JP2016095784A - Redundant control system and control device thereof - Google Patents
Redundant control system and control device thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016095784A JP2016095784A JP2014232805A JP2014232805A JP2016095784A JP 2016095784 A JP2016095784 A JP 2016095784A JP 2014232805 A JP2014232805 A JP 2014232805A JP 2014232805 A JP2014232805 A JP 2014232805A JP 2016095784 A JP2016095784 A JP 2016095784A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- task
- data
- control device
- control
- output data
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 27
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 17
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 26
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Hardware Redundancy (AREA)
- Safety Devices In Control Systems (AREA)
Abstract
Description
本発明は、稼働系と待機系の制御装置を含む冗長化制御システムに関する。 The present invention relates to a redundant control system including an active system and a standby system control device.
工場や各種プラント等の産業施設においては、各種操業を制御するために制御システムと呼ばれる通信システムが構築されることが多い。制御システムには、産業施設内に設置されたセンサからの監視データを収集し、その収集結果に応じて電動機等の駆動制御を行う制御装置が含まれている。このような制御装置としては、ＤＣＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ：分散型制御システム或いは分散型制御装置）やプログラマブルロジックコントローラ（以下、ＰＬＣ）が用いられる。一般的なＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）システムでは制御装置としてＰＬＣが用いられることが多く、高信頼性を要求されるプラント設備では制御装置としてＤＣＳが用いられることが多い。 In industrial facilities such as factories and various plants, a communication system called a control system is often constructed to control various operations. The control system includes a control device that collects monitoring data from sensors installed in an industrial facility and performs drive control of an electric motor or the like according to the collection result. As such a control device, a DCS (Distributed Control System: distributed control system or distributed control device) or a programmable logic controller (hereinafter, PLC) is used. In a general FA (Factory Automation) system, a PLC is often used as a control device, and in plant facilities that require high reliability, a DCS is often used as a control device.
この種の制御システムでは、制御装置等の故障に起因する操業停止を回避するために、制御装置の二重化および監視データのデータ伝送経路の二重化が行われることが一般的である。以下では、制御装置とデータ伝送経路の両方が二重化された制御システムのことを「冗長化制御システム」と呼ぶ。 In this type of control system, in order to avoid an operation stop caused by a failure of a control device or the like, it is common to perform a duplex control device and a dual data transmission path for monitoring data. Hereinafter, a control system in which both the control device and the data transmission path are duplicated is referred to as a “redundant control system”.
図３は冗長化制御システムの構成例を示すブロック図である。この冗長化制御システムは、制御装置１００Ａおよび１００Ｂと、ネットワーク３００を介して制御装置１００Ａおよび１００Ｂに各々接続されたＩＯマスタ２００Ａおよび２００Ｂと、複数のＩＯ４００とを有する。ここで、複数のＩＯ４００は、センサのように制御装置による監視データの収集対象となる装置や電動機などの制御対象装置の集合体である。制御装置１００Ａは、ネットワーク３００およびＩＯマスタ２００Ａを介して複数のＩＯ４００との間で監視データおよび制御データの授受を行うことが可能である。また、制御装置１００Ｂは、ネットワーク３００およびＩＯマスタ２００Ｂを介して複数のＩＯ４００との間で監視データおよび制御データの授受を行うことが可能である。なお、以下では監視データおよび制御データをまとめてＩＯデータと総称する場合がある。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the redundant control system. This redundant control system includes
この冗長化制御システムにおいて、制御装置１００ＡおよびＩＯマスタ２００Ａの組と、制御装置１００ＢおよびＩＯマスタ２００Ｂの組は、一方の組が稼働系となり、他方の組が待機系となる。稼働系の制御装置および待機系の制御装置の各々は、各々のＩＯマスタを介して監視データを収集し、収集した監視データ（或いは収集した監視データと過去の演算結果）を用いて機器制御のための制御データを求める演算を実行する。稼働系の制御装置は、演算により得られた制御データに基づいて複数のＩＯ４００の制御を行い、待機系の制御装置は、演算により得られた制御データを保持して稼働系の制御装置の停止に備える。そして、待機系の制御装置は、稼働系が停止するとき（或いは停止したとき）には、稼働系として動作し、機器制御を継続する。
In this redundant control system, one set of the set of the
また、図３に示す冗長化制御システムでは、制御装置１００Ａおよび１００Ｂが等値化バス４０を介して相互に接続されている。この等値化バス４０は、制御装置１００Ａおよび１００Ｂ間の通信を仲介する制御装置間通信手段である。制御装置１００Ａおよび１００Ｂは、この等値化バス４０を介した通信を行うことにより相互の状態を監視し、監視結果に基づいて稼働系と待機系の切り替え制御を行う。また、制御装置１００Ａおよび１００Ｂは、この等値化バス４０を利用して、監視データおよび制御データの等値化のための通信を行う。
In the redundant control system shown in FIG. 3, the control devices 100 </ b> A and 100 </ b> B are connected to each other via the
ここで、等値化とは、稼働系の制御装置から待機系の制御装置に監視データおよび制御データを送り、待機系の制御装置が稼働系から受け取った監視データおよび制御データを保持する処理をいう。このような等値化を行うのは、待機系であった制御装置が稼働系に切り替わった場合に、事前に稼働系から受け取った監視データおよび制御データを利用して、ＩＯ４００の制御を円滑に引き継ぐためである。 Here, equalization is a process in which monitoring data and control data are sent from the active control device to the standby control device, and the standby control device holds the monitoring data and control data received from the active system. Say. Such equalization is performed when the control device that is the standby system is switched to the active system, and the control of the IO 400 is smoothly performed using the monitoring data and control data received from the active system in advance. This is to take over.
