs signale zu liefern, die Treibwstoffdosiereinrichtungen und die Positionen von Eingangsleitlamellen des Triebwerks steuern. EineWählerschaltnng 14 spricht auf eine Pehlfunktion einer der Anordnungen 11, 12 an, um den Pluß von Steuersignalen zum Triebwerk 10 von dieser Anordnung zu unterbinden und um das Triebwerk 10 unter die Steuerung der anderen der Anordnungen zu setzen.

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Wie in Pig« 2 gezeigt ist, weist die Anordnung 11 eine Recnneranordnung auf, die zwei identische Digitalrechner 16, 17 aufweist, die Mittel zur Lieferung von Ausgangssignalen in Reihenform an betreffenden Leitungen 18, 19 aufweisen. Die Anordnung 11 weist ferner eine Vergleichsschaltung 20 auf, die noch im einzelnen zu "beschreiben sein wird und die auf die Signale an den Leitungen 18, 19 anspricht. Die Signale an der Leitung 18 gehen zu einer Ausgangssignal-Aufbereitungssechaltung 21, die Speicherregister, Digital/Analog-Umsetzer und Leistungsverstärker enthalten kann und die dem Triebwerk 10 die aufbereiteten Signale zuleitet. Die Rechner 16, 17 sprechen auf Eingangssignale von einer Eingangssignal-Aufbereitungsschaltung 22 an, die Analog/Digital-TJmsetzer und Speicherregister enthalten kann. Beide Rechner 16, 17 sprechen auf Clocksignale von einer einzelne Glockimpuls-erzeugenden Anordnung 23 an, die im einzelnen in Pig. 4 dargestellt ist.

Gemäß der Darstellung in Pig. 3 weist jeder der identischa?en Rechner 16, 17 einen Mikroprocessor, einen programmierbaren Hurlesespeicher 25 und einen Preizugriffsspeicher 26 auf. Die Mjkcoprocessoren 24 sind Geräte von Texas Instruments mit der Bezeichnung S.B.P. 9900 und weisen Eingangs/Ausgangsregister auf, so daß Ausgangssignale an den betreffenden Leitungen 18, 19 in Reihenform geliefert werden. Die Mikroprocessoren 24 sprechen auch auf Reiheneingangssignale an den betreffenden Leitungen 27, 28 an. Signale an Leitungen 30 von der Eingangssignal- Auf bereits schaltung 22 (Pigo 2) werden den Eingangsleitungen 27, 28 durch eine Steuerschaltung 31 zugeleitet, die eine Anzahl von Eingangstorsehaltungen aufweist, die jeweils wahlweise durch Signale an Leitungen 32 von einem Adressregister 33 adressierbar sind. Das Register 33 selbst ist durch den Mikroproceasor 24 des Rechners 16 adressierbar. Die Eingangsleitungen 27, 28 sind gegen-

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einander durch. Puffer 34 isoliert, so daß eine Pehlfunktion in einem der Mikroperocessoren 24 den anderen der Mikroprocessoren nicht nachteilig beeinflußt. Das Register 35 kann außerdem Adresseninformation an leitungen 35 zu Ausgangstorschaltungen in der Ausgangssignal-Aufbereitungsschaltung 21 liefern.

Die Mikroprocessoren 24 sprechen auf Unterbrechungssignale von einer Vorrang-Steuerschaltung 40 an. Die schaltung 40 spricht auf Unterbrechungssignale an einer Leitung 41 vom Glockimpulsgeber 23 auf das Vorhandensein von Eingangsdatensignalen an den Leitungen 30 und auf das Vorhandensein von Eriebwerksprüf signal en an einer Anzahl von Leitungen 42 an. Die Schaltung 40 kann ein Unterbrechungsbefehlsignal an einer Leitung 43 zusammen mit Signalen an Leitungen 44 liefern, die die Art der Unterbrechung anzeigen. Die Schaltung wählt den Vorrang, in dem Signale den Processoren 24 zugeleitet werden.

