JP2001084009A - 冗長化プロセス入出力装置 - Google Patents

冗長化プロセス入出力装置

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JP2001084009A
JP2001084009A JP25743999A JP25743999A JP2001084009A JP 2001084009 A JP2001084009 A JP 2001084009A JP 25743999 A JP25743999 A JP 25743999A JP 25743999 A JP25743999 A JP 25743999A JP 2001084009 A JP2001084009 A JP 2001084009A
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JP25743999A
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Ryoichi Hiraga
良一 平賀
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 冗長化プロセス入出力装置の稼動側が活線で
抜かれても、稼動権の待機側への移行を誤りなく確実に
行ない、信頼性を向上させる。 【解決手段】 コネクタ11I,11Mのプロセス信号
を入出力する端子の近くに活線保守用の信号端子16を
設け、この端子16をプロセッサ911により監視し、
活線で抜かれたと判断したときは稼動権を放棄して待機
側に処理を引き継ぐようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、分散形制御シス
テムの高信頼性化、特にプロセスと直接インタフェース
する入出力装置の二重化方式に関する。
【0002】
【従来の技術】図6に分散形制御システムの従来例を示
す。同図において、1はマンマシンインタフェース装置
(MMI)、2は制御用LAN、31〜3nはコントロ
ーラである。分散形制御システムは図に示すように、分
散設置された複数台(大規模の場合は数十台)のコント
ローラ31〜3nを制御用LAN2を介して結合し、こ
れらを1台〜数台のマンマシンインタフェース装置1で
管理するものである。
【0003】図7に図6に示すコントローラの構成例を
示す。図7の符号4は制御MPU、5はIOリンク、6
1〜6nはプロセス入力装置(IOシェルフとも言う)
である。すなわち、制御MPUはプロセス制御のための
演算を行ない、分散設置された複数台(例えば32台)
の入力装置とIOリンク経由でデータ交換を行なう。入
力装置は4〜20mA伝送器や各種センサと接続され、
フィールド機器のプロセス信号のA/D変換を行ない、
そのA/D変換値であるディジタル量を伝送制御モジュ
ールに通知する。
【0004】ところで、コントローラは一般的に信頼性
の高いことが要求される。コントローラ高信頼化の例を
図8に示す。図8の4A,4Bは制御MPU、5A,5
BはIOリンク、61〜6nは入力装置である。すなわ
ち、制御MPUとIOリンクが二重化され、IOリンク
5A,5Bにプロセス入力装置61〜6nが接続されて
構成されている。
【0005】図9に、制御MPUとIOリンクの二重化
に対応する入力装置の構成例を示す。5A,5BはIO
リンク、7A,7Bは伝送制御モジュール、8はIOバ
ス、91〜9nは入力モジュールである。伝送制御モジ
ュール7A,7BはIOリンク5A,5BおよびIOバ
ス8とインタフェースし、図示されない制御MPUと入
力モジュール間相互のデータを中継している。一方、入
力モジュールはプロセスと直接インタフェースしてい
る。この例では、制御MPUとIOリンクの二重化に対
応して、伝送制御モジュールが二重化されており、制御
MPUとIOリンクの稼動/待機の切り替わりに対応し
て、伝送制御モジュールが切り替わるようになってい
る。
【0006】図10に伝送制御モジュールに加えて、入
力モジュールおよびIOバスも二重化した入力装置の構
成例を示す。61はIOシェルフであり、2枚の伝送制
御モジュール7A,7Bと16個の入力モジュールの実
装スロットを有しており、IOシェルフ1台で16台の
入力装置を収容している。なお、8A,8BはIOバ
ス、91A、91B〜98A,98Bは入力モジュール
である。ここで、スロット番号00と01、02と0
3、…14と15には、それぞれ同一種の入力モジュー
ル91,92…98を実装し、A,Bのペアで二重化し
ている。A,Bのペアは一方を稼動,一方を待機とし、
双方がプロセスに接続される。プロセスからの入力信号
は稼動,待機の双方へ入力し、伝送制御モジュールへの
データ送信は稼動,待機の双方が行なう。
【0007】図11にIOシェルフの構成例を示す。同
図において、9は入力モジュール、10はマザーボー
ド、11は接続コネクタ、12はプロセス用端子台であ
る。マザーボード10には各種の信号線(ライン)また
は端子があり、13は電源信号線、14は実装スロット
番号線、15はプロセス用信号線で、接続コネクタ11
を経て入力モジュール9に入力される。すなわち、IO
シェルフはプロセス信号が接続される端子台12とマザ
ーボード10との一体構造になっている。マザーボード
12には電源信号線13と端子台からの信号線14とI
Oバス8等の配線が施され、伝送制御モジュールとIO
モジュールが接続コネクタ経由でマザーボードに接続さ
れる。端子台には、プロセス信号線15が計装ケーブル
