JP2007323457A

JP2007323457A - 二重化コントローラのデータ伝送方法

Info

Publication number: JP2007323457A
Application number: JP2006154176A
Authority: JP
Inventors: Akira Oba; 章大庭
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-06-02
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2007-12-13

Abstract

【課題】二重化されたコントローラ間のデータ伝送のためのハードウエアを簡素化できる二重化コントローラのデータ伝送方法を提供することである。
【解決手段】二重化されたコントローラのマスタコントローラとスレーブコントローラとのデータを等値化にするために、ネットワークのスキャン伝送を使用する。これにより、トラッキングのためのモジュールやケーブルを使わなくても同じ機能を実現できる。従って、ハードウエア構成が簡素化され、製品のコスト削減や収納スペースの削減にも有効である。
【選択図】図１

Description

本発明は、二重化されたコントローラ間のデータを等値化するための二重化コントローラのデータ伝送方法に関する。

石油化学、鉄鋼、紙パルプ、食品などのプラントの監視制御システムに代表される産業用途に使われるコントローラや、上下水道、道路、空港、ビルの監視システムなどの公共用途に使われるコントローラは、その高い信頼性維持のために装置を二重化して連続運転を実現させている。二重化されたコントローラ、例えばマスタコントローラとスレーブコントローラとの間においてはデータを等値化することが必要となる。

図３は、二重化されたコントローラを備えた定型的な監視制御システムの構成図である。二重化されたコントローラ１１ａ、１１ｂは制御ＬＡＮ１２に接続され、ＨＭＩ（ヒューマンマシンインタフェース）１３にデータを送信し、またＨＭＩ１３から操作指令を受信する。一方、コントローラ１１ａ、１１ｂはプロセス入出力ユニット（ＰＩＯユニット）１４とプロセス入出力信号ケーブル１５ａ、１５ｂで接続され、ＰＩＯユニット１４を介してプラントからのプロセス信号を取り込む。また、プロセス入出力信号ケーブル（ＰＩＯケーブル）１５ａ、１５ｂおよびＰＩＯユニット１４を介してプラントのアクチュエータ（操作端）に操作信号を出力する。

二重化されたコントローラ１１ａ、１１ｂは、それぞれ電源１６ａ、１６ｂ、ＣＰＵ１７ａ、１７ｂ、トラッキングカード１８ａ、１８ｂ、ネットワークインタフェース１９ａ、１９ｂから構成され、同じ機能を実行できるようになっている。

通常、待機冗長系を組むため一方がマスタコントローラ１１ａとなり、他方がスレーブコントローラ１１ｂとなる。そして、正常時はマスタコントローラ１１ａがオンラインとなって制御を実施し、マスタコントローラ１１ａが異常となった時にはスタンバイしていたスレーブコントローラ１１ｂがオンラインとなって制御を継続する。

マスタコントローラ１１ａからスレーブコントローラ１１ｂに制御をスムーズに継続させるには、マスタコントローラ１１ａが持っているデータを常にスレーブコントローラ１１ｂに伝える必要があるため、トラッキングカード１８ａ、１８ｂによりトラッキングケーブル２０を介してデータ伝送を行っている。

次に、ＰＩＯユニット１４は、電源２１、ＣＰＵインタフェース２２、デジタル入出力カード２３、アナログ入出力カード２４、パルス入出力カード２５、接点入出力カード２６から構成される。

プラントの状態を監視するための信号は各種センサから、デジタル入力はデジタル入出力カード２３、アナログ入力はアナログ入出力カード２４、パルス入力はパルス入出力カード２５、接点入力は接点入出力カード２６を経由してコントローラに取り込まれる。

また、プラントを制御するための操作信号は、コントローラ１１ａ、１１ｂから、
デジタル出力はデジタル入出力カード２３、アナログ出力はアナログ入出力カード２４、パルス出力はパルス入出力カード２５、接点出力は接点入出力カード２６を経由して各種アクチュエータに出力される。

コントローラ１１ａ、１１ｂが二重化されているため、ＰＩＯユニット１４のＣＰＵインタフェース２２は、マスタコントローラ１１ａのＣＰＵ１７ａと
ＰＩＯケーブル１５ａを通して、スレーブコントローラ１１ｂのＣＰＵ１７ｂとＰＩＯケーブル１５ｂを通して通信できるようになっている。コントローラ１１ａ、１１ｂとＰＩＯユニット１４とのデータ伝送方式は、ＣＰＵ１７ａ、１７ｂがＰＩＯデータを周期的にアクセスする方式である。

ここで、複数のコントローラから一つのＰ／Ｏ入出力装置に対してＩ／Ｏ入出力可能とすることにより、システムのコストを低減させるとともに実装効率を向上させ、さらに、システム構築の柔軟性に向上を図ったものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−８２８９６号公報

しかし、コントローラ１１ａ、１１ｂとＰＩＯユニット１４とのデータ伝送方式は、ＣＰＵ１７ａ、１７ｂがＰＩＯデータを周期的にアクセスする方式であるので、トラッキングカード１８ａ、１８ｂおよびトラッキングケーブル２０が必要となる。このことから、二重化されたコントローラ１１ａ、１１ｂ間でのデータ伝送のためのハードウエア構成の簡素化が望まれている。