図４は図３の冗長化制御システムにおける制御装置１００Ａおよび１００Ｂの機能構成を示すブロック図である。これらの制御装置１００Ａおよび１００Ｂは、ＣＰＵと、ＣＰＵにより実行される制御プログラムを記憶するＲＯＭと、ＣＰＵによりワークエリアとして使用されるＲＡＭ等により各々構成されている。
FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration of the
図４に示すように、制御装置１００Ａおよび１００Ｂは、アプリケーション実行機能部１１０と、等値化機能部１２０と、ＩＯリフレッシュ機能部１３０とを含む。これらは、制御装置１００Ａおよび１００ＢのＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される機能である。ここで、アプリケーション実行機能部１１０はタスク起動／監視機能部１１１を含む。また、等値化機能部１２０は、ＩＯデータ等値化機能部１２１を含む。
As illustrated in FIG. 4, the control devices 100 </ b> A and 100 </ b> B include an application
また、図４に示すように、制御装置１００Ａおよび１００Ｂは、ＩＯデータ領域１４０と、出力データ送信領域１５０とを有する。これらはＲＡＭ内に設定された記憶領域である。
As shown in FIG. 4, the control devices 100 </ b> A and 100 </ b> B have an
ＩＯデータ領域１４０は、ＩＯマスタを介して収集した監視データと、監視データから生成した制御データとからなるＩＯデータを記憶する領域である。上述した等値化は、このＩＯデータ領域１４０内のＩＯデータを対象として行われる。さらに詳述すると、稼働系の制御装置１００Ａでは、ＩＯデータ領域１４０内のＩＯデータが読み出され、等値化バス４０を介して待機系の制御装置１００Ｂに送信される。そして、待機系の制御装置１００Ｂでは、ＩＯデータ領域１４０内のＩＯデータを稼働系の制御装置１００Ａから受け取ったＩＯデータに一致させる等値化が行われるのである。また、ＩＯデータ領域１４０内のＩＯデータは、一定時間長のタクト周期毎に更新される。すなわち、制御装置１００Ａおよび１００Ｂでは、タクト周期毎に、ＩＯマスタを介して収集された監視データがＩＯデータ領域１４０に格納され、ＩＯデータ領域１４０内の監視データから生成された制御データがＩＯデータ領域１４０に格納され、監視データおよび制御データからなるＩＯデータの等値化が行われるのである。
The IO
出力データ送信領域１５０は、ＩＯデータ領域１４０のＩＯデータのうちＩＯマスタを介してＩＯ４００に送信するＩＯデータ（この場合、制御データ）を記憶する領域である。ＩＯデータ領域１４０から出力データ送信領域１５０へのＩＯデータの転送もタクト周期毎に行われる。
The output
図４に示す例では、制御装置１００Ａが稼働系、制御装置１００Ｂが待機系となっている。稼働系の制御装置１００Ａにおいて、タスク起動／監視機能部１１１は、アプリケーション実行タスクを起動する（ステップＳ１）。このアプリケーション実行タスクは、ＩＯデータ領域１４０内の監視データから制御データを生成し、ＩＯデータ領域１４０に格納する制御アプリケーションを実行するタスクである。タスク起動／監視機能部１１１は、タクト周期毎にアプリケーション実行タスクの演算が完了したか否かを監視する（ステップＳ２）。そして、演算完了したタスクについては図５に示すタスク完了情報の完了フラグを立てる（ステップＳ３）。
In the example shown in FIG. 4, the
ＩＯデータ等値化機能部１２１は、タクト周期毎に、ＩＯデータ領域１４０内のＩＯデータのうち等値化未了のＩＯデータ（この場合、等値化のために待機系の制御装置１００Ｂに送っていないＩＯデータ）を取得し（ステップＳ４）、等値化バス４０を通じて待機系の制御装置１００Ｂへ転送する（ステップＳ５）。
The IO data
ＩＯリフレッシュ機能部１３０は、タクト周期毎に、タスク完了情報を参照し（ステップＳ６）、ＩＯデータ領域１４０に格納されたＩＯデータのうち完了したタスクにより得られた制御データを出力データ送信領域１５０へ格納する（ステップＳ７）。この出力データ送信領域に格納された制御データはＩＯマスタ２００Ａを介してＩＯ４００に送信される。
The IO
一方、待機系の制御装置１００Ｂにおいて、ＩＯデータ等値化機能部１２１は、稼働系の制御装置１００Ａから転送されたＩＯデータをＩＯデータ領域１４０に展開することによりＩＯデータの等値化を行う（ステップＳ８）。そして、ＩＯリフレッシュ機能部１３０は、制御装置１００Ｂのタクト周期毎に、ＩＯデータ領域１４０内の等値化されたＩＯデータを出力データ送信領域１５０へ格納する（ステップＳ９）。
On the other hand, in the
図６はこの冗長化制御システムの動作例を示すタイムチャートである。この動作例において、稼働系の制御装置１００Ａのタスク起動／監視機能部１１１は、制御データを生成するアプリケーション実行タスクとして、稼働系の制御装置１００Ａのタクト周期Ｐａ＝Ｐａ１、Ｐａ２、…に同期した定周期でタスクＴａを起動するとともに、イベントの発生をトリガとする非定周期のタスクＴｂを起動している。ここで、タスクＴａはタスクＴｂよりも優先度が高い。そして、稼働系の制御装置１００ＡのＩＯデータ等値化機能部１２１は、優先度の高いタスクＴａの演算完了後に等値化処理を実行する。
