JPS5868103A - Redundant decentralized controller - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To make a backup through a redundant unit if a process control unit is faulty in a decentralized controller which has plural control stations each connecting process control units in one group through an internal communication line. CONSTITUTION:Process control units 41-4n, a cluster control unit 5, and a redundant unit 6 are connected mutually through an internal communication line 7 to constitute one control station. The redundant unit 6 has an internal communication controller NCM, a processor NPU, and a memory NMU and under the command of the cluster control unit 5, a backup for a fault of, for example, one process control unit 4j is performed. The backup is performed by driving the input and output equipment I/O of the process control unit 4j by the intelligence terminal of the redundant unit 6 through communication. Data processing for the backup is carried out on the basis of the data of the input and output equipment I/O and a data base of the process control unit gathered in an up-load memory NMUU.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、分散形制釧装置の改良に関するものである。[Detailed description of the invention] TECHNICAL FIELD The present invention relates to an improvement of a dispersion type flywheel device.

さらに詳しくは、分散配置された各制御ステーションを
冗長化した高信頼性の分散堰制御装置に関するものであ
る。More specifically, the present invention relates to a highly reliable distributed weir control device in which distributed control stations are made redundant.

分散堰制御装置は、インテリジェンスを有する１ｎｉｉ
の制御ステ−ン日ンを制御対象の各所に分散配置して通
信線で結び、各制御ステーションにそれぞれの区域を分
担制御させるようにしたものでちる。このような装置は
危険分散形の制御装置であり、ンステムとしての信頼性
は高いが、個々の制御ステーションについては、分散形
だからといって信頼性が高まったことにはならない。そ
こで、個々の制御ステーションごとに高信頼性が要求さ
れるときは、個々の制御ステーションの冗長化が必要に
なる。Distributed weir controller is 1nii with intelligence
Control stations are distributed throughout the area to be controlled and connected by communication lines, allowing each control station to control its own area. Such a device is a risk-distributed control device and has high reliability as a system, but the fact that the individual control stations are distributed does not mean that the reliability has increased. Therefore, when high reliability is required for each control station, it is necessary to make each control station redundant.

冗長化の手法としては、経済性の見地から、所定の複数
の制餌１スデーゾヨンに対して１つの待機用のｆｔｔ制
御ステー１５ンを設け、実働側の制御ステーンヨンのど
れか１つが故障したとき、待機側の制御ステーシロンで
バックアップするようにした、いわゆるｎ＋１冗長化が
採用される。その場合、バックア、ブ時およびバ、クア
、ブアワ時の制御の引継ぎを円滑にするために、入出力
信号と制御用のデータベースを、実働側の制御ステーシ
ョンと待橙側の制御ステーションとの間に継承させるこ
とが必要になる。As a redundancy method, from an economic point of view, one standby FTT control station is provided for each predetermined plurality of control stations, so that when one of the control stations on the active side fails, , so-called n+1 redundancy is adopted in which backup is provided by a control station on the standby side. In that case, in order to smooth the handover of control during backup, backup, backup, backup, and backup, input/output signals and control databases are transferred between the control station on the production side and the control station on the standby side. It is necessary to inherit it.

制御ステーションについてｎ＋ｌ冗長冗長行った分散形
ｉｌＩ制御装置の従来例としては、各制御ステージ日ン
のプロセス入出力信号線を実働側の制御ステーションと
待機側の制御ステーションとの間で切換接続をする手段
と、制御用のデータベースを、実働側の制御ステーショ
ンと待機側の制御ステーションの間で授受するための専
用の接続手段を設けたものがある。このような従来例に
おいては、多数の入出力信号線の切換えが必要になるの
で、切破手段は錯綜し、たものとなって信頼性が低下す
る欠点があり、また、待機側の制御ステーションは、実
働側の制御ステーションの入出力部と同一のものをすべ
て持っていなければならないので、経済的でない。ある
いは、逆に、実働側の制御ステージＩｌ／の持ちうる入
出力部は、待機側の制御（３） ステーションの入出力部によって限定される。・また、
冗長化関係にあるｙｌ＋ｉ個の制御ステーション間に、
データベース授受用の専用の接続線が必要になるのも不
経済である。As a conventional example of a distributed ILI control device with n+l redundancy for control stations, the process input/output signal lines of each control stage are switched and connected between the control station on the active side and the control station on the standby side. Some devices are provided with dedicated connection means for exchanging a control database and a control database between an active control station and a standby control station. In such a conventional example, since it is necessary to switch a large number of input/output signal lines, the cutting means is complicated and redundant, resulting in reduced reliability. is not economical because it must have all the same inputs and outputs as the control station on the production side. Or, conversely, the input/output units that the control stage Il/ on the active side can have are limited by the input/output units of the control (3) station on the standby side. ·Also,
Between yl+i control stations in a redundant relationship,
It is also uneconomical that a dedicated connection line for transmitting and receiving the database is required.

