JP2014059846A - プログラム異常検出装置、そのプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ソフトウェアを構成する各タスク・プログラム41全てにリフレッシュ処理部42を設けて、そのタスク実行の際にリフレッシュ処理(リフレッシュ記録テーブル31における自己の情報を更新する処理)も実行させる。監視条件設定テーブル21には、各タスク・プログラム41に対応してそのタスクが実行するリフレッシュ処理に関する時間的な条件が設定・登録される。この時間的な条件は、監視タイムアウト時間、及び、リフレッシュ禁止期間である。監視部23は、定期的に、リフレッシュ記録テーブル31を参照してタスク毎に上記時間的な条件を満たしているか否かを判定し、条件を満たしていない場合にはそのタスクに異常発生と見做す。
【選択図】図2
Description
特許文献1には、プログラム処理実行される中央処理装置から送出される監視タイマリセット信号を入力して、この信号に基づいてプログラム異常を検出するプログラム異常検出回路が開示されている。プログラム異常検出回路は、監視タイマやOR回路やフリップフロップ等を有しており、上記監視タイマリセット信号を、監視タイマのカウント時間T1(T1≠0)までに受信した場合、またはカウント時間T1からT2(T1<T2)までの間に受信しなかった場合に、プログラム異常として検出する。
すなわち、特許文献1に関しては、下記の問題がある。
・プログラム異常検出回路はハードウェアで実現しており、ソフトウェアが複数の定周期処理(定周期タスク)から構成されている場合には対応困難である。
・ソフトウェアが複数の定周期処理(定周期タスク)から構成されている場合の異常検出は、考慮されていない。従って、複数の定周期タスクから構成されるソフトウェアの異常検出に関しても、何等想到されていない。更に、WDTのリセット処理を有するプログラム(定周期タスク)が暴走して、リセット処理を含む無限ループになった場合、異常検出はできない可能性がある。
図1は、本例のプログラム異常検出装置のハードウェア構成例である。
これは、本例のプログラム異常検出装置の機能を有する何らかのコンピュータ/情報処理装置(パソコン、組み込み機器、プログラマブルコントローラ等)のハードウェア構成例と見做してもよい。
ROM13は、CPU11が実行するプログラムコード等(後述するアプリケーションプログラム群40等)が格納されているメモリである。更に、ROM13には、後述するプログラム異常検出機能部20の各種処理機能を実現させる為の他のアプリケーションプログラム(不図示)も、予め記憶されている。CPU11が、このアプリケーションプログラムを読出し実行することにより、例えば後述する各種フローチャート図(図7、図8、図10)の処理が実現される。
まず、上記ROM13には、予め、上述した複数の定周期処理(定周期タスク;以下、省略して単にタスクと記す場合もある)から構成されるソフトウェアであるアプリケーションプログラム群40が記憶されている。
設定部23によって、上記監視条件設定テーブル21、リフレッシュ順序設定テーブル22に対する設定が行われる。設定部23は、例えば不図示の設定画面を不図示のディスプレイ等に表示して、ユーザに任意の情報を設定させて当該設定情報を設定テーブル21,22に格納するものであるが(ユーザは不図示のキーボード、マウス等を操作して設定する)、この例に限らない。例えば、設定部23は、外部でユーザ等によって任意に作成された上記設定テーブル21,22等を何らかの形で取り込んで(ネットワーク経由や可搬記憶媒体経由など)RAM12/ROM13に記憶する処理を行うものであってもよい。何れにしても、これら各設定テーブル21,22の内容は、ユーザ等が任意に設定するものであってよい。
上記各タスク・プログラム41のリフレッシュ処理部42は、上記定期的なリフレッシュ処理として、上記監視条件設定テーブル21や、リフレッシュ順序設定テーブル22の設定内容を参照しつつ、上記リフレッシュ記録テーブル31や、リフレッシュ順序記録テーブル32の後述する各種格納内容(リフレッシュ情報と呼ぶものとする)を更新する。詳しくは後に図7を参照して説明する。
図3(a)、(b)には、監視条件設定テーブル21の具体例を示す。
図4(a)、(b)には、リフレッシュ順序設定テーブル22の具体例を示す。
図6(a)、(b)には、リフレッシュ順序記録テーブル32の具体例を示す。
以下、まず、図3を参照して監視条件設定テーブル21の具体例について説明する。
