JP2011145732A - タイミング制御装置、タイミング制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 フィールド機器の制御に係る演算精度の低下を防ぐことができるタイミング制御装置、タイミング制御方法を提供する。
【解決手段】 機器による入力データを一時的に保持する複数のデータ保持部のそれぞれに対し、所定の周期により予め定められた順序で前記入力データを読み出す読み出し部と、前記複数のデータの保持部のそれぞれの入力データの読み出し時間を記録する記録部と、前記複数のデータ保持部のいずれかに対する前記入力データの読み出しに失敗したかどうかを判断する判断部と、前記入力データの読み出しに失敗したと判断された場合、記憶された異常が発生したデータ保持部の読み出し時間に基づいて、前記所定の順序においてその順序が異常の発生したデータ保持部直後であるデータ保持部に対する前記入力データの読み出しタイミングを算出し、前記読み出し部の読み出しタイミングとする算出部とを備えた。
【選択図】図2
【解決手段】 機器による入力データを一時的に保持する複数のデータ保持部のそれぞれに対し、所定の周期により予め定められた順序で前記入力データを読み出す読み出し部と、前記複数のデータの保持部のそれぞれの入力データの読み出し時間を記録する記録部と、前記複数のデータ保持部のいずれかに対する前記入力データの読み出しに失敗したかどうかを判断する判断部と、前記入力データの読み出しに失敗したと判断された場合、記憶された異常が発生したデータ保持部の読み出し時間に基づいて、前記所定の順序においてその順序が異常の発生したデータ保持部直後であるデータ保持部に対する前記入力データの読み出しタイミングを算出し、前記読み出し部の読み出しタイミングとする算出部とを備えた。
【選択図】図2
Description
本発明は、フィールド機器により入力されたデータの読み出しタイミングの制御技術に関する。
システムに含まれる複数の機器を複数のFCS(Field Control Station)により制御するDCS(Distributed Control System:分散型制御システム)が知られている。ここで、従来のDCSについて説明する。図5は、従来のDCSを示す図である。
図5に示すように、従来のDCS6は、HIS(Human interface Station)7、複数のFCS8、FCS8のそれぞれに接続された複数のフィールド機器9を備える。HIS7は、例えばVnet/IP(登録商標)などの制御バスによりそれぞれのFCS8と接続され、DCS6の管理者に対し、DCS6の状態を提示し、フィールド機器9の制御手段を提供する。また、FCS8は、CPU81とこれに接続された複数のIOM(In/Out Module)82を備える。複数のIOM82はそれぞれフィールド機器9と接続され、CPU81は複数のIOM82を制御する。この制御において、CPU81は、読み出し処理によって、複数のIOM82に入力されたフィールド機器9からのデータを一定のスキャン周期で読み出す。
しかしながら、CPU81に接続された複数のIOM82のうち、いずれかのIOM82の状態に変化が生じた場合、スキャン周期が揺らいでしまうという問題がある。以下、このスキャン周期の揺らぎについて説明する。図6は、スキャン周期の揺らぎを示す図である。なお、説明上、図6において、複数のIOMはそれぞれIOM_A,IOM_B,IOM_Cとして区別される。
図6に示すように、CPU81は、TICK単位でIOM82に接続されたフィールド機器9の制御処理を行うため、TICK信号が出力されるまでに複数のIOM82に入力されたデータの読み出し処理を行う。図6において、CPU81は、複数のIOM82に状態変化が生じない場合、IOM_C,IOM_A,IOM_Bの順に一定のスキャン周期で複数のIOM82をスキャンし、データを読み出す。一方、複数のIOM82のいずれか、例えばIOM_Bにfailが発生した場合、CPU81は、次のスキャン周期のスキャンにおいて、正常時と変わらぬタイミングで入力処理を開始し、IOM_Bをスキップしてデータを読み出す。ここでIOM_Cのスキャン周期はIOM_Bをスキャンする時間分だけ短くなる。また、failが発生したIOM_Bが正常状態に復帰した場合、IOM_Cのスキャン周期は、本来IOM_Bのスキャンが開始される時点から復帰したIOM_Bのスキャンが終了される時点までとなるため、IOM_Bの復帰前に比べ、IOM_Bのスキャン時間分だけ長くなる。このようなスキャン周期の揺らぎによれば、フィールド機器9の制御に係る演算精度が低下し、安定した制御動作が妨げられてしまう。