FIG. 6 is a time chart showing an operation example of this redundant control system. In this operation example, the task activation /
タクト周期Ｐａ１における等値化処理の実行タイミングでは、タスクＴａが完了しており、このタスクＴａの成果である制御データが反映されたＩＯデータＴａ＿１がＩＯデータ領域１４０に格納されている。そこで、タクト周期Ｐａ１の等値化処理では、このＩＯデータＴａ＿１が等値化バス４０を介して待機系の制御装置１００Ｂに送信される。
At the execution timing of the equalization process in the tact cycle Pa1, the task Ta is completed, and the IO data Ta_1 reflecting the control data as a result of the task Ta is stored in the
タクト周期Ｐａ１において、等値化処理の後、タスクＴｂの演算が完了すると、タスクＴｂの成果である制御データが反映されたＩＯデータＴｂ＿１がＩＯデータ領域１４０に格納される。従って、タクト周期Ｐａ１の終了時、タスク起動／監視機能部１１１は、タスクＴａおよびＴｂの両方の完了フラグがＴＲＵＥとなったタスク完了情報１を生成する。
In the tact cycle Pa1, after the equalization process, when the calculation of the task Tb is completed, the IO data Tb_1 reflecting the control data as a result of the task Tb is stored in the
タクト周期Ｐａ２になると、ＩＯリフレッシュ機能部１３０は、タクト周期Ｐａ１のタスク完了情報１において、タスクＴａおよびＴｂの両方の完了フラグがＴＲＵＥとなっていることから、ＩＯデータ領域１４０内のＩＯデータＴａ＿１およびＴｂ＿１を出力データ送信領域１５０に転送する。これによりＩＯデータＴａ＿１およびＴｂ＿１（この場合、制御データ）がＩＯマスタ２００Ａを介してＩＯ４００に送信される。
When the tact cycle Pa2 is reached, the IO
一方、待機系の制御装置１００Ｂは、タクト周期Ｐｂ＝Ｐｂ１、Ｐｂ２、…に同期して動作している。この待機系の制御装置１００Ｂのタクト周期Ｐｂは、稼働系の制御装置１００Ａのタクト周期Ｐａと同じ周期長を有する。
On the other hand, the
タクト周期Ｐａ１において稼働系の制御装置１００Ａから送信されたＩＯデータＴａ＿１は、待機系の制御装置１００ＢのＩＯデータ等値化機能部１２１によってＩＯデータ領域１４０に格納される。そして、タクト周期Ｐｂ１において、制御装置１００ＢのＩＯリフレッシュ機能部１３０は、このＩＯデータ領域１４０内のＩＯデータＴａ＿１を出力データ送信領域１５０に転送する。この場合、制御装置１００Ｂは待機系であるので、この制御装置１００Ｂの出力データ送信領域１５０に転送されたＩＯデータＴａ＿１は、ＩＯ４００に送信されない。
The IO data Ta_1 transmitted from the
次にタクト周期Ｐａ２において、稼働系の制御装置１００Ａでは、タクト周期Ｐａ１と同様、定周期のタスクＴａと、イベント発生により起動されるタスクＴｂが実行される。そして、タスクＴａの演算完了後に等値化処理が実行される。
Next, in the tact cycle Pa2, the
このタクト周期Ｐａ２の等値化処理の実行タイミングにおいて、ＩＯデータ領域１４０には、先のタクト周期Ｐａ１において完了したタスクＴｂの成果を反映したＩＯデータＴｂ＿１とタクト周期Ｐａ２において完了したタスクＴａの成果を反映したＩＯデータＴａ＿２が格納されている。そこで、稼働系の制御装置１００ＡのＩＯデータ等値化機能部１２１は、このＩＯデータＴａ＿２およびＴｂ＿１を等値化バス４０を介して待機系の制御装置１００Ｂに送信する。
At the execution timing of the equalization process of the tact cycle Pa2, the
このように従来の冗長化制御システムでは、タクト周期毎に当該タクト周期において実行したタスクの成果を反映したＩＯデータの等値化が行われるとともに、演算の完了したタスクにより得られたＩＯデータが制御対象装置であるＩＯに送信される。 As described above, in the conventional redundancy control system, equalization of IO data reflecting the result of the task executed in the tact cycle is performed every tact cycle, and the IO data obtained by the task for which the operation has been completed is obtained. It is transmitted to the IO that is the device to be controlled.