監視条件設定データ数211には、監視条件設定データ212の数(レコード数)が格納され、図示の例ではn個が格納される。
監視条件設定データ212は、リフレッシュ監視時間212a、リフレッシュ遅延最小時間212b、リフレッシュ遅延最大時間212c、監視時間タイムアップ連続発生許容回数212d、監視時間タイムアップ時動作212e、監視時間タイムアップ時呼出関数212f、禁止期間リフレッシュ連続発生許容回数212g、禁止期間リフレッシュ時動作212h、禁止期間リフレッシュ時呼出関数212iから構成される。
上記のように本例では、任意のタスク・プログラム41に関して、上記“監視時間タイムアップ連続発生回数”312eや“禁止期間リフレッシュ連続発生回数”312fが、所定の閾値を越えた場合に、そのタスク・プログラム41(タスク)に異常発生と判定する。この閾値が上記監“視時間タイムアップ連続発生許容回数”212dや“禁止期間リフレッシュ連続発生許容回数”212gである。
本テーブル22は、上記複数のタスク・プログラム41(タスク)のなかに、動作順番が決められている複数のタスク・プログラム41がある場合に、決められた順番通りに処理(リフレッシュ)が行われているか否かを判定するためのテーブルであり、決められた順番通りにリフレッシュが行われていない場合には、各タスク・プログラム41個々については上述した異常(無限ループなど)が無くても、プログラム異常と判断する。
“リフレッシュ順序設定グループデータ”222は、異常時動作222a、異常時呼出関数222b、順序設定データ数222c、監視条件設定データ識別子((1)〜(r))222d等から構成される。
“監視条件設定データ識別子”222dは、そのグループに属するタスク(タスク・プログラム41)の識別情報(識別子)である。これら各識別子が、任意に決められた実行順序通りに登録されている。つまり、図示の“監視条件設定データ識別子”(1)→“監視条件設定データ識別子”(2)→・・・→“監視条件設定データ識別子”(r)→“監視条件設定データ識別子”(1)→・・・という順番で、各タスクが実行されるはずであり、もしこの順番通りに実行されていないことが検出されると、プログラム異常と判定されることになる。
図5(a)に示すように、リフレッシュ記録テーブル31は概略的には、リフレッシュ記録データ数311、リフレッシュ記録データ((1)〜(n))312から構成される。
また、尚、各“リフレッシュ記録データ”312や各“監視条件設定データ”212には、対応するタスク・プログラム41の識別子も登録されていることが望ましい。
リフレッシュ記録データ312は、リフレッシュカウンタ今回値312a、タイムスタンプ今回値312b、リフレッシュカウンタ前回値312c、タイムスタンプ前回値312d、監視時間タイムアップ連続発生回数312e、禁止期間リフレッシュ連続発生回数312fから構成される。
まず、図6(a)に示すように、リフレッシュ順序記録テーブル32は概略的には、リフレッシュ順序記録データ数321、リフレッシュ順序記録データ((1)〜(m))322から構成される。
“リフレッシュ順序記録データ”322は、“リフレッシュ共通カウンタ”322a、“カウンタ”((1)〜(r))322bから構成される。各“カウンタ”322bは、それぞれ、そのグループに属するタスク・プログラム41の何れかに対応するものであり、従って上記“監視条件設定データ識別子”222dと同じくr個となっている。各“カウンタ”322bの順番は、“監視条件設定データ識別子”222dの順番と対応関係にあることが望ましい。つまり、例えば、先頭レコードである“カウンタ”(1)は、同じく先頭レコードである“監視条件設定データ識別子”(1)に対応するカウンタである。この“カウンタ”(1)のカウント値は、識別子(1)に対応するタスク・プログラム41がリフレッシュ処理を実行する毎に更新されるが、更新方法は下記のようにリフレッシュ共通カウンタ322aを用いるものとなる。
上記アプリケーションプログラム群40を構成する各タスク・プログラム41は、自己のリフレッシュ処理部42を例えば定期的に呼び出す。その際に、パラメータとして自己の識別子を渡す。尚、各タスク・プログラム41には、予めユニークな識別情報(識別子)が割り当てられている。
図8は、監視部24の処理フローチャート図である。
次に、監視条件設定テーブル21の先頭レコードとリフレッシュ記録テーブル31の先頭レコードを、処理対象レコードとしてセットする(ステップS52,S53)。尚、セットするとは、例えばポインタ指定することであり、現在の処理対象レコードを指し示すものである。
