JP2001092777A - Tracing mechanism in distributed control system - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a tracing function to add time information to received data and compare the time information with time when an abnormality is generated in a distributed control system where a large number of packets flow in a transmission line in a short time because communications are performed between individual controllers. SOLUTION: A communication packet fetched from the transmission line is temporarily stored in a buffer and transferred to a memory by every fixed interval. The existence of the packet is checked in the buffer by every timer time by using a timer signal of the shortest time to fill the buffer and, when the packet exists, a CPU is interrupted, and the communication packet is transferred to the memory. When no packet exists, the CPU is not interrupted. Addition of time required for trace information, processing of the trace information, data compression, etc., are enabled by generating free time in the CPU by using the buffer and a timer.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、共通の伝送路で接
続された複数のコントローラにより、計測・制御対象の
各種機器を管理する分散制御システムに係り、特に、通
信異常時の原因解析時や調整時に有効な分散制御システ
ムでの通信トレース機能に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a distributed control system for managing various devices to be measured and controlled by a plurality of controllers connected by a common transmission line. It relates to a communication trace function in a distributed control system that is effective at the time of adjustment.

【０００２】[0002]

【従来の技術】プロセスオートメーションやファクトリ
ーオートメーションのシステムでは、圧力、温度、流量
等の物理量を制御するバルブ、機械を駆動するモータ、
位置検出を行うフォトセンサなど、フィールド機器と呼
ばれる機器が多数利用される。2. Description of the Related Art Process automation and factory automation systems include valves for controlling physical quantities such as pressure, temperature, and flow rate, motors for driving machines,
Many devices called field devices, such as a photo sensor that performs position detection, are used.

【０００３】フィールド機器は一般にコントローラによ
り制御され測定結果を処理される。[0003] Field devices are generally controlled by a controller to process measurement results.

【０００４】コントローラとフィールド機器とをそれぞ
れ複数配置し、各コントローラをネットワークで接続し
て統一的に管理できるようにした分散制御システムがあ
る。[0004] There is a distributed control system in which a plurality of controllers and field devices are arranged, and the respective controllers are connected via a network so that they can be unifiedly managed.

【０００５】このシステムは、例えば図５に示すよう
に、計測・制御対象の各種機器に対応して設けられた複
数のコントローラ１ａ〜１ｎと、コントローラ１ａ〜１
ｎを共通に接続する伝送路より構成される。As shown in FIG. 5, for example, this system includes a plurality of controllers 1a to 1n provided corresponding to various devices to be measured and controlled, and controllers 1a to 1n.
n.

【０００６】各コントローラ１ａ〜１ｎは伝送路を介し
て時分割方式の通信を行う。例えば、図６に示すように
コントローラ１ａが自分のステイタスや温度情報などの
測定値をデータａ１として送信すると、コントローラ１
ｂが、データａ１とみずからの情報を演算し、その結果
をデータｂとして送信する。コントローラ１ａはデータ
ｂを受信し、データａ２として送信する。また、コント
ローラ１ｎもコントローラ１ｂと同じくデータａ１を受
信しており、このデータａをもとに、接続されているア
クチュエータやバルブなどを動作させ動作終了時に、そ
の動作結果をデータｎとして送信する。コントローラ１
ｃは、データａ２とデータｎをもとに、接続されている
アクチュエータやバルブを動作させ動作終了時に、その
動作結果をデータｃとして送信する。[0006] Each of the controllers 1a to 1n communicates in a time-division manner via a transmission path. For example, as shown in FIG. 6, when the controller 1a transmits measurement values such as its own status and temperature information as data a1, the controller 1a
b calculates the data a1 and its own information, and transmits the result as data b. The controller 1a receives the data b and transmits it as data a2. Also, the controller 1n receives the data a1 similarly to the controller 1b. Based on the data a, the controller 1n operates the connected actuator or valve, and transmits the operation result as the data n when the operation is completed. Controller 1
c, based on the data a2 and the data n, operates the connected actuator or valve and transmits the operation result as data c when the operation is completed.