Wie in Pig. 4 dargestellt ist, weist die Glockimpulsgeberanordnung 23 zwei identische kristallgesteuerte Oszillatoren 45, 46 auf, die Ausgangssignale von 6 MHz an betreffenden Leitungen 47, 48 liefern. Eine Zählervorrichtung 49 liefert an einer Leitung 50 einen Impuls, der auf jeden dritten Impuls des Signals an der Leitung 47 anspricht, das ist die frequenz des Signals an der Leitung 50, die dann 2 MHz beträgt, wobei die Impulse an der Leitung 50 Glockimpulse für die Processoren 24 liefern (I¹Xg. 3). Der Glockimpulsgeber 23 liefert ferner an einer Leitung 51 eine 2-MHz-Strobimpulskette, deren Impulse synchron mit den Glockimpulsen an der Leitung 50 sind, die aber gut innerhalb des Zeitraums der Glockimpulse an der Leitung 50 anfangen und aufhören. Der Zähler 49 liefert auch ein Signal an eine weitere Zählervorrichtung 52, die einen 100-Hz-Ausgang an der Leitung 41 zur Unterbrechnungsvorrang-Steuerschaltung

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liefert (Pig. 5). Eine weitere Zählervorrichtung 53 spricht auf das 6-MHz-Signal an der Leitung 48 an, um ein 1OO-Hz-Signal zu einer Yerzögerungsschaltung 54 zu liefern. Die vorderen Planken der verzögerten 100-Hz-Impulse von der Schaltung 54 werden dazu benutzt, die Zählervorrichtungen 52, 53 zurückzustellen. Wenn die Ausgangsfrequenzen der Oszillatoren 45, 46 genau zusammenfallen, "beträgt die Dauer der Impulse an der Leitung 41 diejenige der Verzögerung, die von der Schaltung 54 eingeführt wird. Die Signale an den Leitungen 41 liefern über die Vorrangsteuerschaltung 40 Unterbrechungssignale an die Processoren 24. Die Processoren 24 sind so programmiert, daß sie Unterbrechnungssignale mit der Dauer zuelassen, die von der Verzögerungsschaltung 54 bestimmt wird. Wenn die !Frequenz der Signale vom Oszillator 46 unter die derjenigen vom Oszillator

45 abfällt, bewirken die entstehenden zusätzlichen Verzögerungen eine Verlängerung der Dauer der Signale an der Leitung 41» und wenn diese Dauer die vom Programm zugelassene Unterbrechnungsdauer übersehreitet, liefern die entstehenden Polgen von unzulässigen Unterbrechungen eine Anzeige einer Fehlfunktion innerhalb der Olockimpulsgeberanordnung 23«

Wenn umgekehrt die frequenz der Signale vom Oszillator

46 die vom Oszillator 45 überschreitet, nimmt die Dauer der Impulse an der Leitung 41 ab, und bei einem bestimmten Differenzlevel in den Oszillatorfrequenzen verschwinden die Impulse an der Leitung 41· Das !fehlen eines Unterbrechungssignals während der zulässigen Unterbrechungsperiode kann wiederum ohne weiteres festgestellt werden. Die Dauer der von der Schaltung 54 eingeführten Verzögerung zusammen mit der zulässigen Unterbrechnungszeit, die vom Programm definiert wird, stellt damit die SeIeranz für die zulässige Differenz zwischen den !Frequenzen der Oszillatoren 45» 46 ein,

