[发明专利]一种智能化安全输入模块

说明书

一种智能化安全输入模块，包括两个相同且独立的子模块A和子模块B以及故障拒绝模块；子模块A包括第一采集模块和第一逻辑处理模块，子模块B包括第二采集模块和第二逻辑处理模块；第一逻辑处理模块和第二逻辑处理模块分别接收第一采集模块和第二采集模块发送的采集数据，且分别向第一采集模块和第二采集模块发送动态测试控制码；所述的故障拒绝模块接收第一逻辑处理模块和第二处理模块输出的动态脉冲信号。智能化的处理手段增强了系统采集控制和故障检测的手段，缩短了故障拒绝的反应时间。独立的故障拒绝电路避免了输入模块软硬件故障时，对整个系统的影响，确保了模块的故障安全导向。全面的故障检测手段，提升了故障检测覆盖率。

技术领域

本发明涉及计算机安全及技术领域，具体涉及一种智能化安全输入模块。

背景技术

安全输入模块是安全计算机系统的重要组成部分，是系统获取信息的接口，是保证系统安全可靠运行的基础。非安全输入模块仅关注采集信号的滤波、预处理、信号变换，要求输入模块工作可靠、采集准确，而不关注模块故障后的后果。安全输入模块除可靠工作、准确采集外，还要考虑模块内部构件故障时，采集值的安全导向，如对信号灯的采集，正常工作时以信息输入的不同、采集值为“红灯”或“绿灯”，在输入模块故障时，信息采集值应为“红灯”或“故障”，不应出现因电路故障将“红灯”采集为“绿灯”的情况。

安全输入模块的实现通常需要满足三个方面的要求: 物理、功能、流程上的充分独立性；故障检测和拒绝机制的有效性；对包括错误保留在内的任何软、硬件静态故障具备良好的防护作用。安全输入模块设计实现的缺陷也通常表现在上述三个方面：各子项间存在物理上或电磁耦合连接，未进行有效防护而引入外部共模干扰；故障检测覆盖不足，拒绝电路因自身失效无法保证系统有效导向安全侧；使用静态的数据采集和插入值检测方式，对软硬件的静态故障不能进行有效防护等。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种智能化安全输入模块。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种智能化安全输入模块，包括两个相同且独立的子模块A和子模块B以及故障拒绝模块；子模块A包括第一采集模块和第一逻辑处理模块，子模块B包括第二采集模块和第二逻辑处理模块；第一逻辑处理模块与第二逻辑处理模块通过隔离的同步校核通道进行通信，并分别与控制层通信；第一逻辑处理模块和第二逻辑处理模块分别接收第一采集模块和第二采集模块发送的采集数据，且分别向第一采集模块和第二采集模块发送动态测试控制码；所述的故障拒绝模块接收第一逻辑处理模块和第二处理模块输出的动态脉冲信号，用于输出对第一逻辑处理模块和第二逻辑处理模块的电源通断控制。

第一逻辑处理模块包括CPU-1子处理单元、及与其连接的第一通信驱动隔离模块、第一故障检测模块和第一采集逻辑切换控制模块；第二逻辑处理模块包括CPU-2子处理单元、及与其连接的第二通信驱动隔离模块、第二故障检测模块和第二采集逻辑切换控制模块。

所述的第一通信驱动隔离模块和第二通信驱动隔离模块分别包括网络控制器和与网络控制器连接的网络变压器； CPU-1子处理单元、CPU-2子处理单元通过 RMII接口与网络控制器连接，网络控制器连接网络变压器；CPU-1子处理单元、CPU-2子处理单元通过网络变压器隔离后与控制层进行通信，接收控制层命令并传送采集数据；同时CPU-1子处理单元和CPU-2子处理单元的CAN控制信号通过隔离CAN收发器隔离后，实现子模块间数据的校验及核对。

所述的第一故障检测模块、第二故障检测模块分别包括CPU自身检测和采用电源管理芯片对CPU 的IO供电电压、CPU核供电电压、时钟进行检测，采用LTC2991对电路电压电流进行监视，采用MAX31826芯片对温度进行检测，CPU自身检测包括RAM、FLASH、电压和时钟监视。