JPH0462081B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は２重化コントローラの制御権の切換を
プロセスに悪影響を与えることなく速やかに行う
のに好適な２重化コントローラの制御方法に関す
る。

〔従来の技術〕

プロセス入出力装置のみを共用する２重化コン
トローラにおける制御権の切換時のワインドアツ
プ運転を防止する方法として、従来、特開昭57−
86972号公報や特開昭59−36801号公報に記載され
ているような方法が知られている。前者は、制御
権を有するコントローラ（以下制御側と略す）の
みが制御演算を行い、制御側がプラントデータベ
ースに書き込み動作を行つたアドレスを２重化制
御部がとらえ、アドレスに格納されたデータを制
御側から読み出し制御権を持たないコントローラ
（以下待機側と略す）の対応するアドレスに対し
書き込むようにしている。この方法では、制御側
から待機側へのプラントデータベースの転写は確
実に可能であり、制御権切換時のワインドアツプ
運転が防止できるものの、２重化制御部の動作に
は高速性が要求されるため、実用化するには専用
のハードウエアが必要であり高価なものとなる。
また後者は、制御側のコントローラのみが制御演
算を行い、同コントローラが２重系の切換部内の
メモリに自らの全プラントデータベースの内容を
周期的に書き込み、制御権が切換つたタイミング
にて２重系の切換部がメモリより、新たに制御権
を得たコントローラヘプラントデータベースの内
容を転写している。この方法においては２重系切
換部への書込動作およびコピー動作の高速性およ
び切換部内の充分なメモリ容量が必要であり実用
化するには専用のハードウエアが必要となる。ま
た、制御権が切換つたタイミングで待機側ヘプラ
ントデータベースのコピーを行うため待機側が制
御権を得てから制御演算を引き継ぐまでに時間を
要する。

一方、シーケンス制御に関しては例えば特開昭
59−11403号公報に記載されているような方法が
知られている。この方法は、特開昭59−36801号
公報に記載された方法と同じ切換方式を採用し、
シーケンス制御に関する実行個所を示すポインタ
値を２重制御演算部内のメモリに書込むことによ
つて、制御権切換におけるシーケンス制御の連続
性を保つようにしている。しかし、ポインタ値の
更新処理は、シーケンスの実行単位毎（プログラ
ムカウンタ等）に更新する必要があり、制御側の
処理負荷が問題となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上説明した従来技術では待機側のコントロー
ルが制御演算を行つていないため、制御権の切換
時に生じるワインドアツプ運転を防止するため
に、制御側のメモリ内容を待機側に高速に転写す
る必要が生じ、専用のハードウエアの存在なしに
は実用化が困難である。

この問題点を解決するには、プロセス入出力装
置（以下PI／Ｏと略す）からの入力のみ制御側、
待機側のコントローラが入力可能な構成とし、制
御権の有無にかかわらずシーケンス制御演算を行
い、待機側のPI／Ｏへの出力のみを抑止する方
法が考えられる。しかしながら制御演算を同時に
実行した場合両コントローラのクロツクのずれ等
によつて、同期がとれなくなる可能性があり、制
御権切換時に生じるワインドアツプ運転を防止で
きない。

本発明の目的は特別なハードウエアを設けるこ
となく２重系の切換の際に生ずるワインドアツプ
運転を防止することが可能な２重化コントローラ
の制御方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

２台のコントローラに一連のシーケンス制御演
算が終了する毎にカウントしてゆくエンドレス・
カウンタ（以下同期用カウンタと略す）を設け、
このカウタのカウント値を制御側から待機側へ送
信し、待機側のコントローラは自己のカウント値
と制御側から送られてきたカウント値を比較す
る。カウント値の比較によつて両コントローラ間
の制御演算に生じる同期ずれを検出し、待機側に
て同期ずれが検出された場合に、制御側に対して
同期ずれが生じた旨を通知する。待機側からの同
期ずれの報告を受けた制御側のコントローラは待
機側が同期をとるために必要なシーケンス制御演
算関連のワークデータを待機側コントローラに与
える。待機側コントローラはワークデータにもと
づいて同期処理を行つた後にシーケンス制御演算
を再開するようにする。

ここで、ワークデータとはコントローラがシー
ケンス制御演算の一制御周期毎に関連して参照し
たりメモリに書込みされるデータのことで、例え
ばPI／Ｏ入出力データやシーケンス演算処理で
得られた結果によりメモリに書き込まれるデータ
のことである。

〔作用〕

プロセス制御向コントローラの制御演算は、従
来の工業計器にて行われていたPID演算等のフイ
ードバツクループに対応する制御演算を行う
DDC（Direct Digital Control）演算と、バルブ、
モータ、リレー、スイツチ等のオン・オフ指令お
よび誤操作・誤動作に対するインターロツクをと
るためのシーケンス制御演算に分かれる。制御
側、待機側の切換がプロセスに対するワインドア
ツプ運転とならぬようにするために、DDC、シ
ーケンス両制御演算に関連するプラントデータベ
ースの内容を等しくする必要がある。本発明では
制御側、待機側とも同じ設定値、パラメータのも
とに、同じPI／Ｏからの入力によつて制御演算
を行うため、両コントローラのクロツク等のずれ
がなければプラントデータベースは等しくなる。
したがつて、両コントローラのプラントデータベ
ースを等しくするために制御側から待機側へ中間
ワーク等を伝送する必要がなくなり、結果的に制
御側から待機側へ伝送するデータ量が減らる。こ
のため、特別なハードウエアを設ける必要がなく
なる。クロツク等のずれによつて生じる同期ずれ
によつて、両コントローラのプラントデータベー
スの不一致が生じた場合に同期カウンタのカウン
ト値によつて同期ずれを検出することによつて、
とくに同期ずれがプロセスに与える影響が大きい
シーケンス制御演算の同期ずれの検出が可能とな
る。また、同期ずれの復旧方法は、コントローラ
で行われているシーケンス制御演算に関するプラ
ントデータベースについてのみ行うことにより、
シーケンス制御の同期化を維持できると同時に制
御側から待機側への伝送量を最少限におさえてい
る。シーケンス制御関連のプラントデータベース
はピツト情報が多く、伝送量は少なくなる。ま
た、DDC演算では、フイードエバツクループを
構成しているため、一時的なプラントデータベー
スの不一致があつた場合でも、これを小さくする
作用が制御演算自体にあるため、同期ずれの復旧
を行う必要がない。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。

第１図において、２重化コントローラ１０ａお
よび１０ｂは、PI／Ｏバス１４を経由してPI／
Ｏ１５を共用しており、データウエー１６、制御
権の切換を行うための制御信号を授受する切換ロ
ジツク用バス１３にて結合されている。ここでデ
ータウエー１６は、２重化された両コントローラ
のみならず、マン・マシン・システムにも接続さ
れており、種々のデータ送受信に使用される。す
なわち、本発明では、制御側、待機側の制御演算
の同期化のための伝送情報が少なくてすむため、
多くのプロセス制御用コントローラが有するマ
ン・マシンおよび他コントローラとの通信用に設
けられたデータウエーを用いて制御側、待機側の
データ授受が可能となつている。また、データウ
エー１６は本実施例では２重化しており、２重化
された両コントローラ間のデータ授受をより確実
なものとしている。

以下の構成はコントローラ１０ａ，１０ｂとも
同一であるため、コントローラ１０ａについて説
明する。１０ａは中央演算装置（CPU）であり、
アドレス／データバス１１ｅを通じて、メモリ１
１ｂ、伝送コントローラ１１ｄ、診断回路１１
ｆ、PI／Ｏインターフエース（PI／OIF）１１ｇ
に接続されており、これらにアクセス可能となつ
ている。メモリ１１ｂは、DDC、シーケンス制
御を行うための制御演算処理・２重化コントロー
ラの制御処理・データウエー１６とのデータ送受
信処理等を行うプログラムおよびプラントデータ
ベース、同期用カウンタ、伝送用のバツフアエリ
アを有する。本実施例では、特別なハードウエ
ア、カウンタを用いることなし、メモリ１１ｂの
特定の番地をカウンタとして使用している。

伝送コントローラ１１ｄは伝送インターフエー
ス（伝送Ｉ／Ｆ）１１ｃを通じてデータウエー１
６に、またアドレス／データバス１１ｅを通じ
て、CPU１０ａ、メモリ１１ｂに接続されてお
り、メモリ１０ｂとデータウエー１６間のデータ
送受信処理を行う。PI／Ｏインターフエース１
１ｇは切換回路１１ｈ、PI／Ｏバス１４を通じ
てプロセス入出力装置（PI／Ｏ）１５に接続さ
れている。診断回路１１ｆはアドレス／データバ
ス１１ｅ、切換回路１１ｈ、切換ロジツク用バス
１３に接続されており、アドレス／データバス１
１ｅに接続されている構成要素の異常診断および
その結果の切換ロジツク用バス１３を通じた診断
回路１２ｆへの通知、自己の診断結果と、切換ロ
ジツク用バス１３から検知した診断回路１２ｆの
診断結果より、コントローラ１０ａが制御権を得
るべきか否かの判定を行い、制御権を有する場合
に限り切換回路１１ｈによつてPI／OI／F11gと
PI／Ｏバス１４を接続し、コントローラ１０ａ
のPI／Ｏ１５へのアクセスを可能とする。

次に、動作を説明する。以下の説明ではコント
ローラ１０ａを制御側、コントローラ１０ｂを待
機側とする。

まず通常処理について説明する。コントローラ
１０ａは、PI／Ｏ１５よりPI／Ｏバス１４、切
換回路１１ｈ、PI／OI／F11gを通じてプロセス
データを入力し、CPU１１ａが、メモリ１１ｂ
のDDCおよびシーケンスの制御演算処理プログ
ラムを逐次参照、実行し、制御演算結果をプラン
トデータベースに反映し、さらにPI／OI／F11g、
切換回路１１ｈ、PI／Ｏバス１４を通じPI／Ｏ
に出力する。ここでシーケンス制御演算終了時
に、同期用カウンタのカウント値を更新する。ま
た、メモリ１１ｂの送信処理プログラムもCPU
１１ａにて実行され、PI／Ｏ１５から入力した
プロセスデータおよび上記同期用カウンタのカウ
ント値をコントローラ１０ｂに対して送信するこ
とを伝送コントローラ１１ｄに対して要求する。
送信処理プログラムのフローを第３図に示す。第
３図のＳ３１，Ｓ３２，Ｓ３３のバスがここでの
処理にあたる。伝送コントローラ１１ｄは、要求
受付後、伝送Ｉ／Ｆ１１ｃ、データウエー１６を
通して、メモリ１１ｂの所定のエリアに格納され
たPI／Ｏ１５からの入力データおよび同期用カ
ウンタのカウント値をコントローラ１０ｂに対し
て送信する。以上の動作は、CPU１１ａのタイ
マー管理機能により、周期的に行われる。一方、
待機側のコントローラ１０ｂにおいても同様に、
CPU１２ａが、メモリ１２ｂ内のDDCおよびシ
ーケンスの制御演算処理を逐次実行するが、切換
回路１２ｈによりPI／Ｏバス１４と切離されて
いるため、自らがPI／O15にアクセスして取込ん
だ入力データではなく、コントローラ１０ａより
送信された上記PI／Ｏからの入力データを用い
て制御演算を行い、演算結果はメモリ１２ｂのプ
ラントデータベースに反映するのみでPI／Ｏ１
５への出力処理は行わない。また、コントローラ
１０ａよりデータウエー１６経由で受信したデー
タの受信は、伝送Ｉ／Ｆ１２ｃを通して伝送コン
トローラ１２ｄが行う。伝送コントローラ１２ｄ
は、本受信データをメモリ１２ｂの所定エリアに
転送し、CPU１２ａにアドレス／データバス１
２ｅを経由して、データ受信のあつたことを通知
する。CPU１２ａは、本データ受信にて、第４
図に示した受信処理プログラムを起動する。受信
処理プログラムはメモリ１２ｂに格納されてい
る。本処理では自コントローラには制御権がない
ためステツプＳ４１の判定処理にてステツプＳ４
１へ分岐し、PI／Ｏ入力データと同期用カウン
タ値の受信のためステツプＳ４１ではステツプＳ
４２に分岐する。ステツプＳ４２にて、自コント
ローラ内のシーケンス制御演算終了時の同期用カ
ウンタ値と比較を行い同期ずれが起こつているか
否かの検定をする。偏差が許容範囲内であれば何
もせず、許容範囲を越えていれば同期ずれが起こ
つていると判断しステツプＳ４３にて、コントロ
ーラ１０ａへ同期化要求を伝送コントローラ１２
ｄ、伝送Ｉ／Ｆ１２ｃ、データウエー１６を通じ
て送信する。

次に、同期ずれが起こつた場合の動作を説明す
る。

ステツプＳ４３にて送られた同期化要求をデー
タウエー１６経由で受信したコントローラ１０ａ
は、同期化要求を受信した場合に限り、メモリ１
０ａのプラントデータベースより、シーケンス制
御演算関連のワークデータをすべてをコントロー
ラ１０ｂに対して送信する。第３図のフローにお
いて、ステツプＳ３２の判定にて、待機側よりの
同期化要求有によつてシーケンス制御演算関連の
ワークデータを全点待機側のコントローラに送信
するステツプＳ３４に分岐するパスに相当する。
ステツプＳ３４にて送信されたワークデータを受
信した待機側コントローラ１０ｂは、無条件に受
信データをメモリ１２ｂ内のプラントデータベー
スに反映させる。本処理によつて、再び、待機側
の制御演算が制御側と同期をとつて再開すること
が可能となる。第４図のステツプＳ４１からステ
ツプＳ４５へ分岐する処理がこれにあたる。

次に本処理におけるシーケンス制御演算処理プ
ログラムの動作フローを示したものが第２図
DDC制御演算処理プログラムの動作フローを示
したものが第５図である。

第２図のシーケンス制御演算処理では、ステツ
プＳ２１およびステツプＳ２５にて、自コントロ
ーラに制御権があるか否かを判断し、自コントロ
ーラに制御権がある場合に限り、PI／Ｏ１５か
らの入力処理のステツプＳ２２を行い、PI／Ｏ
１５への出力処理のステツプＳ２６を行う。自コ
ントローラに制御権のない場合は、PI／Ｏ１５
からの入力処理の代わりにステツプＳ２３によつ
て、相手側のコントローラから受信したデータを
使用してステツプＳ２４のシーケンス制御演算処
理を行つている。また、前述の同期用カウンタの
更新処理はステツプＳ２７によつてシーケンス制
御演算処理終了後に行う。

第５図のDDC制御演算処理も同様にステツプ
Ｓ５１およびステツプＳ５５にて、自コントロー
ラに制御権があるか否かを判断し、制御権ありに
てPI／Ｏ１５への入力処理のステツプＳ５２と
出力処理のステツプＳ５６を実行する。制御権の
ない場合にはステツプＳ５３にて相手コントロー
ラより受信したアナログデータによつて、制御演
算のステツプＳ５３を実行する。

なお、本発明ではシーケンス制御演算処理プロ
グラムと送信処理プログラムの起動が非同期であ
るため、前者の処理のステツプＳ２８で送信用バ
ツフアへ送信の可否にかかわらずカウンター値、
シーケンス制御関連のワークデータを転送し、後
者の処理のステツプＳ３４が行われた際にのみ送
信用バツフアより待機側コントローラに対して送
信する方法を採つている。

〔発明の効果〕

本発明によれば、制御側から待機側に制御権が
切換えた際のワインドアツプ運転を防止するため
に必要な伝送データ量を最少限におさえることが
できるために、特殊なハードウエアを不要にでき
る。また、両コントローラとも制御権の有無にか
かわらず制御演算を行つているため、制御権切換
えによる制御演算処理の中断を無くす効果もあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２
図はシーケンス制御演算の動作フロー図、第３図
はプラントデータベース等値化送信処理の動作フ
ロー図、第４図はプラントデータベース等値化受
信フロー図、第５図はDDC制御演算処理の動作
フロー図である。 １１ａ，１２ａ……CPU、１１ｂ，１２ｂ…
…メモリ、１１ｃ，１２ｃ……伝送インターフエ
ース、１１ｄ，１２ｄ……伝送コントローラ、１
１ｅ，１２ｅ……アドレス／データバス、１１
ｆ，１２ｆ……診断回路、１１ｇ，１２ｇ……プ
ロセス入出力装置インターフエース、１１ｈ，１
２ｈ……切換回路、１３……切換ロジツク用バ
ス、１４……プロセス入出力装置バス、１５……
プロセス入出力装置、１６……データウエー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ プロセス入出力装置を共有した２台のコント
   ローラを伝送路で結び、両コントローラにそれぞ
   れ動作監視を行う診断手段を有し、一方を制御側
   として用いるとき他方を待機側として用いるよう
   にした２重化コントローラにおいて、前記制御側
   と待機側の両コントローラにそれぞれ同期カウン
   タを設け、制御権を持たない待機側コントローラ
   は前記プロセス入出力装置から入力するプロセス
   データを制御権を有する制御側コントローラを介
   して入力し、前期制御側コントローラと同様なシ
   ーケンス制御演算を行つてシーケンス制御演算の
   一制御周期分終了時毎にそれぞれ前記同期カウン
   タのカウント値を更新するようになし、待機側コ
   ントローラは制御側コントローラの同期カウンタ
   のカウント値を取込み自己の同期カウンタのカウ
   ント値を比較して偏差が許容範囲を越えたときに
   制御側コントローラに対し同期化要求を発生し、
   制御側コントローラがシーケンス制御演算の一制
   御周期毎に関連するワークデータを制御側コント
   ローラから受取り同期処理を行つた後にシーケン
   ス制御演算を行うようにしたことを特徴とする２
   重化コントローラの制御方法。