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Wie in Hg. 5 gezeigt ist, spricht die Vergleichsschaltung 20 auf die akzessiven Bits von Ausgangs Signalen an den Leitungen 18, 19 iron den betreffenden Processoren 24 an_o Diese Bits werden jeweils einzeln durch betreffende UNB-Iorsdaltungen 60, 61 unter der Steuerung der Strobimpulse an der Leitung 51 geliefert. Beide durch die Sorschaltungen geführten Signale liefern die Eingänge zu einer ausschließenden ODER-Torschaltung 62. Die Ausgänge -von den lorschaltungen 60, 62 liefern die Eingänge für eine weitere WD-Sorschaltung 63. Die lorsohaltungen 52, 63 liefern an betreffenden Leitungen 64, 65 Signale, die die Korrespondenz oder sonstiges der Bits an den Leitungen 18, 19 anzeigen. Die Anordnung ist derart, daß Korrespondenz eines Bits an der Leitung 18 mit einem Bit an der Leitung 19 bewirkt, daß die Ausgänge an den Leitungen 64, 65 sich in einem ersten logischen Zustand befinden, und Hicht-Korrespondenz bewirkt, daß sich diese Ausgänge in einem zweiten logischen Zustand befinden.

Die Steuerung der Vergleichsschaltung 20 durch die Strobsignale an der Leitung 51 stellt sicher, daß die sukzes-Tien Bits der Ausgangssignale an den Leitungen 18, 19 für Zeiträume geschleust werden, die nach der Zeit beginnen, wenn die Bits an den Leitungen 18, 19 erscheinen, die enden, ehe diese Bits verschwinden, um damit sicherzustellen, daß eine falsches Nicht-Korrespondenz signal als lolge von geringen Änderungen im Sirning zwischen den AusgangsSignalen an den Leitungen 18, 19 nicht entsteht.

Ein Zähler S6 zählt in Erwiderung auf die zweiten oder ersten logischen Zustände der Signale an der Leitung aufwärts oder abwärts. Diese Zähloperationen werden von Impulsen an einer Leitung 67 gesteuert, abgeleitet von den Strobimpulsen an der Leitung 51. Die Impulse an der

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.Leitung 67 werden mittels einer logischen Schaltung 68 abgleitet, die einen Teilungskreis 69 hat, der ein Zähler ähnlich dem Zähler 49 sein kann, der vorstehend im Zusammenhang mit I"ig. 4 beschrieben worden ist. Die Anordnung ist derart, daß der Zähler 66 in Erwiderung auf jedes zweite (Nicht-Korrespondenz-) Signal aufwärtszählt, jedoch nur in Erwiderung auf ein Untervielfaches der ersten (Korrespondena-)Signale an der Leitung 64 abwärtszählt, wobei dieses Untervielfache durch den Seilungsfaktor der Schaltung 69 bestimmt wird. Bei einem bestimmten Schwellenwert der Zählung im Zähler 66 wird ein Anzeigesignal an einer Leitung 70 geliefert. Jedes Nicht-Korrespondenz-Signal an der Leitung 64 erfordert damit mehrere Korrespondenzsignale, um den Wert im Zähler 66 auf seinen vorhergehenden Wert zurückzuführen..

Beide Anordnungen 11, 12 sind normalerweise in Betrieb, und die Wähl er schaltung Η (Fig. 1) kann von Hand mittels einer Vorrichtung 71 eingestellt werden, um ein Liefern von Steuersignalen von einer gewählten der Anordnungen 11, 12 zum Triebwerk 10 zu ermöglichen. Die Wählerschaltung 14 spricht auf Anzeigesignale an den Leitungen 70 von den Vergleicherschaltungen 20 in den betreffenden Anordnungen 11, 12 an, und verhindert, wie vorstehend beschrieben, eine Eingabe von Signalen zum Triebwerk 10 von einer Regelanordnung, die ein Fehlfunktionssignal an einer Leitung 70 liefert.

Wenn ein iehlfunktionssignal an einer Leitung 70 von einer der Anordnungen 11, 12 vorhanden ist, die derzeit das Triebwerk 10 steuert oder regelt, ermöglicht die Wählschaltung I4 auch einen Durchgang von Steuersignalen zum Triebwerk 10 von der anderen der Anordnungen. Wenn ein Fehlfunktionssignal seinen Ursprung in der nicht steuernden der Anordnungen hat, erfolgt natürlich keine

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Steueirangsilbertragung. In dem einen wie in dem anderen Pail liefert die Schaltung 14 jedoch eine 3?ehlfunktionsanzeige an einem entsprechenden Anzeigegerät am Triebwerk 10.