このような冗長化制御システムおよび等値化に関する従来技術の一例としては特許文献１に開示の技術が挙げられる。
As an example of the prior art relating to such a redundant control system and equalization, there is a technique disclosed in
ところで、上述した従来の冗長化制御システムでは、各タクト周期において、演算の完了したタスクにより得られたＩＯデータが稼働系の制御装置から制御対象装置であるＩＯに送信される一方、演算が完了していないタスクの影響を受けたＩＯデータを用いた等値化が行われる。このため、従来の冗長化制御システムは、稼働系／待機系の切り替え前後において制御対象装置に送られるＩＯデータ（この場合、制御データ）の一義性が失われる場合があるという問題があった。ここで、一義性が失われるとは、稼働系／待機系の切り替え前後において、制御対象装置に送られる制御データが同じ制御内容に対応したものでなくなること（例えば不連続になること）を意味する。 By the way, in the conventional redundant control system described above, in each tact cycle, IO data obtained by a task for which computation has been completed is transmitted from the active control device to the IO that is the control target device, while computation is completed. Equalization is performed using IO data affected by tasks that have not been performed. For this reason, the conventional redundant control system has a problem that the uniqueness of IO data (in this case, control data) sent to the control target device may be lost before and after switching between the active system and the standby system. Here, the loss of uniqueness means that the control data sent to the control target device does not correspond to the same control content before and after switching between the active system and the standby system (for example, it becomes discontinuous). To do.
以下、図６を参照し、この問題について具体的に説明する。図６に示す例では、タクト周期Ｐａ２が終了する時点において、タスクＴｂの演算が完了していない。このため、タクト周期Ｐａ２の終了時、不完全な内容の制御データを反映したＩＯデータＴｂ＿１’がＩＯデータ領域１４０に格納された状態になる。そこで、タクト周期Ｐａ２の終了時、タスク起動／監視機能部１１１は、タスクＴａの完了フラグがＴＲＵＥ、タスクＴｂの完了フラグがＦＡＬＳＥとなったタスク完了情報２を生成する。
Hereinafter, this problem will be described in detail with reference to FIG. In the example shown in FIG. 6, the calculation of the task Tb is not completed at the time when the tact cycle Pa2 ends. For this reason, at the end of the tact cycle Pa2, the IO data Tb_1 'reflecting the incomplete control data is stored in the
タクト周期Ｐａ３になると、ＩＯリフレッシュ機能部１３０は、タクト周期Ｐａ２のタスク完了情報２において、タスクＴａの完了フラグがＴＲＵＥ、タスクＴｂの完了フラグがＦＡＬＳＥとなっていることから、ＩＯデータ領域１４０内のＩＯデータＴａ＿２のみを出力データ送信領域１５０に転送する。これによりＩＯデータＴａ＿２および前タクト周期Ｐａ２において送ったＩＯデータＴｂ＿１がＩＯマスタ２００Ａを介してＩＯ４００に送信される。
When the tact cycle Pa3 is reached, the IO
タクト周期Ｐａ３では、定周期のタスクＴａが実行され、その成果を反映したＩＯデータＴａ＿３が格納される。このタスクＴａの完了後、タクト周期Ｐａ２において完了しなかったタスクＴｂが再開され、本来ならばタクト周期Ｐａ２において完了すべきタスクＴｂが完了する。そして、この途中から再開されたタスクＴｂの成果を反映したＩＯデータＴｂ＿２’がＩＯデータ領域１４０に格納される。
In the tact cycle Pa3, a task Ta having a fixed cycle is executed, and IO data Ta_3 reflecting the result is stored. After the completion of the task Ta, the task Tb that has not been completed in the tact cycle Pa2 is resumed, and the task Tb that should be completed in the tact cycle Pa2 is completed. Then, the IO data Tb_2 ′ reflecting the result of the task Tb resumed from the middle is stored in the
その後、等値化処理の実行タイミングにおいて、ＩＯデータ領域１４０には、タクト周期Ｐａ３において完了したタスクＴａの成果を反映したＩＯデータＴａ＿３と、タクト周期Ｐａ３において再開したタスクＴｂの成果を反映したＩＯデータＴｂ＿２’が格納されている。そこで、ＩＯデータ等値化機能部１２１は、このＩＯデータＴａ＿３およびＴｂ＿２’を等値化バス４０を介して待機系の制御装置１００Ｂに送信する。
Thereafter, at the execution timing of the equalization process, the
タクト周期Ｐａ３では、等値化処理の後、イベント起動によるタスクＴｂが実行される。そして、タスクＴｂの演算が完了し、その成果を反映したＩＯデータＴｂ＿２がＩＯデータ領域１４０に格納される。そこで、タクト周期Ｐａ３の終了時、タスク起動／監視機能部１１１は、タスクＴａおよびＴｂの完了フラグの両方がＴＲＵＥとなったタスク完了情報３を生成する。このため、タクト周期Ｐａ４の開始時、ＩＯリフレッシュ機能部１３０は、ＩＯデータ領域１４０内のＩＯデータＴａ＿３およびＴｂ＿２を出力データ送信領域１５０に転送する。
In the tact cycle Pa3, the task Tb by event activation is executed after the equalization processing. Then, the calculation of the task Tb is completed, and the IO data Tb_2 reflecting the result is stored in the
図６に示す例では、タクト周期Ｐａ３の終了タイミングにおいて稼働系／待機系の切り替えが行われており、タクト周期Ｐａ４以降、制御装置１００Ａは待機系となり、タクト周期Ｐｂ３以降、制御装置１００Ｂは、稼働系として動作する。
