JP5239525B2 - Multiplexed input / output module - Google Patents
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Description
本発明は、互いに非同期で動作して上位アプリケーションと通信する、稼動側アプリケーション及び少なくとも1個の待機側アプリケーションを具備する多重化入出力モジュールに関するものである。 The present invention relates to a multiplexed input / output module including an active application and at least one standby application that operate asynchronously with each other and communicate with an upper application.
プラントの機器を制御する分散型制御システムや安全制御システムでは、アプリケーションが稼動する制御装置の信頼性を確保するための多重化(実用的には二重化)が一般的に採用されている。多重化を実現するためには、多重化された制御装置間でのデータの等値化が必要とされる。 In distributed control systems and safety control systems that control plant equipment, multiplexing (practically redundant) is generally employed to ensure the reliability of the control device on which the application operates. In order to realize multiplexing, it is necessary to equalize data between multiplexed control devices.
特許文献1に記載の多重化制御装置では、二重化された制御装置10,20のいずれかが入力装置30からのデータを入力するに先立って、他の制御装置に入力開始を通知し、他の制御装置が入力装置30からデータを受信する際に、その通知に応じて同期して受信する、等値化の手法が開示されている。
In the multiplexing control device described in
近年、高速処理が要求される安全制御システム等では、高速処理を要求されるアプリケーション部分を上位アプリケーションから独立させ、プラント機器との通信をインターフェースする入出力モジュール内に実装させることにより、シャットダウン出力等の応答性を高める構成が採用されている。本発明は、入出力モジュール内にアプリケーションを具備する、多重化システムにおける入出力モジュール間のデータ等値化の手法を提供するものである。 In recent years, in safety control systems that require high-speed processing, application parts that require high-speed processing are made independent of the host application, and installed in an input / output module that interfaces with plant equipment, so that shutdown output, etc. The structure which improves the responsiveness of is adopted. The present invention provides a method for equalizing data between input / output modules in a multiplexing system having an application in the input / output module.
図5は、従来の二重化入出力モジュールの構成例を示す機能ブロック図である。稼動側の入出力モジュール10及び待機側の入出力モジュール20では、稼動側アプリケーション11及び待機側アプリケーション21が稼動しており、夫々が上位アプリケーション30と通信すると共に、稼動側アプリケーション11がプラント40の機器を制御する。
FIG. 5 is a functional block diagram showing a configuration example of a conventional duplex input / output module. In the input /
プラント40の制御対象の機器41からの入力値Sが、入出力モジュール10及び入出力モジュール20に入力される。入力値Sは、入出力モジュール10では、入力処理手段12及び等値化手段13を経由して稼動側アプリケーション11に渡される。同様に、入出力モジュール20では、入力処理手段22を及び等値化手段23を経由して待機側アプリケーション21に渡される。
An input value S from the
等値化手段13及び23を設ける理由につき説明する。稼動側アプリケーション11及び待機側アプリケーション21は互いに非同期で動作しており、入出力モジュール10及び入出力モジュール20に設けられる入力処理手段12及び22は、ハードウェア要素を持つために共通の入力値Sを受信してもその入力処理値S1及びS2は非同期となる。
The reason why the equalization means 13 and 23 are provided will be described. The
入力処理値S1及びS2が非同期の場合、夫々のアプリケーション11及び21で同じ出力結果が期待できない。例えばアプリケーションの中間結果または出力結果をラッチ出力としていた場合、片側アプリケーションのみでラッチしてしまうことが起こりえる。
When the input processing values S1 and S2 are asynchronous, the same output result cannot be expected in each of the
このため、入出力モジュール10及び入出力モジュール20で二重化システムを構成する場合には、入力処理値S1及びS2を等値化して稼動側アプリケーション11及び待機側アプリケーション21に渡すための、等値化手段13及び23を設ける必要がある。
Therefore, when the input /
稼動側アプリケーション11の出力は、常時はオンのスイッチ手段14を介して、待機側アプリケーション21の出力は、常時はオフのスイッチ手段24を介して出力値Mをプラント4の御対象機器42に与える。これらスイッチ手段14及び24は、入出力モジュール1及び入出力モジュール2に設けられた二重化制御手段15及び25でオンオフ制御される。
The output of the
入出力モジュール10及び入出力モジュール20間の等値化の手法としては、稼動側アプリケーション11及び待機側アプリケーション21のアプリケーションロジックの全データを等値化する手法もある。
As a method of equalization between the input /
従来手法による多重化入出力モジュールでは次のような問題がある。
(1)高速の応答を確保するためには、入力値の等値化は高速かつ俊敏に実施する必要があり、等値化手段のコストアップにつながる。
The conventional multiplexed input / output module has the following problems.
