Brevet FR2502806A1 — publié le 19821001

L'invention concerne un dispositif de commutation pour l'automatisation de processus au moyen d'un système de traitement de l'information à structure hiérarchique. Le dispositif de commutation conforme à ltinvention est utilisable dans les domaines qui exigent une sécurité et une fiabilité élevées. On connalt un dispositif de commutation (demande de brevet allemand 21 084 96), dans lequel trois calculateurs travaillent parallèlement. Ils travaillent sur un disposi- tif de surveillance et de sortie qui fonctionne suivant le principe de la décision majoritaire et, dans le cas d'un dérangement, arrête le calculateur en dérangement. Un cal- culateur est considéré comme étant en dérangement quand le taux d'erreurs en bits sur une sortie dépasse un certain seuil. Pour la surveillance du circuit de contrôle et des comparateurs, on fait intentionnellement délivrer par le calculateur à intervalles réguliers des données fausses. Un pareil dispositif de commutation a le défaut que, dans le cas d'une structure hiérarchique, des erreurs qui sont dans les conducteurs collecteurs ne sont pas décelées. On connalt de plus un système à plusieurs calcula- teurs pour la commande de moyens de transports liés à des tracés de voies de communication (demande de brevet allemand 27 259 22), dans lequel tous les calculateurs traitent de manière asynchrone la mème information, les informations résultantes étant comparées entre elles, pour le contrôle d'erreurs, seulement à la fin d'un cycle de calcul. Pour que le fonctionnement asynchrone soit garanti, les informa- tions sont dirigées sur les différents calculateurs avec un décalage dans le temps. Les données délivrées par les différents calculateurs sont contrôlées au moyen d'un dis- positif de comparaison et de connexion. La comparaison n'est faite que quand la majorité des calculateurs est arri- vée à un résultat. Ceci est exécuté par un circuit logique dont la structure n'est pas redondante, de sorte que des erreurs qui peuvent se produire à l'intérieur de ce circuit logique ne sont pas décelées. Un autre inconvénient de ces deux solutions est qu'une fiabilité très élevée est exigée des dispositifs de surveillance et de sortie, cependant que la transmission de l'information après les dispositifs de surveillance et de sortie a lieu sur un canal. L'invention vise à augmenter la sécurité et la fia- bilité d'un système à structure hiérarchique pour le trai- tement de l'information. L'invention a pour objet de développer un disposi- tif de commutation destiné à tolérer des erreurs simples et multiples dans différentes structures de calculateurs "m de n" d'un niveau et des erreurs multiples dans dif- férents niveaux d'un système à structure hiérarchique pour le traitement de l'information, cependant que les erreurs multiples qui ne sont pas tolérées peuvent être décelées. 13 La transmission des données entre les différents niveaux est comprise dans la décision majoritaire. Cela est obtenu suivant l'invention par le fait qu'à l'entrée de chaque unité de calculateurs, il est dis- posé une unité d'entrée et de sortie, composée d'un dispo- sitif de décision "m de n" et de deux aiguillages, la sor- tie unidirectionnelle du deuxième aiguillage étant reliée à l'entrée unidirectionnelle du premier aiguillage, cepen- dant qu'aux entrées de commande du premier et du deuxième aiguillage sont appliqués des signaux de commande d'un calculateur subordonné et/ou d'un premier calculateur hié- rarchiquement supérieur et que, dans le flux des données allant du calculateur supérieur au calculateur subordonné, l'entrée et la sortie bidirectionnelles du premier aig:il- lage sont reliées au conducteur collecteur bidirectionnel du premier calculateur supérieur et que la sortie unidi- rectionnelle du premier aiguillage est reliée à la première entrée du dispositif de décision "m de n", aux autres en- trées duquel les conducteurs collecteurs bidirectionnels des autres calculateurs supérieurs sont connectés, cepen- dant que la sortie du dispositif de décision "m de n"' est reliée à l'entrée unidirectionnelle du deuxième aiguillage, dont l'entrée et la sortie bidirectionnelles sont connec- tées au conducteur collecteur bidirectionnel d'un calcula- teur subordonné, alors que, dans le flux des données allant du calculateur subordonné au calculateur supérieur, l'en- trée et la sortie bidirectionnelles du premier aiguillage sont reliées au conducteur collecteur bidirectionnel du premier calculateur subordonné et que la sortie unidirec- tionnelle du premier