【０００７】上記のような分散制御システムにおいて、
各コントローラは独自に通信を行い、それぞれ必要な情
報しか取り込まない。データ自体も、センサ・アクチュ
エータの状態であるので非常に短いデータ長のパケット
が大量に伝送路を流れる。この様なシステムでどのよう
な通信が行われたのか把握するには、通信トレース機能
が有効である。分散制御システムにおいては、各コント
ローラは同一の伝送路に接続されているため、通信トレ
ースを行うには同一ネットワーク内に１台のトレーサー
が実装されていれば良い。In the above distributed control system,
Each controller communicates independently and takes in only necessary information. Since the data itself is in the state of the sensor / actuator, a large amount of packets having a very short data length flows through the transmission path. The communication trace function is effective for grasping what kind of communication has been performed in such a system. In the distributed control system, since each controller is connected to the same transmission line, one tracer may be mounted in the same network to perform communication trace.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、システムが用
いる通信帯域が大きい場合には、データ長が短いため、
大量のパケットが短時間に伝送路を流れ、トレース機構
には大きな負荷がかかる。However, when the communication band used by the system is large, the data length is short.
A large amount of packets flows on the transmission line in a short time, and a heavy load is applied to the tracing mechanism.

【０００９】また、分散制御システムの特徴として各コ
ントローラ間で独立して通信を行っているため、通信と
通信の間隔は狭くなることがあり、トレース機能には高
速な処理速度が必要である。また、トレース機能には、
受け取ったデータに対して時刻情報を付加し、異常発生
時刻と対比できるようにする必要がある。以上のように
トレース機能は、ＣＰＵリソースを多く使用するため、
これ以外のプログラムを実行する必要がある場合は、さ
らに高速なＣＰＵが必要不可欠であった。Further, as a feature of the distributed control system, since communication is performed independently between the controllers, the interval between communications may be narrowed, and the tracing function requires a high processing speed. Also, the trace function includes
It is necessary to add time information to the received data so that it can be compared with the time when the abnormality occurred. As described above, the trace function uses a lot of CPU resources.
If other programs need to be executed, an even faster CPU is indispensable.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明では、分散制御シ
ステムでの通信トレース機能を安価に実現するための手
段を提供し、通信異常の不具合対策時間や、調整時間の
短縮等のメリットを持つ分散制御システムの提供を目的
としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a means for inexpensively realizing a communication trace function in a distributed control system, and has advantages such as a reduction in time required for countermeasures for communication abnormalities and a reduction in adjustment time. The purpose is to provide a distributed control system.

【００１１】本発明では、伝送路から取り込んだ通信パ
ケットを一時的にバッファに取り込む。又、このバッフ
ァがいっぱいになる最短の時間のタイマ信号を使い、タ
イマ時間ごとにバッファにパケットがあるか無いかを調
べ、パケットがあればＣＰＵに割り込みをかけ、無けれ
ばＣＰＵに割り込みをかけない。これによりＣＰＵへの
割り込み頻度を減らし、安価な処理能力の低いＣＰＵで
もトレース機能を実現できるものである。バッファとタ
イマを用いてＣＰＵに空き時間を作ることにより、トレ
ース情報に必要な時刻を付加することや、トレース情報
の加工、データ圧縮等が可能となる。In the present invention, the communication packet taken from the transmission path is temporarily taken into a buffer. Also, using the timer signal of the shortest time when the buffer becomes full, it checks whether there is a packet in the buffer every timer time, and interrupts the CPU if there is a packet, and does not interrupt the CPU if there is no packet. . As a result, the frequency of interrupts to the CPU can be reduced, and the trace function can be realized even with an inexpensive CPU having a low processing capacity. By creating an idle time in the CPU using the buffer and the timer, it becomes possible to add necessary time to the trace information, to process the trace information, to compress data, and the like.

【００１２】本発明では、システムが用いる伝送帯域
と、バッファの容量より、割り込みの間隔を決定する。
割り込み間隔内に受信した通信パケットを時刻と共にメ
モリに保存する。システムが用いる伝送帯域Ｎ％（Ｎ＜
１００）、ネットワークの伝送速度Ｍ（ｂｐｓ）バッフ
ァの容量Ｂ（ｂｉｔ）とすると、ＣＰＵへの割り込み間
隔Ｔ（ｓ）は、In the present invention, the interval between interrupts is determined based on the transmission bandwidth used by the system and the capacity of the buffer.
The communication packet received within the interrupt interval is stored in the memory together with the time. N% of the transmission band used by the system (N <
100), assuming that the transmission speed of the network is M (bps) and the capacity of the buffer is B (bit), the interruption interval T (s) to the CPU is:

【００１３】[0013]

