Implementação de duas arquiteturas microcontroladas tolerantes a falhas para controle da temperatura

Abstract

Os microcontroladores são empregados com freqüência crescente na automação e controle de processos. É fato, que em certos processos, a falha no sistema de controle é inadmissível. Nestes casos, é necessário o emprego de técnicas de tolerância à falhas. Diante disso, duas arquiteturas com base em microcontroladores, foram projetadas, construídas e submetidas a testes. Tanto a Arquitetura em Anel como a Arquitetura TMR implementadas, podem suportar falhas tanto nos nodos da estrutura, como nos arcos, que representam as ligações entre microcontroladores. Os nodos são controlados por protocolos implementados por programação, sem a necessidade de um circuito votante comum, presente na arquitetura TMR clássica, ou de qualquer outro circuito especial, para o controle da redundância dos circuitos. Os sistemas são modulares e podem operar sem um dos módulos ativado. Isso permite que um determinado módulo seja retirado para manutenção e posteriormente reinstalado, de maneira transparente a aplicação. Foram realizados testes nas arquiteturas desenvolvidas, com injeção de falhas físicas e lógicas. Ambas as arquiteturas responderam conforme o desejado, ou seja, detectaram e toleraram as falhas. As duas arquiteturas agregam características de confiabilidade e disponibilidade a sistemas de controle e apresentam-se como opções promissoras para a gestão de processos em tempo real.

The microcontrollers are frequently used in automation and process control. It's a fact that in certain processes the failure in the control system it is inadmissible. In these cases it is necessary to make use of the fault-tolerance techniques. Within this context two fault-tolerant architecture based in microcontrollers were project, built and submitted to extensive tests. The implemented Ring Architecture on the TMR Architecture can endure failure, either in the structure nodes (in the microcontrollers) or in the arches, which represent the connections between the microcontrollers. The nodes are controlled by protocols implemented by a program without the need of a common voting circuit, which is present in the classic TMR Architecture, on any other special circuit to control the redundancy of the circuits. Both system are modules and can operate without one been activated. These allow one module to be removed for maintenance and be reinstalled after words. In tests of physics fault and logic were made in the enveloped architecture and both reacted as expected such as detected and endure fault. Both architecture congregated characteristics of reliability and availability to the control systems.