aiguillage est reliée à la première entrée du dispositif de décision "m de n", aux autres en- trées duquel sont connectés les conducteurs collecteurs bidirectionnels des autres calculateurs subordonnés et que la sortie du dispositif de décision "m de n" est reliée à l'entrée unidirectionnelle du deuxième aiguillage, dont l'entrée et la sortie bidirectionnelles sont raccordées au conducteur directeur bidirectionnel d'un calculateur hié- rarchiquement supérieur. Dans un autre agencement de la solution conforme à l'invention, le dispositif de décision 'm de nu est consti- tué soit par une mémoire fixe soit par un multiplexeur soit par des zones logiques progra aables. A condition qu'aux sorties des dispositifs de déci- sion "m de nu disposés directement sur les trois conducteurs collecteurs aucune information fausse ne soit émise si, suivant le programme, aucune introduction d'information n'est nécessaire par lintermédiaire des conducteurs collec- teurs redondants, le premier aiguillage peut être supprimé. On expliquera l'invention plus en détail à l'aide d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limi- tatif et représenté au dessin annexé. La fig. 1 représente un schéma de principe des uni- tés d'entrée et de sortie pour les différents calculateurs. La fig. 2 représente un schéma de principe avec trois calculateurs par unité. L'installation d'automatisation est construite hié- rarchiquement. Aux calculateurs de zones 7.1.1 à 7.n.3. est attribuée une zone fermée de l'installation technologique, pendant que le calculateur pilote 5.1 à 5.3 délivre des instructions de commande, qui sont traitées d'une manière détaillée dans les calculateurs de zones 7.1.1 à 7.n.3 pour donner des signaux de commande destinés aux différents groupes technologiques. En sens inverse, des informations vont des groupes technologiques (signaux en retour) aux calculateurs de zones; elles y sont prises en compte pen- dant la suite du traitement du programme et elles sont transmises le plus souvent sous forme comprimée aux calcu- lateurs pilotes 5.1 à 5.3. Il est alors possible que des informations individuelles provenant du processus soient dirigées directement sur les calculateurs pilotes 5.1 à 5.3 sans passer par les calculateurs de zones 7.1.1 à 7.n.3. Pour que la sécurité et la disponibilité soient renforcées, chaque calculateur est présent trois fois dans l'exemple donné. Ces trois calculateurs solidaires traitent chaque fois les mimes algorithmes, les versions de programme pou- vant étre traitées différemment et être aussi décalées dans le temps. Pour la liaison entre les différents niveaux de calculateurs il est prévu des conducteurs collecteurs bidirectionnels. Par l'intermédiaire de ces conducteurs collecteurs, qui sont composés de conducteurs d'adresses, de commandes et de données, la communication entre les uni- tés à 3 calculateurs d'un niveau peut aussi s'établir. Dans le cas d'une très haute densité de données sur les conduc- tours collecteurs, le trafic entre les unités de calcula- teurs d'un niveau peut se faire aussi par des liaisons séparées, qui sont raccordées par l'intermédiaire de canaux d'entrée et de sortie. L'harmonisation nécessaire des trois calculateurs d'une unité entre eux est assurée par l'inter- médiaire des conducteurs collecteurs ou de conducteurs séparés, qui ne sont pas représentés sur la fig. 2 pour ne pas l'encombrer. A la différence de la fig. 2 on peut pré- voir aussi plus d'une unité de calculateurs pilotes, ces unités travaillant alors également sur les conducteurs col- lecteurs de pilotage et de conduite, cependant que la com- mande des conducteurs collecteurs (SELS) 6.5.1 à 6.7-n.3 ou les calculateurs eux-mêmes doivent coordonner l'ensemble du trafic des données entre tous les calculateurs raccor- dés au conducteur collecteur correspondant. Les conduc- teurs collecteurs de conduite établissent, à l'intérieur de la hiérarchie, les liaisons entre les unités traitant les informations et les unités de conduite et de visuali- sation, qui sont composées par exemple d'écrans, de cla- viers, etc. et établissent la communication avec le per- sonnel de conduite. A partir du niveau inférieur de la hié- rarchie, la liaison s'établit avec les éléments du proces- sus par l'intermédiaire des conducteurs collecteurs de sor- tie, cependant qu'à chaque zone technologique il est attri- bué un triple système de conducteurs collecteurs de sortie travaillant indépendamment les uns des autres, par l'inter- médiaire duquel les signaux de réglage du processus sont émis par les calculateurs