In the example illustrated in FIG. 6, the active / standby system is switched at the end timing of the tact cycle Pa3. After the tact cycle Pa4, the
上述したように、稼働系／待機系の切り替えが行われる前のタクト周期Ｐａ３では、ＩＯデータＴａ＿３およびＴｂ＿２’が制御装置１００Ａから制御装置１００Ｂに送られ、制御装置１００ＢのＩＯデータ領域１４０に格納される。
As described above, in the tact cycle Pa3 before switching between the active system and the standby system, the IO data Ta_3 and Tb_2 ′ are sent from the
タクト周期Ｐｂ３において、稼働系となった制御装置１００ＢのＩＯリフレッシュ機能部１３０は、ＩＯデータ領域１４０内のＩＯデータＴａ＿３およびＴｂ＿２’を出力データ送信領域１５０に転送する。これによりＩＯデータＴａ＿３およびＴｂ＿２’がＩＯマスタ２００Ｂを介してＩＯ４００に送信される。
In the tact cycle Pb3, the IO
仮に稼働系／待機系の切り替えが行われなかったとした場合、タクト周期Ｐａ３においてＩＯデータＴａ＿２およびＴｂ＿１がＩＯ４００に送られた後、タクト周期Ｐａ４においてＩＯデータＴａ＿３およびＴｂ＿２がＩＯ４００に送られたはずである。しかしながら、稼働系／待機系の切り替えが行われた結果、タクト周期Ｐａ３においてＩＯデータＴａ＿２およびＴｂ＿１がＩＯ４００に送られた後、タクト周期Ｐｂ３においてＩＯデータＴａ＿３およびＴｂ＿２’がＩＯ４００に送られる。ここで、ＩＯデータＴｂ＿２’は、途中から再開されたタスクＴｂにより得られたデータであり、本来送られるべきであったＩＯデータＴｂ＿２とは内容が異なる。
If the active / standby system is not switched, the IO data Ta_2 and Tb_1 are sent to the
このように従来の冗長化制御システムは、稼働系／待機系の切り替え前後において、制御対象装置に送られる制御データの一義性を保証できない場合があるという問題があった。 As described above, the conventional redundant control system has a problem in that the uniqueness of the control data sent to the control target apparatus may not be guaranteed before and after switching between the active system and the standby system.
この発明は以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、稼働系／待機系の切り替え前後において制御対象装置に送られる制御データの一義性を保証することができる冗長化制御システムを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the circumstances described above, and provides a redundant control system capable of guaranteeing unambiguous control data sent to a control target device before and after switching between an active system and a standby system. It is an object.
上記課題を解決するために、この発明は、制御装置間通信手段を介して相互に接続され、一方が稼働系、他方が待機系となる２台の制御装置を有し、稼働系の制御装置が１または複数の機器から入力データを収集し、該入力データに基づいて前記複数の機器に対する出力データを生成する冗長化制御システムにおいて、前記稼働系の制御装置は、タクト周期毎に、収集した入力データに基づいて出力データを生成するタスクを実行し、当該入力データおよび当該出力データと、前記タスクの演算が完了したか否かを示すタスク完了情報を前記制御装置間通信手段を介して前記待機系の制御装置に送信し、さらに演算が完了したタスクにより得られた出力データを前記複数の機器に送信し、前記待機系の制御装置は、前記制御装置間通信手段を介して受け取った入力データおよび出力データを自身の入力データおよび出力データとして保持する等値化を行い、前記等値化により保持した入力データおよび出力データのうち前記制御装置間通信手段を介して受け取ったタスク完了情報が演算の完了を示すタスクにより得られた出力データのみを前記１または複数の機器への送信対象として保持することを特徴とする冗長化制御システムを提供する。 In order to solve the above-described problems, the present invention includes two control devices that are connected to each other via communication means between control devices, one of which is an active system and the other is a standby system. In a redundant control system that collects input data from one or a plurality of devices and generates output data for the plurality of devices based on the input data, the operating control device collects the data every tact cycle. A task for generating output data based on the input data is executed, and the input data, the output data, and task completion information indicating whether the calculation of the task is completed or not are transmitted via the inter-controller communication means. Sending to the standby control device, and further sending the output data obtained by the task for which the computation has been completed to the plurality of devices. The standby control device includes the inter-control device communication means. The received input data and output data are equalized so as to be held as their own input data and output data, and the input data and output data held by the equalization are received via the inter-controller communication means. The redundant control system is characterized in that only the output data obtained by the task whose task completion information indicates the completion of the operation is held as a transmission target to the one or more devices.