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Leerseite

Claims

COHAUSZ & FLORACK

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SCHUMANNSTR. 97 ■ D-4Ö00 DÜSSELDORF

Telefon: (0211)683346 Telex: 08586513 cop d

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Dipl.-Ing. W. COHAUSZ · Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dr.-Ihg., Dipl.-Wirtsch.-lng. A. GERBER · Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ

Lucas Industries Limited

Great King Street

GB-Birmingham 12. April 1979

Ansprüche

M.jDigitale Rechnervorrichtung, gekennzeichnet durch eine erste Anordnung aus zwei identischen Digitalrechnervorrichtungen, von denen jede auf Zeitkontrollsignale anspricht und jede Mittel zur Lieferung von Ausgangssignalen in Heihenform aufweist, wobei die Anordnung ferner Mittel zur Lieferung nominell identischer Eingangssignale zu den Vorrichtungen aufweist, fenrer Mittel zur Lieferung von synchronisierten Zeitkontrollsignalen zu den Vorrichtungen und Mittel zum Vergleichen der Ausgangssignale auf Bit-um-Bit-Basis und zur Lieferung eines Signals, das fehlende Korrespondenz zwischen den AusgangsSignalen anzeigt.

2» Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zum Vergleichen der Ausgangssignale Mittel zum Zählen in einem ersten Sinn mit einer ersten Geschwindigkeit in Erwiderung auf !fichtkorrespondenz zwischen den Ausgangs Signalen aufweisen, wobei die Mittel zum Zählen Mittel zur Lieferung des anzeigenden Signals aufweisen, wenn die Zählung im ersten Sinn einen Sollwert erreicht.

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Wa/xi - 2 -

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3 ο Vorrichtung nacli Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zum Zählen so betreibbar sind, daß in einem zweiten Sinn mit einer zweiten, langsameren Geschwindigkeit in Erwiderung auf Korrespondenz zwischen den Ausgangssignalen gezähtl wird.

4. "Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß Mittel zum Schleusen Ton sukzessiven Bits der Ausgangssignale zu den Mitteln zum Vergleichen für Zeiträume vorgesehen sind, die beginnen, nachdem die betreffenden Bits in den Ausgangssignalen erschienen sind, und die enden, ehe die betreffenden Bits aus den AusgangsSignalen verschwinden.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Lieferung der Zeitkontrollsignale zwei Oszillatoren zur Lieferung pulsierender Ausgänge nominell identischer !Frequenzen, auf die Ausgangsimpulse eines der Oszillatoren ansprechende Mittel zur Erzeugung von Unterbrechungssignalen und Verzögerungsmittel zum Rückstellen der Mittel zur Erzeugung der Unterbrechnungssignale aufweisen, derart, daß die Dauer der ünterbrechBungssignale jeweils von Korrespondenz zwischen den Ausgangsfrequenzen abhängig ist, wobei die Vorrichtung auf nicht akzeptable Dauer der Unterbrechungssignale ansprechende Mittel zur Lieferung einer Fehlfunktionsanzeige aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» gekennzeichnet durch eine zweite Anordnung, die der ersten Anordnung entspricht, und einen Wählerkreis, der auf das anzeigende Signal von einer der Anordnungen anspricht, derart, daß die Zuleitung von Ausgangssignalen von der einen Anordnung zu einer Außenvorrichtung verhindert wird und daß ein Passieren von Aus-

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gangs signal en von der anderen der Anordnungen zu der Außenvorrichtung bewirkt wird.

7· Verfahren zum Prüfen der iunktion einer ersten Digitalrecnnervorrichtung, die auf Eingangssignale zur Lieferung von Ausgangssignalen in Reihenform anspricht, dadurch gekennzeich net, daß eine zweite Digitalrechnervorrichtung vorgesehen wird, die mit der ersten Vorrichtung identisch ist und auf die Eingangssignale anspricht, und die Ausgangssignale von den Vorrichtungen auf Bit-um-Bit-Basis verglichen werden.

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