[发明专利]一种静态方式下三取二安全输出的表决结构及其表决方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机系统故障保护技术领域，具体涉及一种静态方式下三取二安全输出的表决结构及其表决方法。

背景技术

可靠性和安全性是计算机系统在轨道交通、航空以及石化电力等领域关键监控系统的应用中最基本和最重要的性能要求。可靠性要求保证计算机系统能够长期无故障运行；但由于任何计算机系统不可能不出现故障，安全性要求则保证了系统在任何部分出现故障情况下都能导向安全，亦即系统故障产生的后果不会导致人员和财产的重大损失。故障-安全计算机系统就是针对这种应用而设计的；故障-安全计算机系统中保证其可靠性和安全性的关键部分之一是系统的安全输出模块。

故障-安全计算机系统的安全输出模块在硬件结构上分有热备模式、二乘二取二表决模式和三取二表决模式。单独的热备模式难以满足高可靠性和高安全性指标要求；二乘二取二表决模式和三取二表决模式各有特点，应用于不同要求的场合，二乘二取二表决模式在结构上和切换控制方面相对要复杂一些；三取二表决模式通过两两相互比较表决输出从而保证系统的安全性，同时由于采用的是容错方式，可以降级为二取二表决模式，使安全输出模块更加可靠。

安全输出模块在输出控制信号形式上分有静态和动态两种方式，动态方式输出的信号为动态脉冲，经动态/静态硬件转换电路转换为直流电压输出。

动态方式下的三取二表决模式结构具有自身的故障-安全特点，但电路结构复杂，器件多，制约了其可靠性，作为产品成本也相对较高。

发明内容

本发明提供了一种静态方式下三取二安全输出的表决结构及其表决方法，克服了现有技术的安全输出表决结构所存在的上述技术缺陷，在满足相同等级的安全性能外，具有更高的可靠性，电路结构简单，成本较低。

一种静态方式下三取二安全输出的表决结构，包括两个二极管和四个可控开关；其中，第一二极管的阳极与第一可控开关的控制端相连并接收外部设备提供的第一静态控制信号，第一可控开关的输入端与第二可控开关的输入端相连并接收外部设备提供电源电压信号，第二可控开关的控制端接收外部设备提供的第二静态控制信号，第一可控开关的输出端与第三可控开关的输入端相连，第二可控开关的输出端与第四可控开关的输入端相连，第一二极管的阴极与第二二极管的阴极和第四可控开关的控制端相连，第三可控开关的控制端与第二二极管的阳极相连并接收外部设备提供的第三静态控制信号，第三可控开关的输出端与第四可控开关的输出端相连并输出表决电压信号。

优选的技术方案中，所述的可控开关为固态继电器；其控制端与输入输出端分离，安全可靠性高。

优选的技术方案中，本发明的表决结构还包括三个光电耦合器，所述的光电耦合器接收所述的表决电压信号并输出回检信号；供三组静态控制信号回检，从而检测表决结构是否存在故障，以及时作出相应的安全举措。

一种静态方式下三取二安全输出的表决方法，包括如下步骤：

(1)获取第一静态控制信号、第二静态控制信号、第三静态控制信号和电源电压信号；对第一静态控制信号和第三静态控制信号进行或逻辑运算，得到静态逻辑控制信号；

(2)利用所述的第一静态控制信号和第二静态控制信号分别控制第一可控开关和第二可控开关的通断；

若第一静态控制信号和第二静态控制信号均为高电平，第一可控开关和第二可控开关均导通接收所述的电源电压信号，并输出电源电压信号；

若第一静态控制信号和第二静态控制信号均为零电平，第一可控开关和第二可控开关均关断并输出零电平信号；

若第一静态控制信号为零电平，第二静态控制信号为高电平，第一可控开关关断并输出零电平信号，第二可控开关导通接收所述的电源电压信号，并输出电源电压信号；

若第一静态控制信号为高电平，第二静态控制信号为零电平，第一可控开关导通接收所述的电源电压信号，并输出电源电压信号，第二可控开关关断并输出零电平信号；

(3)利用所述的第三静态控制信号和静态逻辑控制信号分别控制第三可控开关和第四可控开关的通断；

若第三静态控制信号和静态逻辑控制信号均为高电平，第三可控开关和第四可控开关均导通分别接收第一可控开关和第二可控开关输出的信号，并分别输出第一可控开关和第二可控开关输出的信号；

若第三静态控制信号和静态逻辑控制信号均为零电平，第三可控开关和第四可控开关均关断并输出零电平信号；

若第三静态控制信号为零电平，静态逻辑控制信号为高电平，第三可控开关关断并输出零电平信号，第四可控开关导通接收第二可控开关输出的信号，并输出第二可控开关输出的信号；