【数１】Ｔ（ｓ） ＜ (１００×Ｂ）÷（Ｍ×Ｎ） となる。この条件を満たすＴ（ｓ）を決定する。このＴ
（ｓ）内に、ＣＰＵは、バッファから取り出したいくつ
かの通信パケットに同一の時刻を付与し、メモリへ格納
する。よって、時刻の分解能はＴ（ｓ）に依存するが、
通信の到着順などは保存されるため、通信の順序の整合
性はチェック可能である。また、Ｔ（ｓ）より十分大き
な時間の動作タイミングのチェックも可能である。この
処理が可能な性能のＣＰＵを選択すれば良いので、通信
パケットが到着するたびに同様の処理を行うトレース機
構に比べ、安価にトレース機能を実装できる。図２は割
り込み間隔と通信データバッファ量を表す図である。T (s) <(100 × B) ÷ (M × N) T (s) that satisfies this condition is determined. This T
In (s), the CPU gives the same time to some communication packets extracted from the buffer and stores the same in the memory. Therefore, the time resolution depends on T (s),
Since the arrival order of the communication and the like are preserved, the consistency of the communication order can be checked. Also, it is possible to check the operation timing for a time sufficiently longer than T (s). Since it is only necessary to select a CPU having a performance capable of performing this processing, the tracing function can be implemented at a lower cost than a tracing mechanism that performs the same processing every time a communication packet arrives. FIG. 2 is a diagram showing an interrupt interval and a communication data buffer amount.

【００１４】[0014]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の実
施の形態について説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【００１５】図１は、本発明の実施形態に係る分散制御
システムの構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a distributed control system according to an embodiment of the present invention.

【００１６】図示するように、分散制御システムは、計
測・制御対象の複数の機器３００に対応して設けられた
複数のコントローラ１００と、各コントローラ１００を
共通に接続される伝送路２００を有する。As shown in the figure, the distributed control system has a plurality of controllers 100 provided corresponding to a plurality of devices 300 to be measured and controlled, and a transmission line 200 for connecting the controllers 100 in common.

【００１７】この分散制御システムは、各コントローラ
１００で伝送路２００を共有しており、この伝送路２０
０上で行われた通信は、トレーサ４００ですべてトレー
スすることができる。In this distributed control system, each controller 100 shares a transmission line 200, and this transmission line 20
All communications made on 0 can be traced by tracer 400.

【００１８】図３は、本発明の第１の実施形態に係るト
レーサーの構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a tracer according to the first embodiment of the present invention.

【００１９】バッファ４０３は伝送路２００上の通信内
容を一時的に保持する。The buffer 403 temporarily holds the communication contents on the transmission line 200.

【００２０】ＲＴＣ４０４５とカウンタ４０４６より、
一定時間間隔の信号を生成する。カウンタ４０４１はバ
ッファ４０３にたまっている受信した通信パケットの数
を保持している。カウンタ４０４１が０の場合は１つも
通信パケットを保持していないことを示す。０との比較
器４０４３によって、カウンタ４０４１が０であるかど
うかを判定する。比較器４０４３の出力とカウンタ４０
４６により生成された一定時間間隔の信号を論理部４０
４４にてＡＮＤをとり、一定間隔で通信ＣＰＵ４０１に
対して割り込みを発生させる。論理部４０４４はバッフ
ァ４０３が空の場合は割り込みを発生させない。割り込
みを受けた通信ＣＰＵ４０１は、カウンタ４０４１へク
リア信号を送信し、カウンタを0に戻した後、バッファ
４０３内の受信パケットすべてに対し、１つの時刻を付
加しメモリ４０２へ格納する。バッファ４０３が空の場
合は、通信ＣＰＵ４０１には割り込みが入らない。この
間は通信ＣＰＵはメモリ４０２に格納した通信データの
正誤性チェックやデータ圧縮等、他のタスクを実行する
ことができる。From the RTC 4045 and the counter 4046,
Generate signals at fixed time intervals. The counter 4041 holds the number of received communication packets stored in the buffer 403. When the counter 4041 is 0, it indicates that no communication packet is held. It is determined whether the counter 4041 is 0 by the comparator 4043 with 0. Output of Comparator 4043 and Counter 40
The signal generated at a certain time interval by the
An AND operation is performed at 44, and an interrupt is generated for the communication CPU 401 at regular intervals. The logic unit 4044 does not generate an interrupt when the buffer 403 is empty. The communication CPU 401 that has received the interrupt transmits a clear signal to the counter 4041 and returns the counter to 0, and then adds one time to all the received packets in the buffer 403 and stores them in the memory 402. When the buffer 403 is empty, the communication CPU 401 is not interrupted. During this time, the communication CPU can execute other tasks such as checking the correctness of the communication data stored in the memory 402 and compressing the data.