カウンタの更新が無い場合(CNTdif≦0)(ステップS58,NO)は、監視タイムアウト判定処理(ステップS63〜S68)に移行する。一方、カウンタの更新がある場合(CNTdif>0)(ステップS58,YES)は、処理対象レコードの"リフレッシュカウンタ前回値"312cに"リフレッシュカウンタ今回値"312aの値を設定する。更に、処理対象レコードの"タイムスタンプ前回値"312dに"タイムスタンプ今回値"312bの値を設定したうえで(ステップS72)、そのままステップS59以降の禁止期間リフレッシュ判定処理へと移行する。
以下、ステップS59以降の処理について説明する。
ステップS61では、処理対象レコードを更新する。すなわち、監視条件設定テーブル21とリフレッシュ記録テーブル31の処理対象レコードを、それぞれ、現在の処理対象レコードの次のレコード(最初は2番目のレコードとなる)にセットすると共に、変数「処理レコード数」を更新する(+1インクリメントなど)。尚、変数「処理レコード数」は、図8の処理開始時の初期化処理で‘1’となっているものとする。
図9は、監視タイムアウト、禁止期間について説明する為の図である。
図10は、監視部24の処理順序監視動作を説明するフローチャートである。
ここで、図1に示す情報処理装置が、例えば制御システム用のコンピュータ(PLC;プログラマブルコントローラ)等である場合においては、複数の定周期タスクが動作する場合が多い。更に、これら複数の定周期タスクは、予め決められた順番で順次実行される場合も少なくない。この様な場合、これら各定周期タスクのリフレッシュ処理も、予め決められた順番で順次実行されることになる。更に、この様な実行順序が決められた複数の定周期タスクを1グループとして、複数のグループが存在する場合もある。
何れにしても、監視部24は、図10の処理を実行開始すると、まず、リフレッシュ順序設定テーブル22の先頭レコードおよびリフレッシュ順序記録テーブル32の先頭レコードを、処理対象レコードとしてセットする(ステップS81,S82)。
すなわち、まず、リフレッシュ順序記録テーブル32における処理対象レコード(上記の通り最初は“リフレッシュ順序記録データ(1)”)に記録されている各カウンタ322b(カウンタ(1)、カウンタ(2)、・・・、カウンタ(r))同士を比較することで、カウンタ更新順序が予め決められた順序通りとなっているか否を確認する(ステップS83)。
ステップS86では、リフレッシュ順序設定テーブル22およびリフレッシュ順序記録テーブル32の両方に関して、次の処理対象レコードを決定する。上記の通り最初は先頭レコードが処理対象レコードであるので、2番目のレコードが次の処理対象レコードとなる。
さらに異常検出後の動作をアプリケーション側で柔軟に構成することが可能となる。
11 CPU
12 RAM
13 ROM
14 外部I/F(インタフェース)
20 プログラム異常検出機能部
21 監視条件設定テーブル
22 リフレッシュ順序設定テーブル
23 設定部
24 監視部
30 記憶領域
31 リフレッシュ記録テーブル
32 リフレッシュ順序記録テーブル
40 アプリケーションプログラム群
41 プログラム(タスク)
42 リフレッシュ処理部
211 監視条件設定データ数
212 各監視条件設定データ((1)〜(n))
212a リフレッシュ監視時間
212b リフレッシュ遅延最小時間
212c リフレッシュ遅延最大時間
212d 監視時間タイムアップ連続発生許容回数
212e 監視時間タイムアップ時動作
212f 監視時間タイムアップ時呼出関数
212g 禁止期間リフレッシュ連続発生許容回数
212h 禁止期間リフレッシュ時動作
212i 禁止期間リフレッシュ時呼出関数
221 リフレッシュ順序設定グループ数
222 リフレッシュ順序設定グループデータ((1)〜(m))
222a 異常時動作
222b 異常時呼出関数
222c 順序設定データ数
222d 監視条件設定データ識別子((1)〜(r))
311 リフレッシュ記録データ数
312 リフレッシュ記録データ((1)〜(n))
312a リフレッシュカウンタ今回値
312b タイムスタンプ今回値
312c リフレッシュカウンタ前回値
312d タイムスタンプ前回値
312e 監視時間タイムアップ連続発生回数
312f 禁止期間リフレッシュ連続発生回数
321 リフレッシュ記録データ数