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、フィールド機器の制御に係る演算精度の低下を防ぐことができるタイミング制御装置、タイミング制御方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するため、本発明の一態様に係るタイミング制御装置は、機器による入力データを一時的に保持する複数のデータ保持部のそれぞれに対し、所定の周期により予め定められた順序で前記入力データを読み出す読み出し部と、前記複数のデータの保持部のそれぞれの入力データの読み出し時間を記録する記録部と、前記複数のデータ保持部のいずれかに対する前記入力データの読み出しに失敗したかどうかを判断する判断部と、前記入力データの読み出しに失敗したと判断された場合、記憶された異常が発生したデータ保持部の読み出し時間に基づいて、前記所定の順序においてその順序が異常の発生したデータ保持部直後であるデータ保持部に対する前記入力データの読み出しタイミングを算出し、前記読み出し部の読み出しタイミングとする算出部とを備える。
また、タイミング制御方法は、機器による入力データを一時的に保持する複数のデータ保持部のそれぞれに対し、所定の周期により予め定められた順序で前記入力データを読み出し、前記複数のデータの保持部のそれぞれの入力データの読み出し時間をメモリに記録し、前記複数のデータ保持部のいずれかに対する前記入力データの読み出しに失敗したかどうかを判断し、読み出しに失敗したと判断した場合、前記メモリに記憶された異常が発生したデータ保持部の読み出し時間に基づいて、前記所定の順序においてその順序が異常の発生したデータ保持部直後であるデータ保持部に対する前記入力データの読み出しタイミングを算出し、算出した読み出しタイミングに基づいて前記入力データの読み出しを実行する。
フィールド機器の制御に係る演算精度の低下を防ぐことができる。
以下、実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
まず、本実施の形態に係るDCSのハードウェア構成について説明する。図1は、本実施の形態に係るDCSのハードウェア構成を示す図である。
図1に示すように、本実施の形態に係るDSC1は、HIS2と、このHIS2と接続された複数のFCS3を備える。HIS2は、DSC1の管理者に対し、DCS1の状態を提示するとともに、フィールド機器4の制御手段を提供する。FCS3は、CPU31、複数のIOM32を備える。CPU31は、制御バスインターフェイス311、制御プロセッサ312、メモリ313、IOコプロセッサ314を備える。
制御バスインターフェイス311は、Vnet/IPなどの制御バスによりHIS2と接続される。また、制御バスインターフェイス311は、この制御バスを介してHIS2
へフィールド機器4の状態を示す情報を送信するとともに、HIS2からフィールド機器4の制御に係る指示情報を受信する。また、制御バスインターフェイス311は、制御プロセッサ312及びIOコプロセッサ314に対してTICKを送信する。ここで、TICKは、HIS2と複数のFCS3間で同期されたネットワーク時計を計時する信号である。制御プロセッサ312は、TICKをトリガとしてフィールド機器4の制御処理を行う。IOコプロセッサ314は、複数のIOM32と接続され、TICKに基づいてIOM32に入力されたフィールド機器4からのデータの読み出し処理を行う。メモリ313はIOコプロセッサ314による読み出し処理により読み出されたデータを格納し、制御プロセッサ312はメモリ313に格納されたデータに基づいて制御処理を行う。また、メモリ313は、後述するスキャン時間をログとして記録する。
へフィールド機器4の状態を示す情報を送信するとともに、HIS2からフィールド機器4の制御に係る指示情報を受信する。また、制御バスインターフェイス311は、制御プロセッサ312及びIOコプロセッサ314に対してTICKを送信する。ここで、TICKは、HIS2と複数のFCS3間で同期されたネットワーク時計を計時する信号である。制御プロセッサ312は、TICKをトリガとしてフィールド機器4の制御処理を行う。IOコプロセッサ314は、複数のIOM32と接続され、TICKに基づいてIOM32に入力されたフィールド機器4からのデータの読み出し処理を行う。メモリ313はIOコプロセッサ314による読み出し処理により読み出されたデータを格納し、制御プロセッサ312はメモリ313に格納されたデータに基づいて制御処理を行う。また、メモリ313は、後述するスキャン時間をログとして記録する。