【００２１】以上のように本分散制御システムでのトレ
ース機能では、伝送路２００上に流れている通信バケッ
トをすべて保持し、かつ定期的な割り込み機能を利用し
て通信ＣＰＵへの負荷を減らすことにより、通信トレー
ス機能を安価な構成で実現できる。As described above, in the trace function of the present distributed control system, all the communication buckets flowing on the transmission line 200 are held, and the load on the communication CPU is reduced by using the periodic interrupt function. Accordingly, the communication trace function can be realized with an inexpensive configuration.

【００２２】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【００２３】図４は、本発明の第２の実施形態に係るト
レーサーの構成例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a tracer according to the second embodiment of the present invention.

【００２４】ＣＰＵ４０４７は、内部のタイマを用い
て、時刻と一定時間間隔の信号を生成する。バッファ４
０３は、伝送路２００上の通信内容を一時的に保持す
る。カウンタ４０４１はバッファにたまっている受信し
た通信パケットの数を保持している。カウンタ４０４１
が０の場合は１つも通信パケットを受信していないこと
を示す。０との比較器４０４３によって、カウンタ４０
４１が０であるかどうかを判定する。比較器４０４３の
出力とＣＰＵ４０４７により生成された一定時間間隔の
信号を論理部にてＡＮＤをとり、一定間隔で通信ＣＰＵ
４０１に対して割り込みを発生させる。バッファ４０３
が空の場合は割り込みを発生させない。割り込みを受け
た通信ＣＰＵ４０１は、カウンタ４０４１へクリア信号
を送信し、カウンタを０に戻した後、バッファ４０３内
の受信パケットすべてに対し、１つの時刻を付加しメモ
リ４０２へ格納する。バッファ４０３が空の場合は、通
信ＣＰＵ４０１には割り込みが入らない。この間は通信
ＣＰＵはメモリ４０２に格納した通信データの正誤性チ
ェックやデータ圧縮等、他のプログラムを実行すること
ができる。The CPU 4047 uses an internal timer to generate a signal at a fixed time interval from the time. Buffer 4
Reference numeral 03 temporarily stores communication contents on the transmission path 200. The counter 4041 holds the number of received communication packets stored in the buffer. Counter 4041
Is 0, it indicates that no communication packet has been received. By the comparator 4043 with 0, the counter 40
It is determined whether or not 41 is 0. The output of the comparator 4043 and the signal at a fixed time interval generated by the CPU 4047 are ANDed by the logic unit, and the communication CPU
An interrupt is generated for 401. Buffer 403
If is empty, no interrupt is generated. The communication CPU 401 that has received the interrupt transmits a clear signal to the counter 4041 and returns the counter to 0, and then adds one time to all the received packets in the buffer 403 and stores them in the memory 402. When the buffer 403 is empty, the communication CPU 401 is not interrupted. During this time, the communication CPU can execute other programs such as checking for correctness of communication data stored in the memory 402 and data compression.

【００２５】以上のように本分散制御システムでのトレ
ース機構では、伝送路２００上に流れている通信パケッ
トをすべて保持し、かつ定期的な割り込み機能を利用し
て通信ＣＰＵへの負荷を減らすことにより、通信トレー
ス機能を安価な構成で実現できる。As described above, the trace mechanism in the present distributed control system holds all communication packets flowing on the transmission line 200 and reduces the load on the communication CPU by using the periodic interrupt function. Accordingly, the communication trace function can be realized with an inexpensive configuration.

【００２６】[0026]

【発明の効果】以上で説明したように、本発明によれ
ば、システムで使用される伝送帯域から必要な割り込み
信号間隔が計算でき、これにより必要最低限の通信ＣＰ
Ｕを選択できるので、通信トレース機能を安価に実現で
きる。As described above, according to the present invention, the required interrupt signal interval can be calculated from the transmission band used in the system, and thereby the minimum necessary communication CP can be calculated.
Since U can be selected, the communication trace function can be realized at low cost.

【００２７】よって、通信異常時や調整時等に通信ログ
の解析を可能とするトレース機能をそなえた分散制御シ
ステムを安価に実現することができる。Therefore, a distributed control system having a trace function that enables analysis of a communication log at the time of communication abnormality or adjustment can be realized at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の実施形態に係るシステムの構成例を示
す図。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a system according to an embodiment of the present invention.

【図２】割り込み間隔と通信データバッファ量を表す
図。FIG. 2 is a diagram showing an interruption interval and a communication data buffer amount.