322 リフレッシュ順序記録データ((1)〜(m))
322a リフレッシュ共通カウンタ
322b カウンタ((1)〜(r))
Claims (7)
- 複数の定周期タスクから構成されるプログラムの異常を検出するプログラム異常検出装置であって、
前記定周期タスク毎に対応して所定のリフレッシュ情報が記憶されるリフレッシュ情報記憶手段と、
前記定周期タスク毎に対応してその定周期タスクが実行するリフレッシュ処理に関する時間的な条件が登録される条件登録手段とを有し、
前記各定周期タスクは、それぞれ、前記リフレッシュ処理としてその定周期タスクに対応する前記リフレッシュ情報の更新を行うリフレッシュ手段を有し、
定期的に、前記定周期タスク毎に、対応する前記リフレッシュ情報を参照して前記時間的な条件を満たしているか否かを判定し、該時間的な条件を満たしていない場合、あるいは複数回連続して該時間的な条件を満たしていない場合には、その定周期タスクの異常と判定する監視手段と、
を有することを特徴とするプログラム異常検出装置。 - 前記時間的な条件は、監視タイムアウト時間、及び、リフレッシュ禁止期間であり、
前記監視手段は、前記定周期タスク毎に、任意の前記リフレッシュ処理実行時から前記監視タイムアウト時間経過するまでに次の前記リフレッシュ処理が実行されなかった場合、あるいは、前記リフレッシュ禁止期間内に前記リフレッシュ処理が実行された場合には、前記時間的な条件を満たしていないと判定することを特徴とする請求項1記載のプログラム異常検出装置。 - 前記リフレッシュ禁止期間は、任意の前記リフレッシュ処理実行時から前記監視タイムアウト時間経過するまでの期間内であって、任意の前記リフレッシュ処理実行時点から所定の第1の時間経過する時点までの期間であることを特徴とする請求項2記載のプログラム異常検出装置。
- 前記リフレッシュ禁止期間は、任意の前記リフレッシュ処理実行時から前記監視タイムアウト時間経過するまでの期間内であって、任意の前記リフレッシュ処理実行時から所定の第2の時間経過する時点から、前記監視タイムアウト時間経過時点までの期間であることを特徴とする請求項2記載のプログラム異常検出装置。
- 前記条件登録手段には、更に、前記定周期タスク毎に、その定周期タスクが異常と判定された場合に対応する動作が登録されており、
前記監視手段は、任意の定周期タスクに関して異常と判定した場合、その定周期タスクに対応する前記登録されている動作を実行することを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のプログラム異常検出装置。 - 前記複数の定周期タスクのうち実行順序が決められている複数の定周期タスクを実行順序監視対象として、該実行順序監視対象となる定周期タスク毎に対応して前記実行順序に従って設けられるカウンタ値記憶手段と、
前記実行順序監視対象となる複数の定周期タスクに共通のカウンタである共通カウンタとを有し、
前記実行順序監視対象となる各定周期タスクのリフレッシュ手段は、その前記リフレッシュ処理の際に、前記共通カウンタを更新すると共に、そのカウンタ値を自己に対応する前記カウンタ値記憶手段に記憶し、
前記監視手段は、該各カウンタ値記憶手段を参照することで、前記実行順序監視対象となる複数の定周期タスクが前記実行順序通りに実行されているか否かを判別する処理を更に実行することを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載のプログラム異常検出装置。 - 複数の定周期タスクから構成されるプログラムの異常を検出するプログラム異常検出装置のコンピュータを、
前記定周期タスク毎に対応して所定のリフレッシュ情報が記憶されるリフレッシュ情報記憶手段と、
前記定周期タスク毎に対応してその定周期タスクが実行するリフレッシュ処理に関する時間的な条件が登録される条件登録手段とを有し、
前記各定周期タスクは、それぞれ、前記リフレッシュ処理としてその定周期タスクに対応する前記リフレッシュ情報の更新を行うリフレッシュ手段を有し、
定期的に、前記定周期タスク毎に、対応する前記リフレッシュ情報を参照して前記時間的な条件を満たしているか否かを判定し、該時間的な条件を満たしていない場合、あるいは複数回連続して該時間的な条件を満たしていない場合には、その定周期タスクの異常と判定する監視手段、
として機能させるためのプログラム。
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