(1) In order to ensure a high-speed response, it is necessary to perform equalization of input values at high speed and agility, leading to an increase in cost of the equalization means.
(2)アプリケーションロジックの全データを等値化するとなると、パフォーマンスが厳しいため、制御周期等の制約が発生し、制御周期の高速性確保が困難となる。 (2) When all the data of the application logic is equalized, performance is severe, so that restrictions such as a control cycle occur, and it is difficult to ensure high speed of the control cycle.
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、非同期で動作する稼動側/待機側のアプリケーションに対して、入力値を等値化することなしに稼動側/待機側のアプリケーションロジックを等値化できる多重化入出力モジュールの実現を目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and the active / standby application without equalizing the input value to the active / standby application operating asynchronously. The purpose is to realize a multiplexed input / output module that can equalize logic.
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
(1)互いに非同期で動作して上位アプリケーションと通信する、稼動側アプリケーション及び少なくとも1個の待機側アプリケーションを具備する多重化入出力モジュールにおいて、
前記上位アプリケーションに実装された等値化処理手段と、
前記稼動側アプリケーションにおいて値が確定したときに固定値となるデータを記憶する稼働側の記憶素子と、
前記待機側アプリケーションにおいて値が確定したときに固定値となるデータを記憶する待機側の記憶素子と、
を備え、
前記等値化処理手段は、前記稼働側の記憶素子から通知される入力データを取得し、前記待機側アプリケーションに通知して前記待機側の記憶素子に上書きすることを特徴とする多重化入出力モジュール。
In order to achieve such a subject, the present invention has the following configuration.
(1) In a multiplexed input / output module comprising an active application and at least one standby application that operate asynchronously with each other and communicate with a host application.
Equalization processing means implemented in the upper application;
A storage element on the operating side for storing data that becomes a fixed value when the value is determined in the operating side application ;
A storage element on the standby side for storing data that becomes a fixed value when the value is determined in the standby side application;
With
The equalization processing means obtains input data notified from the active storage element, notifies the standby application, and overwrites the standby storage element. module.
本発明の構成によれば、次のような効果を期待することができる。
(1)多重化入出力モジュールにおいて、非同期で動作する稼動側アプリケーションと待機側アプリケーションに対して、入力値の等値化をすることなしに独立して入力が可能である。
According to the configuration of the present invention, the following effects can be expected.
(1) In the multiplexed input / output module, it is possible to input independently to the active application and standby application that operate asynchronously without equalizing the input values.
(2)記憶素子データだけを等値化することで、簡易に効率よく多重重化システムが構築でき、等値化の構成が制御周期へ影響することがない。 (2) By equalizing only the memory element data, a multiplex system can be constructed simply and efficiently, and the equalization configuration does not affect the control cycle.
(3)等値化される待機側アプリケーションは、等値化システムを意識することなくロジックを組むことができる。 (3) The standby side application to be equalized can assemble logic without being aware of the equalization system.
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図1は、本発明を適用した二重化入出力モジュールの一実施形態を示す機能ブロック図である。図5で説明した従来構成と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment of a duplexed input / output module to which the present invention is applied. The same elements as those of the conventional configuration described with reference to FIG.