【図３】本発明の第１の実施形態に係るトレーサーの構
成例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a tracer according to the first embodiment of the present invention.

【図４】本発明の第２の実施形態に係るトレーサーの構
成例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a tracer according to a second embodiment of the present invention.

【図５】分散制御システムの構成例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a distributed control system.

【図６】分散制御の通信方法を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a communication method of distributed control.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１００…コントローラ、２００…伝送路、３００…計測
・制御対象機器、４００…トレーサ、４０１…通信ＣＰ
Ｕ、４０２…メモリ、４０３…バッファ、４０４１…カ
ウンタ、４０４２…マスク、４０４３…比較器、４０４
４…論理部、４０４５…ＲＴＣ、４０４６…カウンタ、
４０４７…ＣＰＵ。100: controller, 200: transmission line, 300: device to be measured and controlled, 400: tracer, 401: communication CP
U, 402: memory, 403: buffer, 4041: counter, 4042: mask, 4043: comparator, 404
4 logic part, 4045 RTC, 4046 counter,
4047 ... CPU.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B077 DD11 5H223 AA01 AA05 CC08 DD03 DD09 EE11 FF08 5K032 AA03 BA03 BA05 CA11 CC12 CD01 DA01 DB20 DB22 DB28 EA06 EA07 5K035 AA02 BB03 CC01 DD01 EE02 GG13 JJ05 KK01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5B077 DD11 5H223 AA01 AA05 CC08 DD03 DD09 EE11 FF08 5K032 AA03 BA03 BA05 CA11 CC12 CD01 DA01 DB20 DB22 DB28 EA06 EA07 5K035 AA02 BB03 CC01 DD01 EE02 GG13 JJ05 KK01

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 対象機器の計測もしくは制御を行う複数
のコントローラおよび通信内容を記録するトレーサと、
前記複数のコントローラおよび前記トレーサに共通に接
続される伝送路を有し、前記各コントローラが前記伝送
路を介して行うデータ通信により連動して処理を行う分
散制御システムにおいて、前記トレーサは、前記伝送路
上のデータ通信を一時的に保持する手段と、前記伝送路
上で、一定の時間内に通信が行われたかどうか検出する
手段と、前記一定の時間内に通信が行われた場合に、一
時的に保持した前記伝送路上のデータ通信を加工して保
存を繰り返す手段とを備えることを特徴とする分散制御
システムでのトレース機能。A plurality of controllers for measuring or controlling a target device and a tracer for recording communication contents;
In a distributed control system having a transmission path commonly connected to the plurality of controllers and the tracer, and performing a process in cooperation with each controller by data communication performed through the transmission path, the tracer includes: Means for temporarily holding data communication on the road, means for detecting whether communication has been performed on the transmission path within a predetermined time, and means for temporarily storing data when communication has been performed within the predetermined time. Means for processing data communication on the transmission path held in the transmission path and repeating storage. 【請求項２】 請求項1記載の通信システムにおいて、
前記トレーサは、前記伝送路上のデータ通信の内容に、
時刻の情報を付加して保存することを特徴とする分散制
御システムでのトレース機能。2. The communication system according to claim 1, wherein
The tracer includes:
A trace function in a distributed control system characterized by adding and saving time information. 【請求項３】 請求項1記載の通信システムにおいて、
前記トレーサは、前記一定の時間内に通信が行われたか
どうか検出する手段によって、一定の時間内に通信が行
われなかったと検出された場合、すでに保存した前記デ
ータ通信の内容を加工する機能を有することを特徴とす
る分散制御システムでのトレース機能。3. The communication system according to claim 1,
The tracer has a function of processing the content of the data communication that has already been saved, when it is detected by the means for detecting whether or not communication has been performed within the predetermined time period that communication has not been performed within a predetermined time period. A trace function in a distributed control system, characterized in that the trace function is provided. 【請求項４】 請求項1記載の通信システムにおいて、
前記トレーサは、前記一定の時間内に通信が行われたか
どうか検出する手段によって、一定の時間内に通信が行
われなかったと検出された場合、すでに保存した前記デ
ータ通信の内容の正誤性の判定を行う機能を有すること
を特徴とする分散制御システムでのトレース機能。4. The communication system according to claim 1, wherein
When the tracer detects that the communication has not been performed within the predetermined time by the means for detecting whether the communication has been performed within the predetermined time, the tracer determines whether the content of the already stored data communication is correct or incorrect. A trace function in a distributed control system, which has a function of performing