de zones 7.1.1 à 7.n.3 et les signaux en retour de processus sont reçus. La liaison entre les conducteurs collecteurs et les différents calculateurs se fait par l'intermédiaire d'uni- tés d'entrée et de sortie (unités E/S) 4.5.1.1 à 4.7.n.3.2, dont le principe est représenté sur la fig. 1. Dans ces unités, les signaux d'entrée pour le calculateur corres- pondant sont formés par décision majoritaire à partir des informations des trois conducteurs collecteurs correspon- dants. L'utilisation de la majorité modulaire garantit qu'un dérangement n'influence qu'un secteur étroitement limité, de sorte qu'un signal mal émis est exclu au niveau récepteur du calculateur, c'est-à-dire qu'il est toléré des erreurs simples et multiples dans différentes structures "m de n" de calculateurs d'un niveau ainsi que des erreurs multiples dans des niveaux différents. Les erreurs multiples qui ne sont pas tolérées sont décelables. L'intervention des dispositifs de décision "m de n" assure une bonne localisation des erreurs. De plus, après une réparation, le réglage d'un calculateur est possible par l'intermédiaire de ces dispositifs de déci- sion "m de n" et des conducteurs collecteurs. Le traitement des programmes peut se faire d'une manière asynchrone dans un niveau de calculateur, pendant que la comparaison est exécutée de manière synchrone. Sur le schéma de principe de la fig. 1, pour permettre une division dans des liaisons unidirectionnelles, aussi bien l'élément de connexion bidirectionnelle allant vers les calculateurs que celui allant vers les conducteurs collec- teurs, qui relient toutes les unités E/S 4.5.1.1 à 4.7.n.3.2, passent par des aiguillages commandés 1, 3. REVENDICATIONS 1 - Système à structure hiérarchique pour le trai- tement de l'information, composé de calculateurs pilotes et de calculateurs de zones, caractérisé par le fait qu'à l'entrée de chaque unité de calculateurs, il est disposé une unité d'entrée et de sortie (4), composée d'un dispo- sitif de décision mm de n" (2) et de deux aiguillages (1, 3), la sortie unidirectionnelle du deuxième aiguillage (3) étant reliée à l'entrée unidirectionnelle du premier ai- guillage (1), cependant qu'aux entrées de commande du pre- mier et du deuxième aiguillage (1, 3) sont appliqués des signaux de commande d'un calculateur subordonné et/ou d'un premier calculateur hiérarchiquement supérieur et que, dans le flux des données allant du calculateur supérieur au calculateur subordonné, l1'ntrée et la sortie bidirec- tionnelles du premier aiguillage (1) sont reliées au conduc- teur collecteur bidirectionnel du premier calculateur supé- rieur et que la sortie unidirectionnelle du premier aiguil- lage (1) est reliée à la première entrée du dispositif de décision mm de nu (2), aux autres entrées duquel les con- ducteurs collecteurs bidirectionnels des autres calcula- teurs supérieurs sont connectés, cependant que la sortie du dispositif de décision "m de n" (2) est reliée à l'entrée unidirectionnelle du deuxième aiguillage (3), dont l'entrée et la sortie bidirectionnelles sont connectées au conduc- teur collecteur bidirectionnel d'un calculateur subordonné, alors que, dans le flux des données allant du calculateur subordonné au calculateur supérieur, l'entrée et la sortie bidirectionnelles du premier aiguillage (1) sont reliées au conducteur collecteur bidirectionnel du premier calcula- teur subordonné et que la sortie unidirectionnelle du pre- mier aiguillage (1) est reliée à la première entrée du dis- positif de décision "m de n" (2), aux autres entrées duquel sont connectés les conducteurs collecteurs bidirectionnels des autres calculateurs subordonnés et que la sortie du dispositif de décision "m de n" (2) est reliée à l'entrée unidirectionnelle du deuxième aiguillage (3), dont len- trée et la sortie bidirectionnelles sont raccordées au conducteur directeur bidirectionnel d'un calculateur hié- rarchiquement supérieur. 2 - Système à structure hiérarchique pour le trai- tement de l'nforation suivant la revendication 1, ca- ractérisé par le fait que le dispositif de décision "m de n* (2) est constitué par une mémoire fixe. 3 - Système à structure hiérarchique pour le trai- tement de leinformation suivant la revendication 1, ca- ractérisé par le fait que le dispositif de décision "m de n* (2) est constitué par un multiplexeur. 4 - Système à structure hiérarchique pour le trai- tement de l'information suivant la revendication 1, ca- ractérisé par le fait que le dispositif de décision "w de n" (2) est constitué par den zones logiques progra-=ables.