ここで読み出し処理の開始タイミングについて説明する。IOコプロセッサ314は読み出し処理を開始するタイミングを計るために、頭出しタイマ314aを持つ。この頭出しタイマ314aは、TICKを受け取ったIOコプロセッサ314が読み出し処理を開始するまでの時間をタイムアウト値として設定する。このタイムアウト値は、読み出し処理が次のTICKの直前に処理を完了させられるタイミングに設定される。IOコプセッサ314は、頭出しタイマ314aがタイムアウトしたタイミングにおいて、予め定められた順序により複数のIOM32からの読み出し処理を開始する。
IOM32は、図示しないメモリを持ち、フィールド機器4から入力されたデータ、接続されたフィールド機器4に対する制御データを一時的に保持し、CPU31とフィールド機器4間のデータの送受を仲介する。フィールド機器4は、計測制御に用いられる機器であり、例えば、センサ、バルブ、アクチュエータ機器などが挙げられる。
次に、IOコプロセッサの機能構成について説明する。図2は、IOコプロセッサの機能構成を示す図である。
IOコプロセッサ314は、読み出し処理部51、第1判断部52、記録部53、第2判断部54、算出部55を機能として備える。読み出し処理部51は、頭出しタイマ314aのタイムアウトをトリガとして、接続された複数のIOM32に入力されたデータの読み出し処理を、予め定められた順序により複数のIOM32をそれぞれスキャンすることにより行う。第1判断部52は、読み出し処理部51による読み出し処理において、failが発生したかどうかを判断する。ここでfailとは、データが読み出せない状態を示す。記録部53は、読み出し処理部51による複数のIOM32それぞれのスキャンに掛かる時間をスキャン時間として、メモリ313にログとして記録する。ここで、スキャン時間は、複数のIOM32それぞれに対応付けられて、スキャン周期毎に記録される。第2判断部54は、failが発生したIOM32に対応するスキャン時間が、メモリ313におけるログに複数スキャン周期分記録されているかどうかを判断する。算出部55は、予め定められたスキャン順序がfailの発生したIOM32直後であるIOM32のスキャン開始タイミングに対し、ログにおいてfailが発生したIOM32に対応するスキャン時間に基づく調整時間を加算する。
次に、IOコプロセッサの動作について説明する。図3は、IOコプロセッサの動作を示すフローチャートである。また、図4は、調整時間の挿入を示す図である。
図3に示すように、まず、読み出し処理部51は、頭出しタイマ314aがタイムアウトしたかどうかを判断する(S101)。
頭出しタイマ314aがタイムアウトした場合(S101,YES)、読み出し処理部51は、複数のIOM32それぞれをスキャンすることにより読み出し処理を行う(S1
02)。次に、第1判断部52は、読み出し処理部51による複数のIOM32それぞれに対するスキャンにおいて、failが発生したかどうかを判断する(S103)。
02)。次に、第1判断部52は、読み出し処理部51による複数のIOM32それぞれに対するスキャンにおいて、failが発生したかどうかを判断する(S103)。
failが発生していない場合(S103,NO)、記録部53は読み出し処理におけるそれぞれのIOM32に対するスキャン時間をログとしてメモリ313に記録する(S104)。記録後、読み出し処理部51は、再度、頭出しタイマ314aがタイムアウトしたかどうかを判断する(S101)。
一方、failが発生した場合(S103,YES)、第2判断部24は、メモリ313にfailが発生したIOM32と対応付けられたスキャン時間のログがあるかどうかを判断する(S105)。
ログがある場合(S105,YES)、第2判断部は、ログにおいて、failが発生したIOM32について、複数スキャン周期分のスキャン時間があるかどうかを判断する(S106)。
複数スキャン周期分のスキャン時間がある場合(S106,YES)、算出部55は、メモリ313に記録された複数スキャン周期分のスキャン時間の平均時間を算出する(S107)。更に、算出部55は、算出した平均時間を、調整時間として、failが発生したIOM32直後のIOM32をスキャンするタイミングに加算する(S108)。平均時間の加算後、読み出し処理部51は、再度、頭出しタイマ314aがタイムアウトしたかどうかを判断する(S101)。