この発明によれば、待機系の制御装置では、等値化により保持した入力データおよび出力データのうち制御装置間通信手段を介して受け取ったタスク完了情報が演算の完了を示すタスクにより得られた出力データのみが１または複数の機器への送信対象として保持される。従って、待機系の制御装置が稼働系に切り替わった場合において、待機系である期間に送信対象として保持された出力データが１または複数の機器に送信される場合に、１または複数の機器に送られる出力データの一義性を保証することができる。 According to the present invention, in the standby control device, the task completion information received through the inter-control device communication means among the input data and output data held by the equalization is obtained by the task indicating the completion of the calculation. Only output data is held as a transmission target to one or a plurality of devices. Therefore, when the standby control device is switched to the active system, when the output data held as a transmission target in the period of the standby system is transmitted to one or a plurality of devices, it is sent to the one or a plurality of devices. Can guarantee the uniqueness of output data.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
図１はこの発明の一実施形態である冗長化制御システムの制御装置の機能構成を示すブロック図である。本実施形態による冗長化制御システムは、図１に示す制御装置１０１Ａおよび１０１Ｂを有する。この制御装置１０１Ａおよび１０１Ｂは、前掲図４の制御装置１００Ａおよび１００Ｂの等値化機能部１２０およびＩＯリフレッシュ機能部１３０を等値化機能部１２０ａおよびＩＯリフレッシュ機能部１３０ａに置き換えた構成となっている。他の構成要素については、前掲図４に示された各構成要素と同様である。従って、図１において前掲図４に示された構成要素と対応する構成要素には共通の符号を使用し、その説明を省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of a control device of a redundant control system according to an embodiment of the present invention. The redundant control system according to the present embodiment includes control devices 101A and 101B shown in FIG. The control devices 101A and 101B have a configuration in which the
制御装置１０１Ａおよび１０１Ｂにおいて、等値化機能部１２０ａには、前掲図４のＩＯデータ等値化機能部１２１に加えて、タスク完了情報取得／展開機能部１２２が設けられている。稼働系である制御装置１０１Ａのタスク完了情報取得／展開機能部１２２は、あるタクト周期Ｐａの終了時、そのタクト周期Ｐａに対応したタクト完了情報を等値化バス４０を介して待機系の制御装置１０１Ｂに送信する。待機系の制御装置１０１Ｂのタスク完了情報取得／展開機能部１２２は、稼働系の制御装置１０１Ａのタスク完了情報取得／展開機能部１２２から受け取ったタクト完了情報を所定の記憶エリアに展開し（ステップＳ１１）、ＩＯリフレッシュ機能部１３０ａに引き渡す。
In the control devices 101A and 101B, the
稼働系の制御装置１０１ＡのＩＯリフレッシュ機能部１３０ａの処理内容は前掲図４のものと同様である。待機系の制御装置１０１ＢのＩＯリフレッシュ機能部１３０ａの処理内容は前掲図４のものと異なる。前掲図４において、待機系の制御装置１０１ＢのＩＯリフレッシュ機能部１３０ａは、タクト周期Ｐｂの開始時、ＩＯデータ領域１４０内のＩＯデータを無条件で出力データ送信領域１５０に転送した。これに対し、本実施形態におけるＩＯリフレッシュ機能部１３０ａは、タクト周期Ｐｂの開始時、タスク完了情報取得／展開機能部１２２を介して稼働系の制御装置１０１Ａから受け取ったタスク完了情報を参照し（ステップＳ１０）、ＩＯデータ領域１４０内のＩＯデータから演算の完了していないタスクの影響を受けたＩＯデータ（例えば途中から再開されたタスクにより得られたＩＯデータ）を除外し、演算の完了したタスクにより得られたＩＯデータのみを出力データ送信領域１５０に転送する。
The processing content of the IO
図２は本実施形態による冗長化制御システムの動作例を示すタイムチャートである。この動作例において、稼働系の制御装置１０１Ａの動作は、タスク完了情報取得／展開機能部１２２がタスク完了情報を待機系の制御装置１０１Ｂに送信する点を除けば、前掲図６の動作例と同様である。
FIG. 2 is a time chart showing an operation example of the redundant control system according to the present embodiment. In this operation example, the operation of the active control device 101A is the same as the operation example of FIG. 6 except that the task completion information acquisition /
本実施形態において、待機系の制御装置１０１ＢのＩＯリフレッシュ機能部１３０ａは、上述した通り、稼働系の制御装置１０１Ａから受け取ったタスク完了情報を参照して、ＩＯデータ領域１４０から出力データ送信領域１５０へ転送するＩＯデータを選択する。この点において、待機系の制御装置１０１Ｂの動作は前掲図６のものと異なったものとなる。
In the present embodiment, as described above, the IO
図２に示す動作例において、タクト周期Ｐａ２では、タスクＴａの演算は完了したが、タスクＴｂの演算は完了しなかったため、タスクＴａの完了フラグがＴＲＵＥ、タスクＴｂの完了フラグがＦＡＬＳＥであるタスク完了情報２が待機系の制御装置１０１Ｂに送られる。
In the operation example shown in FIG. 2, in the tact cycle Pa2, the calculation of the task Ta is completed, but the calculation of the task Tb is not completed. Therefore, the task Ta completion flag is TRUE and the task Tb completion flag is FALSE.
