Будем предполагать, что все устройства ПТК функционируют в соответствии с принципами работы ПК. Это, в частности, означает, что все программы для ВС, ЛС, ПК и т. д. работают по постоянному циклу с аппаратным контролем длительности выполнения программ; кроме того, помимо прикладных вычислений они обязательно содержат диагностические процедуры, благодаря чему в каждом модуле устройства вырабатывается признак исправности q (q=1, если неисправности не обнаружены, q=0 в противном случае).
В ПК и других устройствах при возникновении признака неисправности (q=0) предусмотрена возможность реализовать разные «стратегии», или линии поведения. Представляет интерес случай, когда в ПК имеются специальные аппаратные средства отключения питания выходных цепей (как правило, силовых), по которым он управляет ИМ. Такие возможности, кроме того, позволяют достаточно просто строить развитые схемы динамического резервирования - дублирования, троирования, учетверения ПК, объединяя их одноименные выходы и обеспечивая тем самым принцип работы системы «до последнего канала».
На рисунке 2 изображены схемы дублирования и троирования ПК. Рассмотрим случай, когда эти схемы функционируют по принципу «master-slave» (ведущий-ведомый). Суть этого, в общем-то, известного принципа состоит в том, что на входные цепи управления ИМ выдает управляющие сигналы тот ПК, который в данный момент имеет статус «Master», в то время как ПК «Slave» блокируют выдачу управляющих сигналов на свои выходные цепи (например, отключением питания этих цепей).
RS-232C
а) б)
Рисунок 2 - Схемы дублирования (а) и троирования (б) ПК.
Таким образом, на i-ый ИМ поступает управляющий сигнал , где - одноименные выходные сигналы контроллеров ПК1 и ПК2. Операция «Дизъюнкция» реализуется проводным «ИЛИ».
Статус обоих ПК может устанавливаться либо вышестоящим устройством в структуре ПТК (см. рисунок 1), либо под влиянием сигналов q1 и q2, вырабатываемых соответственно в ПК1 и ПК2. В последнем случае необходимо обеспечить смену статуса ПК, при этом в соответствии со сказанным должны быть обесточены выходные цепи неисправного ПК.
Обозначим через S1 статус ПК1, тогда если последний имеет статус «Master», то S1 =1, если – «Slave», то S1=0.
Очевидно, что оба ПК должны обмениваться между собой признаками как статуса (S1, S2), так и исправности (q1, q2). Этот обмен может быть реализован либо через дополнительные входы-выходы ПК, либо через последовательный канал, например, RS-232C, либо через оба одновременно. Статус ПК1 определяется путем вычисления в нем выражения
,
где - сигнал установки статуса ПК1 вышестоящим устройством.
Аналогично статус ПК2 определяется как
.
Таким образом, питание силовых выходных цепей ПК1 должно осуществляться только в случае q1=1 и S1=1, т. е. при q1S1=1, аналогично для ПК2.
Если Ai – управляющий сигнал i-го ИМ в нерезервированном ПК, то в дублированном ПК
.
Кроме того, для правильного функционирования пары ПК1 и ПК2 требуется их «алгоритмическая синхронизация», суть которой состоит в следующем. Прикладная программа, реализуемая в обоих ПК, разработана в соответствии с заданным технологом алгоритмом управления объектом. В общем случае этот алгоритм последовательный, т. е. является алгоритмом с «памятью». В случае, когда один из ПК (например, после ремонта) включается в дублированную схему, необходимо согласовать их алгоритмически. Это достигается тем, что ПК, работающий как «Master», должен посылать в ПК «Slave» информацию о состоянии (шаге, этапе) алгоритма управления. Обозначим эту информацию через yi. Таким образом, ПК1 посылает в каждом цикле тройку (y1, S1, q1), соответственно ПК2 – тройку (y2, S2, q2).
Аналогично организуется работа троированного ПК. В отличие от предыдущего здесь возможны варианты смены статусов ПК: например, от ПК1, имевшего статус «Master», этот статус при q1=0 может перейти как к ПК2, так и к ПК3. Поэтому условимся, что смена статуса «Master» осуществляется в последовательности .
Таким образом, в ПК1, ПК2 и ПК3 должны вычисляться соответственно:
;
;
.
При этом троированный ПК выдает сигнал
.
Все сказанное может быть распространено на случай учетверенного ПК.
Простота аппаратной реализации выходного сигнала ai (проводное «ИЛИ») – важное достоинство рассмотренного принципа реализации «master-slave». Минимальный обмен информацией между ПК – второе достоинство этой реализации.
Обозначим схему функционирования дублированной структуры ПК через (1Ú2).