本発明の目的は、二重化されたコントローラ間のデータ伝送のためのハードウエアを簡素化できる二重化コントローラのデータ伝送方法を提供することである。

本発明の二重化コントローラのデータ伝送方法は、二重化されたコントローラのマスタコントローラとスレーブコントローラとのデータを等値化にするために、ネットワークのスキャン伝送を使用したことを特徴とする。

本発明によれば、二重化されたコントローラのデータ伝送方式としてスキャン伝送を用いて、オンライン側のデータを自局に取り込むことにより、トラッキングのためのモジュールやケーブルを使わなくても同じ機能を実現できる。従って、ハードウエア構成が簡素化され、製品のコスト削減や収納スペースの削減にも有効である。

図１は本発明の実施の形態に係わる二重化コントローラのデータ伝送方法を実現するためのシステム構成図である。本発明の実施の形態では、コントローラ１１ａ、１１ｂとＰＩＯユニット１４との間のデータ伝送方式にスキャン伝送方式を採用している。そのため、従来必要であったトラッキングカード１８ａ、１８ｂとトラッキングケーブル２０とが不要になっている。

ここで、スキャン伝送方式は、ブロードキャスト伝送を応用してネットワークにつながる各ステーションに自ステーションの情報を同時に書き込む機能であり、ネットワーク上につながる各ステーションが自動的に他のステーションの情報を取り込むことができるものである。このスキャン伝送方式は、制御ＬＡＮで培われてきた技術であるが、電子技術の発展によりコントローラとＰＩＯユニットとの伝送にも使用されることが可能となってきている。

前述したように、図３に示した従来例では、ＣＰＵ１７ａ、１７ｂがＰＩＯユニット１４にデータを書き込み、また、読み出しを定周期に実施している。従って、二重化のためにそのデータやオンライン系の内部データをスタンバイ系にトラッキングカード１８ａ、１８ｂを経由してデータ伝送している。

一方、本発明では、スキャン伝送をＣＰＵ１７ａ、１７ｂとＰＩＯユニット１４との間の伝送に採用する。これにより、ＣＰＵ１７ａ、１７ｂからの定期的なデータの読み出しや、データの書き込みが不要となる。また、スキャン伝送の周期で自動的にＰＩＯユニット１４のデータがＣＰＵ１７ａ、１７ｂに書き込まれることになる。

このスキャン伝送の機能を利用して、オンライン系の内部データをスキャン伝送エリアに乗せることにより、結果的にスタンバイ系のＣＰＵ１７ｂが自動的にオンライン系の内部データを得ることが可能になる。

図２は、本発明の実施の形態に係わる二重化コントローラのデータ伝送方法による動作の説明図である。二重化されたコントローラ１１ａ、１１ｂと２台のＰＩＯユニット１４ａ、１４ｂで構成されたシステムを示している。コントローラ１１ａ、１１ｂおよびＰＩＯユニット１４ａ、１４ｂは、それぞれスキャンメモリ２７ａ〜２７ｄを有し、図２では、矢印で引き出して示している。例えば、マスタコントローラ１１ａが自分のデータをスキャンメモリ２７ａのＡ１に書くと、スキャン伝送により自動的に、スキャンメモリ２７ｂ、２７ｃ、２７ｄのＡ２、Ａ３、Ａ４に、マスタコントローラ１１ａが書いたデータが転写される。

ＰＩＯユニット１４ａ、１４ｂのデータについても同様に、ＰＩＯユニット１４ａが自分のデータをスキャンメモリ２７ｂのＣ２に書いたとすると、自動的に、スキャンメモリ２７ａ、２７ｃ、２７ｄのＣ１、Ｃ３、Ｃ４に転写される。ＰＩＯユニット１４ｂのデータについても、スキャンメモリ２７ｃのＤ３に書くことにより、自動的にスキャンメモリ２７ａ、２７ｂ、２７ｄのＤ１、Ｄ２、Ｄ４に転写される。

このため、スレーブコントローラ１１ｂは、トラッキング伝送をしなくても、自ステーションのスキャンメモリ２７ｄをアクセスすることで、ＰＩＯユニット１４ａ、１４ｂのデータとマスタコントローラ１１ａの内部データを自動的に取り込むことができる。

本発明の実施の形態に係わる二重化コントローラのデータ伝送方法を実現するためのシステム構成図。本発明の実施の形態に係わる二重化コントローラのデータ伝送方法による動作の説明図。二重化されたコントローラを備えた定型的な監視制御システムの構成図。

符号の説明

１１…コントローラ、１２…制御ＬＡＮ、１３…ヒューマンマシンインタフェース、１４…プロセス入出力ユニット、１５…プロセス入出力信号ケーブル、１６…コントローラ、１７…ＣＰＵ、１８…トラッキングカード、１９…ネットワークインタフェース、２０…トラッキングケーブル、２１…電源、２２…ＣＰＵインタフェース、２３…デジタル入出力カード、２４…アナログ入出力カード、２５…パルス入出力カード、２６…接点入出力カード、２７…スキャンメモリ

Claims

二重化されたコントローラのマスタコントローラとスレーブコントローラとのデータを等値化にするために、ネットワークのスキャン伝送を使用したことを特徴とする二重化コントローラのデータ伝送方法。
前記ネットワークのスキャン伝送は、二重化されたコントローラのＣＰＵとプロセス入出力ユニットとの間のバスアクセス部分用いて行うことを特徴とする請求項１記載の二重化コントローラのデータ伝送方法。