JP2001092777A - 分散制御システムでのトレース機構 - Google Patents
分散制御システムでのトレース機構Info
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- JP2001092777A JP2001092777A JP26497299A JP26497299A JP2001092777A JP 2001092777 A JP2001092777 A JP 2001092777A JP 26497299 A JP26497299 A JP 26497299A JP 26497299 A JP26497299 A JP 26497299A JP 2001092777 A JP2001092777 A JP 2001092777A
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- control system
- distributed control
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- Maintenance And Management Of Digital Transmission (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】分散制御システムは、各コントローラ間が独立
して通信を行っているため、大量のパケットが短時間に
伝送路を流れる。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。 【解決手段】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み、一定間隔ごとにメモリへ移動
する。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
みをかけ通信パケットをメモリに移動し、無ければＣＰ
Ｕに割り込みをかけない。バッファとタイマを用いてＣ
ＰＵ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
圧縮等を可能とした。
して通信を行っているため、大量のパケットが短時間に
伝送路を流れる。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。 【解決手段】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み、一定間隔ごとにメモリへ移動
する。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
みをかけ通信パケットをメモリに移動し、無ければＣＰ
Ｕに割り込みをかけない。バッファとタイマを用いてＣ
ＰＵ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
圧縮等を可能とした。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
り制御され測定結果を処理される。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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、
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、
【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。
（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。
【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。
施の形態について説明する。
【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。
システムの構成例を示す図である。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
レーサーの構成例を示す図である。
【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。
容を一時的に保持する。
【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。
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。
【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。
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。
【００２２】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。
明する。
【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。
レーサーの構成例を示す図である。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
す図。
【図２】割り込み間隔と通信データバッファ量を表す
図。
図。
【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。
成例を示す図。
【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。
成例を示す図。
【図５】分散制御システムの構成例を示す図。
【図６】分散制御の通信方法を説明する図。
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。
・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。
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (4)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26497299A JP2001092777A (ja) | 1999-09-20 | 1999-09-20 | 分散制御システムでのトレース機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26497299A JP2001092777A (ja) | 1999-09-20 | 1999-09-20 | 分散制御システムでのトレース機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001092777A true JP2001092777A (ja) | 2001-04-06 |
Family
ID=17410779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26497299A Pending JP2001092777A (ja) | 1999-09-20 | 1999-09-20 | 分散制御システムでのトレース機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001092777A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007264703A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Yokogawa Electric Corp | データ通信システム及びデータ送信方法 |
-
1999
- 1999-09-20 JP JP26497299A patent/JP2001092777A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007264703A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Yokogawa Electric Corp | データ通信システム及びデータ送信方法 |
| JP4696998B2 (ja) * | 2006-03-27 | 2011-06-08 | 横河電機株式会社 | データ通信システム及びデータ送信方法 |
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