稼動側アプリケーション11及び待機側アプリケーション21内に示す記憶素子100及び記憶素子200は、値が確定したときに固定値となるデータを入力して保持する素子一般を総称している。これら記憶素子の具体例としては、タイマ値、レジスタ値、ラッチ情報値、入出力データの保持値等である。
The
上位アプリケーション30は、等値化処理手段300を備え、稼動側アプリケーション11の記憶素子100の入力データD1を取得し、待機側アプリケーション21に通知して対応する記憶素子200の入力データD2を上書きして等値化する。
The
等値化処理手段300は、図1のように上位アプリケーション30を介して待機側アプリケーションと通信する形態の他、稼動側アプリケーション11及び待機側アプリケーション21同士で直接通信を行なう構成でもよい。この場合の通信パスは、アプリケーション実行パスとは独立したものとする。
As shown in FIG. 1, the
図2は、本発明を適用した二重化入出力モジュールの一実施形態を示す機能ブロック図である。この実施形態では、等値化処理手段300は、稼動側アプリケーション11及び待機側アプリケーション21内のタイマ値101及びタイマ値201間の等値化を実行している。
FIG. 2 is a functional block diagram showing an embodiment of a duplexed input / output module to which the present invention is applied. In this embodiment, the
図3は、本発明を適用した二重化入出力モジュールの他の実施形態を示す機能ブロック図である。この実施形態では、等値化処理手段300は、図2に示したタイマ値に追加して、入力データ102及び入力データ202間の等値化、並びに、出力データ103及び出力データ203間の等値化を実行している。
FIG. 3 is a functional block diagram showing another embodiment of a duplexed input / output module to which the present invention is applied. In this embodiment, the equalization processing means 300 is added to the timer value shown in FIG. 2 to equalize between the
図4は、本発明を適用した多重化入出力モジュールの一実施形態を示す機能ブロック図である。図1に示した待機側の入出力モジュール20に追加して、待機側の入出力モジュール50,60,…を設けて多重化したものである。追加された待機側の入出力モジュールの構成及び動作は、待機側の入出力モジュール20と同一である。
FIG. 4 is a functional block diagram showing an embodiment of a multiplexed input / output module to which the present invention is applied. In addition to the standby input /
本発明の多重化入出力モジュールは、高速応答を要求される安全制御システムの入出力モジュールに有効に適用されるが、一般的な分散型制御システムの入出力モジュールに適用することも可能である。 The multiplexed input / output module of the present invention is effectively applied to an input / output module of a safety control system that requires a high-speed response, but can also be applied to an input / output module of a general distributed control system. .
実施形態では、稼動側アプリケーション11及び待機側アプリケーション21が、夫々独立した入出力モジュール10及び20内に実装された構成例を示しているが、1個の入出力モジュール内に、稼動側アプリケーション11及び待機側アプリケーション21を実装する構成であってもよい。
In the embodiment, a configuration example is shown in which the operation-
更に、稼動側アプリケーション11及び待機側アプリケーション21が、上位アプリケーション30と共に上位装置内に一体に実装された構成であってもよい。
Further, the operation-
10 入出力モジュール(稼動側)
11 稼動側アプリケーション
12 入力処理手段
14 スイッチ手段
15 二重化制御手段
100 記憶素子
20 入出力モジュール(稼動側)
21 稼動側アプリケーション
22 入力処理手段
24 スイッチ手段
25 二重化制御手段
200 記憶素子
30 上位アプリケーション
300 等値化処理手段
4 プラント
41,42 機器
10 I / O module (working side)
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記上位アプリケーションに実装された等値化処理手段と、
前記稼動側アプリケーションにおいて値が確定したときに固定値となるデータを記憶する稼働側の記憶素子と、
前記待機側アプリケーションにおいて値が確定したときに固定値となるデータを記憶する待機側の記憶素子と、
を備え、
前記等値化処理手段は、前記稼働側の記憶素子から通知される入力データを取得し、前記待機側アプリケーションに通知して前記待機側の記憶素子に上書きすることを特徴とする多重化入出力モジュール。 In a multiplexed input / output module comprising an active application and at least one standby application that operate asynchronously with each other and communicate with a higher-level application,
Equalization processing means implemented in the upper application;
A storage element on the operating side for storing data that becomes a fixed value when the value is determined in the operating side application ;
A storage element on the standby side for storing data that becomes a fixed value when the value is determined in the standby side application;
With
The equalization processing means obtains input data notified from the active storage element, notifies the standby application, and overwrites the standby storage element. module.
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