本発明の目的は、冗長化関係にあるＴｌ＋１個の制御機
構の間において、制御引継ぎ時のプロセス入出力線の切
換えを必要とせず、かつデータベース授受用の専用の接
続線が不要な冗長化分散形制御装置を提供することにあ
る。The object of the present invention is to provide redundant distribution between Tl+1 control mechanisms in a redundant relationship, without requiring switching of process input/output lines at the time of control handover, and without requiring a dedicated connection line for database exchange. The purpose of this invention is to provide a shape control device.

本発明は、複数の制御ステーションを通信線で結んでな
る分散形に＋ｌ＋御装置において、各制御ステーシコン
として、それぞれインテリジェンスと人出力部を持つ複
数のプロセス１ｌｉｌｌ　傷１ユニットを内部通信線で
１妾続してグループ化したものを用い、各グループごと
に冗長ユニットを内部通信線に接続＼ し、１つのプロセス制（、ｉｌｌユニ、トのバックフッ
１時には、冗長ユニ、トが、プロセス１ｌｉｌｌ　（ａ
ｌｌユニ、トのインテリジェンスの代わりに、その人出
力ｍｌ（を駆使してプロセス制呻を行うようにするとと
もに、プロセス１ｌｉｌＪ御ユニ、トと冗長ユニ、トの
間のデーｔ　Ａ　） タベースの授受は、グループの内部通信線を通じて行う
ようにしたものである。The present invention is a distributed control device in which a plurality of control stations are connected by communication lines, and each control station is connected to a plurality of processes, each having an intelligence and a human output unit, by an internal communication line. Then, using the grouped units, connect the redundant units for each group to the internal communication line, and at the time of backup of one process system (, ill, unit), the redundant unit,
Instead of the intelligence of the unit, the human output (ml) is used to control the process, and the data database between the process control unit and the redundant unit is exchanged. This is done through the group's internal communication line.

以下、図面によって本発明の詳細な説明する。Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.

第１図は、本発明が適用される分散形制御装置の概念的
構成図である。第１図において、１１〜１には制御ステ
ーションであって、それぞれインテリジェンスを有し制
御対象の各部を分担して制御するものである。２１〜２
ｍはマスタステーションでありて、オペレータまたは上
位ｔｔＸ機による・／ステム全体の監視・操作用として
設けられる。きは通信線路であって、制御ステーシコン
１１〜’にとマスクステーション２１〜２ｍを接紐し、
分散形制御装置を形成するものである。FIG. 1 is a conceptual block diagram of a distributed control device to which the present invention is applied. In FIG. 1, reference numerals 11 to 1 indicate control stations, each of which has intelligence and controls each part to be controlled. 21-2
A master station m is provided for monitoring and operating the entire system by an operator or a higher-level TTX machine. is a communication line, which connects the control station consoles 11 to 2m to the mask stations 21 to 2m,
It forms a distributed control device.