ここで、タクト周期Ｐａ２におけるタスクＴｂの演算が完了しなかった場合、その後のタクト周期Ｐａ３においてタスクＴｂの残りの演算が行われ、その演算の成果を反映したＩＯデータＴｂ＿２’が等値化処理により待機系の制御装置１０１Ｂに送られ、ＩＯデータ領域１４０に格納される。
Here, when the calculation of the task Tb in the tact cycle Pa2 is not completed, the remaining calculation of the task Tb is performed in the subsequent tact cycle Pa3, and the IO data Tb_2 ′ reflecting the result of the calculation is equalized. Is sent to the standby control device 101B and stored in the
しかしながら、本実施形態において、待機系の制御装置１０１ＢのＩＯリフレッシュ機能部１３０ａは、稼働系のタクト周期Ｐａ２のタスクの成果であるＩＯデータをＩＯデータ領域１４０から出力データ送信領域１５０に転送すべきか否かを判断するに当たって、稼働系から受け取ったタクト周期Ｐａ２のタスク完了情報２を参照する。そして、タクト周期Ｐａ２のタスク完了情報２においてタスクＴａの完了フラグはＴＲＵＥであるが、タスクＴｂの完了フラグはＦＡＬＳＥになっている。従って、タクト周期Ｐａ２の直後のタクト周期Ｐａ３では、タクト周期Ｐａ２において完了しなかったタスクＴｂを再開するはずである。従って、タクト周期Ｐａ３のタスクＴｂの成果を反映したＩＯデータＴｂ＿２’は、タクト周期Ｐａ２において完了しなかったタスクＴｂの影響を受けた不完全なＩＯデータであると考えられる。そこで、タクト周期Ｐａ３の終了時、待機系のＩＯリフレッシュ機能部１３０ａは、ＩＯデータ領域１４０内のＩＯデータのうちタスクＴｂの成果であるＩＯデータＴｂ＿２’は除外し、タスクＴａの成果であるＩＯデータＴａ＿３のみを出力データ送信領域１５０に転送する。タクト周期Ｐａ３の終了後、待機系の制御装置１０１Ｂが稼働系になると、制御装置１０１Ｂの出力データ送信領域１５０に転送されたＩＯデータＴａ＿３は、ＩＯ４００に送信される。
However, in this embodiment, whether the IO
以上のように本実施形態によれば、稼働系ではタクト周期毎にＩＯデータを更新するタスクが実行され、タスクの成果を反映したＩＯデータとタスクの演算が完了したか否かを示すタスク完了情報が待機系の制御装置に送られる。また、稼働系の制御装置では、演算の完了したタスクにより得られたＩＯデータがＩＯに送られる。一方、待機系の制御装置では、稼働系から受け取ったＩＯデータを用いた等値化が行われるとともに、稼働系から受け取ったＩＯデータのうち、タスク完了情報が演算の完了を示しているタスクにより得られたＩＯデータのみを選択し、ＩＯへの送信対象として保持する。従って、稼働系／待機系切り替えが行われ、待機系から稼働系になった制御装置が出力対象として保持したＩＯデータをＩＯに送信した場合、演算の完了していないタスクの影響を受けたＩＯデータがＩＯに送信されるのを回避することができる。従って、本実施形態によれば、稼働系／待機系の切り替え前後においてＩＯに送られるＩＯデータの一義性を保証することができる。 As described above, according to the present embodiment, in the active system, the task for updating the IO data is executed every tact cycle, and the task completion indicating whether the calculation of the IO data reflecting the task result and the task is completed or not. Information is sent to the standby control device. In the active control device, the IO data obtained by the task for which the computation has been completed is sent to the IO. On the other hand, in the standby control device, equalization is performed using the IO data received from the active system, and among the IO data received from the active system, the task completion information is based on the task indicating the completion of the calculation. Only the obtained IO data is selected and held as a transmission target to the IO. Therefore, when the operating system / standby system is switched and the control device that has changed from the standby system to the active system transmits IO data held as an output target to the IO, the IO affected by the task that has not been completed the computation Data can be prevented from being sent to the IO. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to guarantee the unambiguousness of IO data sent to the IO before and after switching between the active system and the standby system.
＜他の実施形態＞
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態が考えられる。例えば上記実施形態において稼働系の制御装置は、タクト周期毎に優先度の異なる複数種類のタスクを実行した。しかし、この発明は、稼働系の制御装置がタクト周期毎に１種類のタスクを実行するような冗長化制御システムにも勿論適用可能である。また、上記実施形態において、最も優先度の高いタスクは定周期で起動されるタスクであったが、最も優先度の高いタスクとして、イベント起動によるタスクを実行してもよい。
<Other embodiments>
Although one embodiment of the present invention has been described above, other embodiments are conceivable for the present invention. For example, in the above embodiment, the active control device executes a plurality of types of tasks having different priorities for each tact cycle. However, the present invention is naturally applicable to a redundant control system in which an active control device executes one type of task for each tact cycle. In the above embodiment, the task with the highest priority is a task that is activated at a fixed period. However, as a task with the highest priority, a task by event activation may be executed.
１０１Ａ，１０１Ｂ…制御装置、１１０…アプリケーション実行機能部、１２０ａ…等値化機能部、１２１…ＩＯデータ等値化機能部、１２２…タスク完了情報取得／展開機能部、１３０ａ…ＩＯリフレッシュ機能部、１４０…ＩＯデータ領域、１５０…出力データ送信領域、４０…等値化バス。 101A, 101B ... control device, 110 ... application execution function unit, 120a ... equivalence function unit, 121 ... IO data equalization function unit, 122 ... task completion information acquisition / development function unit, 130a ... IO refresh function unit, 140 ... IO data area, 150 ... Output data transmission area, 40 ... Equalization bus.
Claims (3)
前記稼働系の制御装置は、タクト周期毎に、収集した入力データに基づいて出力データを生成するタスクを実行し、当該入力データおよび当該出力データと、前記タスクの演算が完了したか否かを示すタスク完了情報を前記制御装置間通信手段を介して前記待機系の制御装置に送信し、さらに演算が完了したタスクにより得られた出力データを前記複数の機器に送信し、
前記待機系の制御装置は、前記制御装置間通信手段を介して受け取った入力データおよび出力データを自身の入力データおよび出力データとして保持する等値化を行い、前記等値化により保持した入力データおよび出力データのうち前記制御装置間通信手段を介して受け取ったタスク完了情報が演算の完了を示すタスクにより得られた出力データのみを前記複数の機器への送信対象として保持することを特徴とする冗長化制御システム。 The two control devices are connected to each other via communication means between control devices, one of which is an active system and the other is a standby system. The active control device collects input data from one or more devices. In a redundant control system that generates output data for the plurality of devices based on the input data,
The active control device executes a task for generating output data based on the collected input data every tact cycle, and determines whether the input data and the output data and the calculation of the task are completed. The task completion information shown is transmitted to the standby control device via the inter-control device communication means, and further output data obtained by the task for which the computation has been completed is transmitted to the plurality of devices,
The standby control device performs equalization to hold the input data and output data received via the inter-control device communication means as its input data and output data, and the input data held by the equalization And only the output data obtained by the task indicating that the task completion information received through the inter-controller communication means among the output data indicates the completion of the operation is held as a transmission target to the plurality of devices. Redundant control system.