一方、複数スキャン周期分のスキャン時間がない場合(S106,NO)、算出部55は、前回のスキャン周期におけるfailが発生したIOM32のスキャン時間を、調整時間として、failが発生したIOM32直後のIOM32をスキャンするタイミングに加算する(S109)。前回のスキャン時間の加算後、読み出し処理部51は、再度、頭出しタイマ314aがタイムアウトしたかどうかを判断する(S101)。
上述した動作によって、図4に示すように、平均時間または前回のスキャン時間が、調整時間として、failが発生したIOM32直後のIOM32のスキャン前に挿入される。これによれば、fail中においても、failからの復帰時においても、スキャン周期の長さが変わることがないため、スキャン周期に揺らぎが発生しない。また、スキャン周期に揺らぎを発生させないことにより、フィールド機器の制御に係る演算精度の低下を防ぐことができる。
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の実施の形態は、あらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、何ら拘束されない。更に、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、全て本発明の範囲内のものである。
1 DCS、
2 HIS、
3 FCS、
4 フィールド機器、
31 CPU、
32 IOM、
51 読み出し処理部、
52 第1判断部、
53 記録部、
54 第2判断部、
55 算出部、
311 制御バスインターフェイス、
312 制御プロセッサ、
313 メモリ、
314 IOコプロセッサ。
2 HIS、
3 FCS、
4 フィールド機器、
31 CPU、
32 IOM、
51 読み出し処理部、
52 第1判断部、
53 記録部、
54 第2判断部、
55 算出部、
311 制御バスインターフェイス、
312 制御プロセッサ、
313 メモリ、
314 IOコプロセッサ。
Claims (3)
- 機器による入力データを一時的に保持する複数のデータ保持部のそれぞれに対し、所定の周期により予め定められた順序で前記入力データを読み出す読み出し部と、
前記複数のデータの保持部のそれぞれの入力データの読み出し時間を記録する記録部と、
前記複数のデータ保持部のいずれかに対する前記入力データの読み出しに失敗したかどうかを判断する判断部と、
前記入力データの読み出しに失敗したと判断された場合、記憶された異常が発生したデータ保持部の読み出し時間に基づいて、前記所定の順序においてその順序が異常の発生したデータ保持部直後であるデータ保持部に対する前記入力データの読み出しタイミングを算出し、前記読み出し部の読み出しタイミングとする算出部と
を備えるタイミング制御装置。 - 前記記録部は、前記所定周期毎に前記読み出し時間を記録し、
前記算出部は、前記異常が発生したデータ保持部の複数周期分の読み出し時間の平均に基づいて、前記入力データの読み出しタイミングを算出することを特徴とする請求項1に記載のタイミング制御装置。 - 機器による入力データを一時的に保持する複数のデータ保持部のそれぞれに対し、所定の周期により予め定められた順序で前記入力データを読み出し、
前記複数のデータの保持部のそれぞれの入力データの読み出し時間をメモリに記録し、
前記複数のデータ保持部のいずれかに対する前記入力データの読み出しに失敗したかどうかを判断し、
読み出しに失敗したと判断した場合、前記メモリに記憶された異常が発生したデータ保持部の読み出し時間に基づいて、前記所定の順序においてその順序が異常の発生したデータ保持部直後であるデータ保持部に対する前記入力データの読み出しタイミングを算出し、算出した読み出しタイミングに基づいて前記入力データの読み出しを実行するタイミング制御方法。
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---|---|---|---|
JP2010003665A JP2011145732A (ja) | 2010-01-12 | 2010-01-12 | タイミング制御装置、タイミング制御方法 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015151277A1 (ja) * | 2014-04-04 | 2015-10-08 | 三菱電機株式会社 | データ処理装置 |
-
2010
- 2010-01-12 JP JP2010003665A patent/JP2011145732A/ja active Pending
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