制御ステーション１．（ｉ＝１〜ｋ）の詳細表構成を第
２図に示す、、第２図において、４□〜４ｎはプロセス
制御ユニット、５はクラスタ制御ユニット、６は冗長ユ
ニット、７は内部通信線である。プロセス制御ユニット
４１〜４ｎとクラスタ制御ユニ、ト５ど冗長ユニ、トロ
は２、内部通信線７によって相互接続され、１つの制御
ステーションを構成する０（Ｑ） このような制御ステーシヨンをその形態に因んでクラス
タ（房）と呼ぶ。各クラスタは、クラスタ制御ユニット
５を通じて通信線路３に接続される。Control station 1. The detailed table structure of (i=1 to k) is shown in Figure 2. In Figure 2, 4□ to 4n are process control units, 5 is a cluster control unit, 6 is a redundant unit, and 7 is an internal communication line. be. The process control units 41 to 4n, the cluster control unit, the redundant unit 5, and the redundant unit 2 are interconnected by an internal communication line 7 to form one control station (Q). Therefore, it is called a cluster. Each cluster is connected to a communication line 3 through a cluster control unit 5.

プロセス制御ユニット４１〜４ｎ、クラスタ制御ユニッ
ト５および冗長ユニット６はいずれもインテリジェンス
を持っており、例えば、第５図、第４図および第５図の
ようにそれぞれ構成される。The process control units 41 to 4n, the cluster control unit 5, and the redundancy unit 6 all have intelligence, and are configured, for example, as shown in FIGS. 5, 4, and 5, respectively.

第５図において、プロセス制御ユニ、ト４Ｊ（ｊ＝１〜
ｎ）は、内部通信匍１　（ｉ！ｌｌ器ＮＣｈ−と、ブロ
モ、すＮＰＵと、メモリＮＭＵと、入出力器Ｉ１０を持
っている。これらの合コンポーネントはデータバスＤＢ
Ｓによって相互に接続されて、インテリジェントなプロ
セス制御ユニ、トを形成している。プロセッサＮＰＵと
メモリＮＩ、（Ｕがインテリジェンスの中枢をなす。入
出力器Ｉ１０には、谷イ虫のプロセス人出力信号が、そ
れぞれの信号線（凹陥）を通じて授受される。人出力デ
ータはメモリＮＭｔｌに記憶され、ブロモ、すＮＰＵに
よって、プロセスｈ」１［御用のデータ処理がなされる
Ｏデータ処理に際しては、メモリＮＭＵ中のデータベー
スが用いられ、このユニ。In FIG. 5, the process control unit 4J (j=1~
n) has an internal communication unit 1 (i!ll unit NCh-, a block NPU, a memory NMU, and an input/output unit I10. These joint components are a data bus DB.
are interconnected by S to form an intelligent process control unit. Processor NPU and memory NI (U form the center of intelligence. Input/output device I10 receives and receives process human output signals of valley caterpillars through respective signal lines (concavities). Human output data is transferred to memory NMtl. The database stored in the memory NMU is stored in the memory NMU, and the process h'1 [Usual data processing is performed by the NPU.

トが４１１当しているプロセスに適したデータ処理が行
われる。Data processing appropriate for the process to which the target is assigned 411 is performed.

内部通信制御器ＮＣｋｌは、内部通信線７に対する通信
を制御するとともに、ダイレクト・メモリアクセス（Ｄ
ＭＡ）によってメモリＮＭＵと入出力器Ｉ１０にアクセ
スする機能を持っている゛。このような機能は、通信制
御器ＮＣＭに内蔵されたマイクロプログラムによって実
現される。The internal communication controller NCkl controls communication with respect to the internal communication line 7 and direct memory access (D
MA) has the function of accessing the memory NMU and the input/output device I10. Such functions are realized by a microprogram built into the communication controller NCM.

第４図のクラスタ制御ユニ、１・５も、同様な内部通信
制ｆ！ｔＩ器ＮＣＭ　、プロセ、すＮＰＵ　、およびメ
モリＮＭＵを持りており、さらにその他に外部通信制御
器ＦＣＡを持っている。外部制御器ＦＣＡもＤｉ、ＩＡ
機能を持つものである。これらの各コンポーネントもデ
ータバスＤＢＳによって相互接続されて、インテリジエ
〉・ト寿クラスタ制御ユニットを形成している。このク
ラスタ制御ユニット５は、そのインテリジェンスによっ
て、クラスタ内の各ユニ、トの動作をホ１［御する。制
御の種類は、大別して２種あり、１つは、マスタステー
ション２１〜２ｍから通信線路３を通じて与えられる指
令に基づいて、りｔ　　７　　Ｉ ラスク内の各ユニ、ｌ−を制御することであり、もう１
つは、プロセス制御ユニット４ｊから通信される故障報
知信号に基づいて、冗長ユニ、トロに故障したプロセス
１ｉｌｌ　御ユニット４ｊのバックアップを行わせるこ
とである。故障報知信号は現実的にはレディ信号の消滅
である。これらの制御は、いずれも内部通信線７を利用
した通信によって行われる。その場合、プロセッサＮＰ
Ｕは、制御用のデータ処理を行い、内部通４８制御器Ｎ
ＣＪは、内部通信線７に対する通信を制御し、外部通信
制御器ＦＣＡは外部通信制御器に対する通信を制御する
。The cluster control units 1 and 5 in FIG. 4 also have a similar internal communication system f! It has a time controller NCM, a processor, an NPU, and a memory NMU, and also has an external communication controller FCA. External controller FCA is also Di, IA
It is something that has a function. Each of these components is also interconnected by a data bus DBS to form an Intelligent cluster control unit. This cluster control unit 5 controls the operation of each unit within the cluster by its intelligence. There are two types of control. One is to control each unit in the rask based on commands given from the master station 21 to 2m through the communication line 3. , one more
The first is to have the redundant unit, TORO, back up the failed process control unit 4j based on the failure notification signal communicated from the process control unit 4j. The failure notification signal is actually the disappearance of the ready signal. All of these controls are performed through communication using the internal communication line 7. In that case, processor NP
U performs data processing for control, and internal communication 48 controller N
CJ controls communication to internal communication line 7, and external communication controller FCA controls communication to external communication controller.

ｊｄ　５図の冗長ユニ、トロも、同様な内部通信制御器
ＮＣ１１１とプロセッサＮＰＵとメモリＮＭＵを持って
おり、さらにその他にアップロードメモリＮＩＪＵＵを
持っている。これら谷コンポーネントもデータバスＤＢ
Ｓによって相互接続されて、インテリジェントな冗長ユ
ニ、トロを形成している。この冗長ユニ、トロは、その
インテリジェンスにより、クラスタ内の全プロセス制御
ユニ２１・４１〜４ｎのデータベースを、）ｉｈ信を介
して周期的に読出してアップ（Ｉノ ロートメモリＮＭＵＵに記憶しており、これによって、
各プロセス制御ユニット４ｊの最新のデータベースが常
にアップロードメモリＮＭＵＵに存在するようになって
いる。データベースの収集は、冗長ユニット６と各プロ
セス制御ユニ、ト４ｊにおける内部通信制御器ＮＣＭの
ＤＭＡ機能によって行われる。データベースの収集時の
冗長ユニット６の挙動を、クラスタ制御ユニット５によ
って監視することにより、待機状態における冗長ユニッ
ト６の健全性が確認できる。したがって、バックアップ
は健全性が保証された冗長ユニットで行える。jd The redundant unit shown in Figure 5, Toro, also has a similar internal communication controller NC111, processor NPU, and memory NMU, and also has an upload memory NIJUU. These valley components are also data bus DB
are interconnected by S to form an intelligent redundant unit, Toro. This redundant unit, Toro, uses its intelligence to periodically read out the database of all process control units 21, 41 to 4n in the cluster via )Ih communication and upload it (stored in Inoroto memory NMUU). ,by this,
The latest database of each process control unit 4j always exists in the upload memory NMUU. Collection of the database is performed by the DMA function of the internal communication controller NCM in the redundancy unit 6 and each process control unit 4j. By monitoring the behavior of the redundant unit 6 during database collection by the cluster control unit 5, the health of the redundant unit 6 in the standby state can be confirmed. Therefore, backup can be performed with a redundant unit whose health is guaranteed.

冗長ユニ、トロは、クラスタ制御ユニット５からの指令
に従って、プロセスｆｉｌｌ　御ユニ７）４１〜４ｎの
うちの１つ４ｊｏのバックアップを行う。バックアッフ
ハ、冗長ユニット６のインテリジェンスが、通信を介し
て、プロセス制御ユニット４ｊｏの入出力器Ｉ１０を駆
使することによって行う。すなわち、冗長ユニット乙の
インテリジェンスが、プロセス制御器ニット４．のイン
テリジェンスにとって代、］０ わった形でバックアップを行う。プロセス制御器（８） ニット４ｊｏは、ＤＭＡ機能を有する内部通信制御器Ｎ
ＣＭを持っているので、そのような入出力器Ｉ１０の駆
使が可能となる。すなわち、入出力器Ｉ１０の信号綜の
切換えを全く必要とせずに、バックアップが行える。こ
のため、冗長ユニット６はプロセス制御ユニット４ｊｏ
の入出力器Ｉ１０と同一のものを持つ必要がなく、シた
がってプロセス制御ユニット４ｊｏは自己にとって必要
な入出力器Ｉ１０を自由に持つことを妨げられない。The redundant unit, Toro, performs backup of one of the process fill control units 7) 41 to 4n according to instructions from the cluster control unit 5. The backup is performed by the intelligence of the redundant unit 6 through communication and by making full use of the input/output device I10 of the process control unit 4jo. That is, the intelligence of the redundant unit B is transferred to the process controller unit 4. Backup is performed in a different way than the intelligence of ]0. Process controller (8) Knit 4jo is an internal communication controller N with DMA function.
Since it has a CM, it is possible to make full use of such input/output device I10. That is, backup can be performed without requiring any switching of the signal of the input/output device I10. For this reason, the redundant unit 6 is connected to the process control unit 4jo.
Therefore, the process control unit 4jo is not prevented from freely having the input/output device I10 necessary for itself.

バックアップ用のデータ処理は、入出力器Ｉ１０のデー
タと、アンブロードメモリＮＭＵＵに収集されているプ
ロセス制御ユニ、ト４ｊのデータベースに従って行われ
る。バックアップ中は、そのプロセス制御ユニ、　）　
４．ｊｏ以外に対するデータベースの収集が周期的に行
われる。データベースの収集は、クラスタの内部制御用
の内部通信線７を共用して通信によって行われるので、
専用の接続線ｉ１不要となるＬまたデータベースは、プ
ロセス制御ユニット４１ｏが正牝な間に周期的に読出し
ておいたものであるから、データベースの正常性は保証
されている。したがって、故障したプロセス制御ユニッ
ト４ｊｏから、異常なデータベースを引継いで、バック
アップそのも異常になるという、いわゆる共倒れ現象は
容易に防止される。Backup data processing is performed according to the data of the input/output device I10 and the database of the process control unit 4j collected in the unbroadcast memory NMUU. During backup, its process control uni, )
4. Collection of databases other than jo is performed periodically. Database collection is carried out through communication by sharing the internal communication line 7 for internal control of the cluster.
Since the database which eliminates the need for the dedicated connection line i1 is read out periodically while the process control unit 41o is a female, the normality of the database is guaranteed. Therefore, the so-called co-collapse phenomenon in which an abnormal database is taken over from the failed process control unit 4jo and the backup itself becomes abnormal can be easily prevented.

バックアップ中に、プロセス１ｈｌｌ　’１ｉｔ１ユニ
ット４Ｊ。During backup, process 1hl'1it1 unit 4J.

の故障したインテリジェンスの修理あるいは交換が行わ
れる。修理あるいは交換により正常々機能を回復したイ
ンテリジェンスは、限能回復信号（Ｖディ信号）を発生
する。この信号が通信されると、クラスタ制御ユニット
は、プロセス制御ユニット４，１ｏのインテリジェンス
の機能回徨を認識し、自動的にちるいはオペレータの手
動操作に従って、冗長ユニット６にバックアップの解除
を指令する。The failed intelligence will be repaired or replaced. When the intelligence is restored to normal function through repair or replacement, it generates a limit recovery signal (V-di signal). When this signal is communicated, the cluster control unit recognizes the functional return of the intelligence of the process control units 4 and 1o, and automatically instructs the redundant unit 6 to cancel the backup according to the operator's manual operation. do.

この指令に従って、冗長ユニット６は、アップロードメ
モリＮＭＵＵ中のプロセス制御ユニット４Ｏ 用のデータベースを、通信を介してプロセス制御−＝・
ト４：、ｏのメモリ　ＮＭＵのデータベーー領域に移し
かえ、次いで、そのインテリジェンスを起動してパ、ク
ア、ブから抜けだす。According to this command, the redundant unit 6 updates the database for the process control unit 4O in the upload memory NMUU via communication.
Step 4: Transfer o's memory to the database area of NMU, then activate its intelligence and exit from Pa, Qua, and Bu.

第６図に、本発明の他の実施例を示す。この実施例は、
クラスタの内外の通信系を冗長化し、信頼性をさらに高
めだものである。すなわち、外部通信線路は３□、３゜
の２系統設けられ、内部通信線も７□、７２の２系統設
けられ、かつ、これらに対応して、クラスタ制御ユニ、
ト５には、外部通信制御器ＦＣＡと内部通信制御器ＮＣ
Ｍがいずれも２系統ずつ設けられ、プロセス制御ユニッ
ト４□〜４ｎと冗長ユニット６には、内部通信制御器Ｎ
ＣＭが２系統設けられる。FIG. 6 shows another embodiment of the invention. This example is
This makes communication systems inside and outside the cluster redundant, further increasing reliability. That is, two external communication lines are provided, 3□ and 3°, and two internal communication lines are provided, 7□ and 72.
5 includes an external communication controller FCA and an internal communication controller NC.
Each of the process control units 4□ to 4n and the redundant unit 6 has an internal communication controller N.
Two CM systems are provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は、本発明が適用される分散形制御装置の概念的
構成図、 第２図は、本発明実施例の概念的構成図、第３図、第４
図および第５図は、それぞれ第２図の一部の詳細構成図
、 第６図は、本発明の他の実施例の概念的構成図である。 １１〜’ｋ・・・制ｆＩＩＩ＋ステーション、２１〜２
ｍ・・・マスクステーション、５・・・通信線路、４１
〜４ｎ・・・プロセス制４　ユニット、５・・・クラス
タ制御ユニット、６・・・冗（１１） （１２） オ１図 オ　２　図 ズ　３　閏 第４　Ｚ オ　５　Ｚ オ　　２　　口FIG. 1 is a conceptual block diagram of a distributed control device to which the present invention is applied; FIG. 2 is a conceptual block diagram of an embodiment of the present invention; FIGS.
5 and 5 are detailed configuration diagrams of a part of FIG. 2, respectively, and FIG. 6 is a conceptual configuration diagram of another embodiment of the present invention. 11~'k... system fIII+ station, 21~2
m...Mask station, 5...Communication line, 41
~4n... Process system 4 unit, 5... Cluster control unit, 6... redundant (11) (12)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 複数の制御ステーションを通信線で結んでなる分散堰制
御装置において、各制御ステーションとして、それぞれ
インテリジェンスと入出力部を持つ複蚊のプロセス制御
ユニットを内部通信線で接続してグループ化したものを
用い、各グループごとに冗長ユニットを内部通信線に接
続し、１つのプロセス制御ユニットのバックア、プ時に
は、冗長ユニットがそのプロセス制御ユニットのインテ
リジェンスの代わりにその入出力部を駆使してプロセス
制御を行うようにするとともに、各プロセス１ｉＩｌＩ
　Ｃ４ユニットと冗長ユニットの間のデータベースの授
受は、グループの内部通信線を通じて行うようにしたこ
とを特徴とする冗長化分散形制御装的°。In a distributed weir control system that connects multiple control stations with communication lines, each control station uses a group of multiple process control units, each with its own intelligence and input/output section, connected by internal communication lines. , a redundant unit is connected to the internal communication line for each group, and when backing up or down one process control unit, the redundant unit controls the process by making full use of its input/output section instead of the intelligence of that process control unit. and each process 1iIlI
A redundant distributed control device characterized in that data is exchanged between the C4 unit and the redundant unit through an internal communication line of the group.