自装置が稼働系、前記他の制御装置が待機系である場合に、タクト周期毎に、１または複数の機器から収集した入力データに基づいて前記１または複数の機器に対する出力データを生成するタスクを実行し、当該入力データおよび当該出力データと、前記タスクの演算が完了したか否かを示すタスク完了情報を前記制御装置間通信手段を介して前記他の制御装置に送信し、さらに演算が完了したタスクにより得られた出力データを前記１または複数の機器に送信し、
前記他の制御装置が稼働系、自装置が待機系である場合に、前記制御装置間通信手段を介して受け取った入力データおよび出力データを自身の入力データおよび出力データとして保持する等値化を行い、前記等値化により保持した入力データおよび出力データのうち前記制御装置間通信手段を介して受け取ったタスク完了情報が演算の完了を示すタスクにより得られた出力データのみを前記１または複数の機器への送信対象として保持することを特徴とする制御装置。 In a control device that constitutes a redundant control system together with other control devices connected via communication means between control devices,
Task for generating output data for one or more devices based on input data collected from one or more devices for each tact cycle when the own device is an active system and the other control device is a standby system , And transmits the input data and the output data and task completion information indicating whether or not the calculation of the task is completed to the other control device via the inter-control device communication means, and further performs the calculation. Sending output data obtained by the completed task to the one or more devices;
Equalization for holding input data and output data received via the inter-control device communication means as own input data and output data when the other control device is an active system and the own device is a standby system Of the input data and the output data held by the equalization, the task completion information received via the inter-controller communication means only outputs the output data obtained by the task indicating the completion of the operation. A control device characterized by holding as a transmission target to a device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014232805A JP6354535B2 (en) | 2014-11-17 | 2014-11-17 | Redundant control system and control device thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014232805A JP6354535B2 (en) | 2014-11-17 | 2014-11-17 | Redundant control system and control device thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016095784A true JP2016095784A (en) | 2016-05-26 |
| JP6354535B2 JP6354535B2 (en) | 2018-07-11 |
Family
ID=56070338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014232805A Active JP6354535B2 (en) | 2014-11-17 | 2014-11-17 | Redundant control system and control device thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6354535B2 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008234014A (en) * | 2007-03-16 | 2008-10-02 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | Duplex controller system and operation-system/standby-system controller therefor |
| WO2013168258A1 (en) * | 2012-05-10 | 2013-11-14 | 三菱電機株式会社 | Standby dual redundant system |
-
2014
- 2014-11-17 JP JP2014232805A patent/JP6354535B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008234014A (en) * | 2007-03-16 | 2008-10-02 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | Duplex controller system and operation-system/standby-system controller therefor |
| WO2013168258A1 (en) * | 2012-05-10 | 2013-11-14 | 三菱電機株式会社 | Standby dual redundant system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6354535B2 (en) | 2018-07-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10277417B2 (en) | Control system, control apparatus and control method with input-only communication frame | |
| JP6020476B2 (en) | Process control apparatus and updating method thereof | |
| US10372095B2 (en) | Method for the fail-safe operation of a process control system with redundant control devices | |
| US10409244B2 (en) | Controller and control method | |
| JP6946024B2 (en) | Equipment and methods for controlling automated equipment | |
| US20130002185A1 (en) | Synchronous control apparatus, synchronous control method, synchronous control program, and computer-readable recording medium recording synchronous control program | |
| US20220147022A1 (en) | Control system | |
| JP2014174616A (en) | Fa system and control device | |
| JP6299640B2 (en) | Communication device | |
| US11340574B2 (en) | Control system, communication control method for control system, and junction device | |
| JP6265158B2 (en) | Electronics | |
| US20160202684A1 (en) | Automation system | |
| JP2004054907A (en) | Programmable controller and cpu unit, and communication unit and method for controlling communication unit | |
| JP2018147258A (en) | Controller and control method | |
| JP6354535B2 (en) | Redundant control system and control device thereof | |
| JP2003296133A (en) | Controller | |
| JP6109442B2 (en) | Slave equipment and redundant system | |
| JP6196505B2 (en) | Cloud control system and method for executing the control program | |
| WO2016157507A1 (en) | Redundant system and communication unit | |
| JP4541241B2 (en) | Plant control system | |
| JP6330448B2 (en) | Control system, control device, and relay device | |
| JP2016099634A (en) | Control system, repeating device, and control device | |
| JP6350154B2 (en) | Control system | |
| JP2005107776A (en) | Duplicated controller system and method therefor | |
| JP2013156963A (en) | Control program, control method, information processing apparatus, and control system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20171016 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180427 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180515 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180528 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6354535 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |