JPH09244910A - 分散制御システムのバックアップ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プロセス制御用分散制御システムのバックア
ップのためのハードウェア的な切換装置の削除。バック
アップ時のシステムロードの省略。計算機と機能群のひ
もつけの変更を容易にする。 【解決手段】 複数台の制御用計算機から構成される分
散制御システムにおいて、タスクＩＤ，ファイルＩＤ，
一斉同報通信機能によるタスク間通信メッセージＩＤ
を、計算機間共通で唯一に定義して各計算機に全タスク
および全ファイルを登録し、また通常運転およびバック
アップ運転において想定される全ケースの運用形態、即
ち各計算機にて実行可能化する機能群，端末装置とのひ
もつけ、下位制御装置通信用ＦＥＰ装置との接続条件
を、各計算機にテーブル登録し、任意の計算機の障害発
生時に登録テーブルに従ってバックアップ先計算機がバ
ックアップ運転形態に遷移する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄鋼プラントなど
のプロセス制御用計算機システムのバックアップ方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄鋼プラントなどの制御用計算機
システムのバックアップ方法としては、高炉や転炉とい
った工場プロセス単位の操業管理および制御を司る個別
のプロセス制御用計算機が、製銑地区あるいは製鋼地区
などの生産エリアを一つの単位として計算機間共通ネッ
トワークを介して接続され、製銑地区計算機システムと
いったひとまとまりのエリアシステムを構成し、当該ネ
ットワーク上にｎ：１の共通バックアップ専用機を設置
して、任意の制御用計算機がダウンした場合、構成制御
盤などのハードウェア的な切替装置を操作して、バック
アップ元の入出力機器および他システムとの信号回線
を、バックアップ先の計算機に切替え接続し、バックア
ップ元のシステム媒体をバックアップ先のシステム媒体
に切替えて、バックアップ計算機（バックアップ先計算
機）に、ダウンした計算機（バックアップ元計算機）の
代わりに当該システムをロードして、元の計算機の機能
を引き継いで立上げるといった方法がとられていた。

【０００３】しかしこの方法では、構成制御盤にすべて
の計算機および入出力機器に対応した複雑な切替シーケ
ンス回路を組み入れる必要があり、また機能群と計算機
のひもつけが、システム一括で固定的であり、任意の機
能群を任意の計算機に再配置させる柔軟性に欠け、ま
た、システム媒体を共通化させる必要があるために各計
算機間のハードウェア仕様を統一しなければならず、ま
たシステムロードの時間が必要となるという制約があっ
た。これらの問題を解決するため、近年、計算機システ
ムのバックアップ方法として以下のような方法が提案さ
れている。

【０００４】(1)特開昭６３−１１８８６０号公報「分
散システムのバックアップ方法」 (2)特開平 ４−３２９５３号公報「複合計算機システ
ムおよびその制御方法」 ここで、(1)は、基幹業務処理については従来のような
１：１の２重化を行い、端末装置用データ処理のような
独立性の高いＦＥＰ（Ｆront Ｅnd Ｐrocessor）業務処
理に関しては、分散システム構成とした場合のＦＥＰ業
務処理のｎ：１のバックアップ方法および端末接続方法
に関する発明であり、基幹業務処理そのもののバックア
ップ方法はない。また、(2)は、同様に基幹業務処理に
ついて従来のような１：１の２重化をした上で、バック
アップ系へのプロセス移管時の計算機間ネットワーク通
信アドレスを任意に変更可能とする方法に関する発明で
あり、基幹業務が分散システムとして構成されるｎ：１
の場合のバックアップ方法はなく、いずれもマルチタス
クの共通ファイルアクセス処理，プロセス入出力処理、
あるいは、トラッキングファイルデータを高速変化して
いるプロセス状態に適合させる処理、が必要な制御用計
算機処理のバックアップに関するものではなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の制御用計算機に
関するバックアップ方法は、ハードウェア的な切換装置
たとえば構成制御盤を必要とし、また機能群と計算機の
ひもつけがシステム一括で固定的であり、任意の機能群
を任意の計算機に再配置させる柔軟性に欠け、バックア
ップ元とバックアップ先計算機間でシステムロードを同
一媒体で行う必要があり、制御用リアルタイム処理向け
としては、バックアップ切替レスポンスに問題があっ
た。本発明はこれらを解決することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、複数台の制御用計算機、共通補助記憶
装置、下位制御コントローラとの通信・プロセス入出力
信号処理用ＦＥＰ（Ｆront Ｅnd Ｐrocessor）装置、お
よび共通ネットワークで構成される鉄鋼プラントなどの
分散制御システムのバックアップ方法に関して、機能別
タスク資源管理ＩＤ番号、機能別ファイル資源管理ＩＤ
番号、一斉同報通信機能によるタスク間通信・プロセス
入出力信号用メッセージＩＤ番号を計算機間共通で唯一
に定義して、各計算機にあらかじめ全タスク、全ファイ
ル、および通常運用形態時とバックアップ運用形態時の
各計算機における実行可能化する機能群および端末装置
・ＦＥＰ装置との接続定義テーブルを各計算機に登録
し、各計算機のリアルタイム処理においてバックアップ
に必要なファイルデータを共通補助記憶装置に定周期セ
ーブし、また各バックアップ元計算機とバックアップ先
計算機間で定周期通信応答処理を行い、任意の計算機が
異常となった時にバックアップ先計算機が当該異常を検
知し、接続定義テーブルに従って指定の機能群の実行可
能化処理、指定端末装置・ＦＥＰ装置との接続処理を実
行し、共通補助記憶装置データからバックアップ元計算
機の異常発生直前データを復元し、プロセス状態とのト
ラッキング合わせ処理を行いバックアップ処理を行うこ
とを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態として、鉄鋼用
分散制御システムのバックアップ方法について説明す
る。図１は、鉄鋼用分散制御システムを示すもので、計
算機１０と計算機２０が共通ＬＡＮに接続され、計算機
１０，２０間で共通的にアクセスできる補助記憶装置３
０、端末装置４１〜４４、下位制御コントローラとの通
信およびプロセス入出力信号処理用ＦＥＰ（Ｆront Ｅn
d Ｐrocessor）装置５０、および、共通ネットワーク６
０から構成される。分散制御システムの機能としては、
プロセス制御計算機１０，２０に共通的に装備される、
プロセス入出力信号処理機能、プロセストラッキング機
能、生産命令管理機能、生産実績管理収集機能、制御機
能、伝送機能などの主要機能群７０（７０Ａ，７０
Ｂ）、操業監視機能などのサブ機能群８０（８０Ａ，８
０Ｂ）、計画立案機能などの人為系情報処理機能群９０
（９０Ａ，９０Ｂ）が装備されている。

【０００８】これらの機能群の重要度としては、機能群
７０，９０が操業維持上必須であり、機能群８０はサー
ビス機能でありバックアップ運用時は縮退可能である。
計算機１０，２０およびＦＥＰ装置５０間の通信は、共
通ネットワーク６０を介して相互一斉同報通信機能によ
るメッセージ通信で行い、任意の計算機上で実行される
ソフトウェア処理単位（タスク）間起動および通信は、
当該一斉同報通信機能によるシステム内唯一のメッセー
ジＩＤ番号で管理し実行する。本発明においては、各計
算機に機能群７０，８０，９０を登録し、各機能群毎の
タスクＩＤ番号、ファイルＩＤ番号、画面ＩＤ番号等の
アプリケーションソフトウェア用資源管理ＩＤ番号を、
機能群毎タスクＩＤ管理テーブル１２０（１２０Ａ，１
２０Ｂ），機能群毎ファイルＩＤ管理テーブル１３０
（１３０Ａ，１３０Ｂ）のように各計算機間共通に唯一
の値で定義し、あらかじめ各計算機に登録している。タ
スク管理ＩＤの内容を表１に、ファイル管理ＩＤの内容
を表２に示す。

【０００９】

【表１】

【００１０】

【表２】

【００１１】また、運転運用形態毎の各計算機での実行
可能化（リリース）する機能群、接続するＣＲＴ端末装
置，ＦＥＰ装置との接続条件を規定したテーブル１４０
（１４０Ａ，１４０Ｂ）をあらかじめ各計算機に登録し
ている。このテーブルの情報を表３に示す。

【００１２】

【表３】

【００１３】オンライン稼働時の運転運用形態として
は、表３のテーブルに示す通り、大別すると通常運転と
バックアップ運転の２種類があり、各運転形態において
計算機１０と２０の対称性から、２種類の運用形態があ
る。

【００１４】図２は、通常運転運用形態１を示した図で
あり、計算機１０で機能群７０Ａおよび機能群８０Ａが
実行可能化され、下位制御コントローラとのデータ通信
およびプロセス入出力信号は、ＦＥＰ装置５０経由で機
能群７０Ａにおいてデータ処理される。また計算機２０
で機能群９０Ａが実行可能化される。またＣＲＴ端末装
置４１，４２，４３は操作室１００に設置され、機能群
７０（７０Ａ，７０Ｂ）および機能群８０（８０Ａ，８
０Ｂ）のＨＭＩ（Ｈuman Ｍachine Ｉnterface）用に、
また端末装置４４は操作室１１０に設置され、機能群９
０（９０Ａ，９０Ｂ）のＨＭＩとして運用する。計算機
１０で機能群７０Ａの処理実行時、制御リアルタイム処
理用にアクセスするファイルは、計算機１０のローカル
ファイルが使用されるが、バックアップに必要な機能群
７０Ａのファイルデータを定周期で共通補助記憶装置３
０に書き込み、また計算機２０で機能群９０Ｂの処理実
行時、制御リアルタイム処理用にアクセスするファイル
は、計算機２０のローカルファイルが使用されるが、バ
ックアップに必要な機能群９０Ｂのファイルデータを定
周期で共通補助記憶装置３０に書き込む。

【００１５】図３は、通常運転運用形態２を示した図で
あり、計算機１０で機能群９０Ａ、計算機２０で機能群
７０Ｂおよび機能群８０Ｂが実行可能され、計算機２０
がＦＥＰ装置５０と接続する形態である。

【００１６】また、バックアップ運転運用形態１は、計
算機２０の障害時のケースであり、計算機１０で機能群
７０Ａおよび機能群９０Ａが実行可能化され、計算機１
０がＦＥＰ装置５０と接続する形態であり、バックアッ
プ運転運用形態２は、計算機１０の障害時のケースであ
り、計算機２０で機能群７０Ｂおよび機能群９０Ｂが実
行可能化され、計算機２０がＦＥＰ装置５０と接続する
形態である。

【００１７】図４は、通常運転運用形態１における計算
機２０の障害発生時の、計算機１０によるバックアップ
手順の処理フローを示したものであり、以下に内容を説
明する。通常運転運用形態１において計算機１０に障害
が発生した場合、計算機２０は計算機１０との定周期の
監視通信応答が断絶したことをタイムアウト判定処理に
より検知し、障害検知処理２１０により計算機１０の障
害を自動検知しオペレータにアラーム通知する。

【００１８】次に、システム立上げ処理２２０にて自動
あるいは手動にてシステム立上げを行い、計算機２０の
ブート処理を行い、システムタスク，共通アプリケーシ
ョンタスクのリリース，共通ＣＲＴ端末４４のイニシャ
ル・接続処理、さらに一斉同報通信機能のリリースを行
う。

【００１９】次に、運転運用形態判定処理２３０とし
て、障害発生前の運転運用形態および障害発生計算機
（１０）から、計算機２０としてのバックアップ運転の
運用形態を決定する。本例は、障害発生前の運用形態が
通常運転運用形態１であり、計算機１０に障害が発生し
たケースであり、表３のテーブルより、バックアップ運
転運用形態２として計算機２０にて機能群７０（７０
Ａ）を引き継ぐものと判定され、その結果をＣＲＴ端末
４４に割り込み表示し、オペレータに対して通知する。

【００２０】次に、他系計算機状態問い合わせ処理２４
０として、処理２３０の判定結果の妥当性を検証するた
め、計算機１０の状態問い合わせを一斉同報通信機能に
より行う。この場合計算機１０は障害発生中であるため
無応答となり、タイムアウトにより計算機２０は計算機
１０の障害を確認して以降のバックアップ処理を継続す
る。

【００２１】次にＩ／Ｏイニシャル処理２５０として、
表３のテーブルのバックアップ運転運用形態２において
計算機２０に接続されるＣＲＴ端末装置４１，４２，４
３のイニシャル・接続処理を行う。

【００２２】次に、アプリケーションファイル回復処理
２６０として、計算機１０が動作中に障害発生直前まで
共通アクセス補助記憶装置３０に定周期書き込みしてい
た機能群７０（７０Ａ）にひもつくリアルタイムプロセ
ストラッキング等のファイルデータを計算機２０上の機
能群７０（７０Ｂ）向けアプリケーションファイルにロ
ードしてシステム状態復元を行う。

【００２３】次に、アプリケーションタスクリリース処
理２７０により、表３のテーブルに従い、機能群７０
（７０Ａ）および９０（９０Ａ）のタスクリリース処理
を行い、該当機能を実行可能化する。

【００２４】次に、通信回線リスタート処理２８０によ
り、他計算機システムあるいは下位制御コントローラお
よびプロセス入出力信号を司る通信回線を、ＦＥＰ装置
５０経由で接続し、オープンして通信回線を通信可能状
態にする。

【００２５】最後に、現況合わせ２９０により、計算機
２０から下位の各制御コントローラに対して状態問い合
わせ伝文を送信し、その応答伝文として各制御コントロ
ーラよりプロセストラッキング現況データ伝文を受信
し、アプリケーションファイル回復処理２７０で回復し
たアプリケーションファイルデータをベースに、現況合
わせトラッキング修正を行い、バックアップ処理を完了
する。

【００２６】以降、バックアップ運転運用形態２とし
て、計算機２０にて機能群７０（７０Ｂ）および機能群
９０（９０Ｂ）が運用され、障害発生前と同様に操作室
１００ではＣＲＴ端末装置４１，４２，４３により、機
能群７０（７０Ｂ）のＨＭＩにより、操作室１１０では
ＣＲＴ端末装置４４により、機能群９０（９０Ｂ）のＨ
ＭＩ処理サービスが可能となる。

【００２７】なお、機能群７０と機能群９０の間のメッ
セージ通信は、分散システムを構成する計算機間（計算
機１０および２０）にてシステム内唯一のメッセージＩ
Ｄ番号管理による一斉同報通信により行うため、アプリ
ケーションタスクとしての機能群７０および機能群９０
は、バックアップ機構や計算機プラットフォームを意識
する必要なく動作可能となる。

【００２８】次に、計算機１０の障害復旧後、通常運転
運用形態に戻し、機能群８０（８０Ｂ）を計算機１０に
リリースする手順について、図５の処理フローにて説明
する。

【００２９】バックアップ運転運用形態２において人為
的に計算機１０の障害復旧３１０を行った後、計算機１
０の立上げを手動により行う。次に、システム立上げ処
理３２０にて計算機１０のブート処理を行い、システム
タスクおよび共通アプリケーションタスクのリリース、
共通ＣＲＴ端末４４のイニシャル・接続処理、さらに一
斉同報通信機能のリリースを行う。

【００３０】次に、運転運用形態判定処理３３０とし
て、計算機１０としての運用形態を決定する。本例にお
いては通常運転運用としての立上げであり、通常運転運
用形態と判断されるが、通常運転運用形態１における計
算機１０の立上げなのか、バックアップ運転運用形態２
における計算機１０の障害復旧としての立上げなのか
は、計算機１０の内部情報では判断できないため、次処
理を行う。

【００３１】次に、他系計算機状態問い合わせ３４０と
して、計算機２０に状態問い合わせを一斉同報通信機能
により行う。この場合計算機２０はバックアップ運転運
用形態２で運用中であり、その旨を計算機１０に応答
し、計算機１０は本応答と表３のテーブルにより、本立
上げ処理にて通常運転運用形態２として機能群９０（９
０Ｂ）を計算機２０から移管するものと判定し、その結
果をＣＲＴ端末装置４４に割り込み表示し、オペレータ
に対して通知する。

【００３２】次に、アプリケーションファイル回復処理
３５０として、計算機２０の機能群９０（９０Ｂ）が、
共通アクセス補助記憶装置３０に定周期書き込みしてい
る、機能群９０（９０Ｂ）にひもつくデータを、計算機
１０上の機能群９０（９０Ａ）向けアプリケーションフ
ァイルにロードして状態復元を行う。

【００３３】次に、アプリケーションタスクリリース処
理３６０により、表３のテーブルに従い、計算機１０に
て機能群９０（９０Ａ）のタスクリリース処理を行い、
該当機能を実行可能化すると共に、計算機２０にその旨
を一斉同報通信機能によりメッセージ通知する。計算機
２０は該当メッセージ通知後、機能群９０（９０Ｂ）の
立下げ（タスクアボート）処理および機能群８０（８０
Ｂ）のタスクリリース処理を行い、該当機能を実行可能
化する。

【００３４】以上の手順により、以降通常運転運用形態
２として、計算機２０で機能群７０（７０Ｂ），８０
（８０Ｂ）が運用され、計算機１０で機能群９０（９０
Ａ）が運用される状態となり、操作室１００では、ＣＲ
Ｔ端末装置４１，４２，４３が計算機２０の機能群７０
（７０Ｂ），８０（８０Ｂ）にひもつきＨＭＩ処理を行
い、操作室１１０ではＣＲＴ端末装置４４が計算機１０
の機能群９０（９０Ａ）にひもつきＨＭＩ処理サービス
が可能となる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明は鉄鋼プラントな
どの計算機制御分散システムのバックアップ方法に関し
て、以下のような効果を実現できた： （１）ハードウェア的な切換装置例えば構成制御盤が不
要，（２）立上げ処理機能および登録テーブル以外のバ
ックアップのためのソフトウェアが不要であり、アプリ
ケーションソフト設計においてバックアップの考慮が不
要，（３）登録テーブルの変更のみで任意の計算機に任
意の機能群を指定することが可能であり、システム稼働
後の機能群の計算機間再配置調整に容易に対応可、およ
び、（４）バックアップ時のシステムロードが不要。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を実施する分散制御システム構成例を
示すブロック図である。

【図２】 図１のシステム構成の、表３の通常運転運用
形態１における運用状態を示したブロック図である。

【図３】 図１のシステム構成の、表３の通常運転運用
形態２における運用状態を示したブロック図である。

【図４】 通常運転運用形態１において計算機１０に障
害が発生した時の、バックアップ運転運用形態２に遷移
する時の、計算機２０によるバックアップ処理を示すフ
ローチャ−トである。

【図５】 バックアップ運転運用形態２において計算機
１０の障害復旧がなされた時の、通常運転運用形態２に
遷移する時の、計算機１０および２０の処理を示すフロ
ーチャ−トである。

【符号の説明】

１０，２０：プロセス制御用計算機 ３０：共通
補助記憶装置 ４１〜４４：ＣＲＴ端末装置 ５０：下位制御コントローラとの通信およびプロセス入
出力信号処理用ＦＥＰ装置 ６０：共通ネットワーク ７０Ａ，７０Ｂ：プロセス制御主要機能群 ８０Ａ，８０Ｂ：操業監視サブ機能群 ９０Ａ，９０Ｂ：人為系情報処理機能群 １００，１
１０：プロセス操作室 １２０Ａ，１２０Ｂ：機能群毎タスクＩＤ管理テーブル １３０Ａ，１３０Ｂ：機能群毎ファイルＩＤ管理テーブ
ル １４０Ａ，１４０Ｂ：接続管理テーブル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数台の制御用計算機，共通補助記憶装
   置，下位制御コントローラとの通信およびプロセス入出
   力信号処理用ＦＥＰ装置、および、共通ネットワーク、
   で構成される鉄鋼プラントなどの分散制御システムのバ
   ックアップ方法において、 機能別タスク資源管理ＩＤ番号，機能別ファイル資源管
   理ＩＤ番号、および、一斉同報通信機能によるタスク間
   通信およびプロセス入出力信号用メッセージＩＤ番号
   を、計算機間共通で唯一に定義して、各計算機にあらか
   じめ全タスク，全ファイル、および、通常運用形態時と
   バックアップ運用形態時の各計算機の実行可能化機能
   群，端末装置およびＦＥＰ装置との接続定義テーブル
   を、各計算機に登録し、 各計算機のリアルタイム処理においてファイルデータを
   共通補助記憶装置に定周期でセーブすると共に、全計算
   機間で相互に定周期通信応答監視処理を行い、任意の計
   算機が異常となった時にバックアップ先計算機が当該異
   常を検知し、接続定義テーブルに従って指定の機能群の
   実行可能化処理ならびに指定端末装置およびＦＥＰ装置
   との接続処理を実行し、共通補助記憶装置のデータから
   バックアップ元計算機の異常発生直前データを復元し、
   プロセス状態とのトラッキング合わせ処理を行う、こと
   を特徴とする分散制御システムのバックアップ方法。