などで接続される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図10
の構成において、二重化された入力モジュールの稼動側
が活線で引き抜かれた(活線脱)場合、二重化切替中の
入力データの変動を防ぐために、稼動側を引き抜く際に
例えば図11から図12のようにプロセスに接続されて
いるプロセス信号線15の信号が抜けたら、稼動側は稼
動権を放棄しなければならない。
【0009】しかるに図12の場合、プロセス信号線1
5の信号が抜けても入力モジュールには電源線13から
の信号がまだ入力されているため、稼動側モジュールは
稼動権を放棄できないという問題を生じる。また、入力
モジュールは活線で着脱できなければならないが、例え
ば待機側入力モジュールの活線着時に、マザーボードへ
の接続コネクタが完全に挿入されていない状態では、待
機側入力モジュールは稼動となってはならないにもかか
わらず、電源線13からの信号が入ると稼動になってし
まい、2つとも稼動になるという不都合も生じる。した
がって、この発明の課題は稼動側モジュールを活線で引
き抜いたり、待機側モジュールを活線着する場合の誤動
作を回避し、信頼性を向上させることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、請求項1の発明では、入出力モジュールと、制
御MPUとIOリンクで接続され、前記入出力モジュー
ルをIOバス経由で制御する伝送制御モジュールと、プ
ロセス信号が接続される端子台およびマザーボードを有
し、前記入出力モジュールおよび伝送制御モジュールを
収納するIOシェルフとを備え、このIOシェルフの隣
接する実装スロット単位に前記入出力モジュールを実装
し、この入出力モジュールペアで一方を稼動,他方を待
機として二重化してなる冗長化プロセス入出力装置にお
いて、前記プロセス信号を入出力するコネクタの近くに
活線保守用の端子を設け、この端子の監視により稼動側
モジュールが活線状態で引き抜かれたことが判明したと
きは、稼動側は稼動権を放棄して待機側に処理を引き継
ぐことにより、切替中の入出力データの変動を防止する
ことを特徴とする。
【0011】請求項2の発明では、入出力モジュール
と、制御MPUとIOリンクで接続され、前記入出力モ
ジュールをIOバス経由で制御する伝送制御モジュール
と、プロセス信号が接続される端子台およびマザーボー
ドを有し、前記入出力モジュールおよび伝送制御モジュ
ールを収納するIOシェルフとを備え、このIOシェル
フの隣接する実装スロット単位に前記入出力モジュール
を実装し、この入出力モジュールペアで一方を稼動,他
方を待機として二重化してなる冗長化プロセス入出力装
置において、前記プロセス信号を入出力するコネクタの
近くに活線保守用の端子を設け、この端子を前記実装ス
ロットの番号とともに監視し、待機側を活線着時にこの
端子の状態および実装スロットの番号が一定時間変化し
ないことを検出したら、待機として立ち上げることによ
り、活線保守時の立上げ誤動作を防止することを特徴と
する。
【0012】
【発明の実施の形態】図1はこの発明の実施の形態を示
す構成図、図2は図1で用いられるIOシェルフを示す
構造断面図、図3は図2でモジュールを着脱する場合を
説明する説明図、図4は図1で用いられるIOシェルフ
の各種コネクタ端子を示す正面図である。すなわち、図
2および図4からも明らかなように、コネクタ11のプ
ロセス信号を入力するラインまたは端子15の近傍に、
活線保守用のラインまたは端子16を設けた点が特徴で
ある。端子16は通常は有効レベル(ローレベル)にあ
り、この状態で入力モジュール9がマザーボード10に
確実に接続されているものとする。なお、この端子16
はマザーボード10の内部では図5(a)のように0V
に接続され、入力モジュール9の内部では図5(b)の
ように5Vにプルアップされている。
【0013】図1ではマザーボード側のコネクタを11
M、入力モジュール側のコネクタを11Iとしてそれぞ
れ示している。マイクロプロセッサ911はこの端子1
6を監視しているが、ここで例えば稼動側で図3のよう
に入力モジュール9がマザーボード10から抜けると、
マイクロプロセッサ911は端子16が有効レベル(ロ
ーレベル)から無効レベル(ハイレベル)に変化するこ
とから、稼動側モジュールが活線状態で引き抜かれたと
判断する。すると、マイクロプロセッサ911はMST
C信号を無効(ローレベル)とすることで、稼動側は稼
動権を放棄して待機側に処理を引き継ぎ、切替中の入出
力データの変動を防止する。なお、図1にはJKフリッ
プフロップ,各種ゲート,ウオッチドッグタイマ監視回
路およびリセットパルス発生回路等が設けられている
が、この発明とは直接関係がないので、説明は省略す
る。
【0014】上記のように、コネクタ11のプロセス信
号を入力するラインまたは端子15の近傍に設けられた
活線保守用のラインまたは端子16は、待機側を活線着
する場合にも使用することができる。すなわち、この端
子を前記実装スロットの番号14とともにマイクロプロ
セッサ911により監視し、この端子の状態(有効状
態)および実装スロットの番号が一定時間(例えば1秒
間)変化しないことを検出したら、対応するMSTC信
号を有効(ハイレベル)とし、M/S信号がローレベル
であることを確認した後、待機ユニットとして立ち上げ
るようにすれば、従来のような活線保守の立上げ誤動作
を防止することが可能となる。
【0015】実装スロットの番号は、図4〜図6に示す
ようにここでは4つの端子で表現され、入力モジュール
は各端子の1,0の状態から自己の実装スロット番号を
認識し、これを図11に示す伝送制御モジュール7A,
7Bに対し、入力データとともに送信する。図11と同
じく実装スロットは0〜15まであるので、スロット0
を表現するときは例えば4つの端子を全て“0”、スロ
ット15を表現するときは例えば4つの端子を全て
“1”とする。なお、以上では主として入力装置につい
て説明したが、この発明は出力装置についても「入力」を
単に「出力」と読み替えることで、同様にして適用するこ
とが可能である。
【0016】
【発明の効果】この発明によれば、稼動側モジュールを
活線で引き抜いた場合でも、切替中の入出力データの変
動を防止することができ、また、待機側モジュールを活
線着する場合でも立上げ誤動作を防止することができ、
安定に動作することから信頼性が一段と向上する利点が
もたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態を示す構成図である。
【図2】図1で用いられるIOシェルフの例を示す構造
断面図である。
【図3】図2でモジュールを着脱する場合を説明する説
明図である。
【図4】図1で用いられるモジュールの各種コネクタ端
子を示す正面図である。
【図5】接続コネクタにおける印加電圧説明図である。
【図6】分散制御システム例を示す概要構成図である。
【図7】コントローラの構成例を示すブロック図であ
る。
【図8】二重化コントローラの構成例を示すブロック図
である。
【図9】プロセス入力装置の例を示すブロック図であ
る。
【図10】プロセス入力装置の別の例を示すブロック図
である。
【図11】図10で用いられるIOシェルフの例を示す
構造断面図である。
【図12】図11でモジュールを着脱する場合を説明す
る説明図である。
【符号の説明】
1…マンマシンインタフェース装置(MMI)、2…制
御用LAN、31〜3n…コントローラ、4…制御MP
U、5…IOリンク、61〜6n…プロセス入力装置
(IOシェルフ)、7A,7B…伝送制御モジュール、
8,8A,8B…IOバス、9,91〜9n…プロセス
入力モジュール、10…マザーボード、11…接続コネ
クタ、12…プロセス用端子台、13…電源端子、14
…実装スロット番号端子、15…プロセス信号端子、1
6…活性保守端子、911…マイクロプロセッサ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入出力モジュールと、制御MPUとIO
    リンクで接続され、前記入出力モジュールをIOバス経
    由で制御する伝送制御モジュールと、プロセス信号が接
    続される端子台およびマザーボードを有し、前記入出力
    モジュールおよび伝送制御モジュールを収納するIOシ
    ェルフとを備え、このIOシェルフの隣接する実装スロ
    ット単位に前記入出力モジュールを実装し、この入出力
    モジュールペアで一方を稼動,他方を待機として二重化
    してなる冗長化プロセス入出力装置において、 前記プロセス信号を入出力するコネクタの近くに活線保
    守用の端子を設け、この端子の監視により稼動側モジュ
    ールが活線状態で引き抜かれたことが判明したときは、
    稼動側は稼動権を放棄して待機側に処理を引き継ぐこと
    により、切替中の入出力データの変動を防止することを
    特徴とする冗長化プロセス入出力装置。
  2. 【請求項2】 入出力モジュールと、制御MPUとIO
    リンクで接続され、前記入出力モジュールをIOバス経
    由で制御する伝送制御モジュールと、プロセス信号が接
    続される端子台およびマザーボードを有し、前記入出力
    モジュールおよび伝送制御モジュールを収納するIOシ
    ェルフとを備え、このIOシェルフの隣接する実装スロ
    ット単位に前記入出力モジュールを実装し、この入出力
    モジュールペアで一方を稼動,他方を待機として二重化
    してなる冗長化プロセス入出力装置において、 前記プロセス信号を入出力するコネクタの近くに活線保
    守用の端子を設け、この端子を前記実装スロットの番号
    とともに監視し、待機側を活線着時にこの端子の状態お
    よび実装スロットの番号が一定時間変化しないことを検
    出したら、待機として立ち上げることにより、活線保守
    時の立上げ誤動作を防止することを特徴とする冗長化プ
    ロセス入出力装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104777772A (zh) * 2014-01-14 2015-07-15 横河电机株式会社 仪表化***及其维护方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104777772A (zh) * 2014-01-14 2015-07-15 横河电机株式会社 仪表化***及其维护方法
JP2015133002A (ja) * 2014-01-14 2015-07-23 横河電機株式会社 計装システム及びその保守方法
US9946613B2 (en) 2014-01-14 2018-04-17 Yokogawa Electric Corporation Instrumentation system and method for maintaining the same

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