JPH01183701A - プラント監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、マイクロコンピュータシステムを利用して分
散監視システムを構成するプラン；・監視装置に関する
。

（従来の技術） 工業プラントを長期にわたって正常に運転するには、プ
ラントを構成する各機器の状態、あるいは、プラント系
統内の温度、圧力、流量等の状態監視を常時行うことに
より、プラント制御パラメータを適宜に変化させたり、
警報出力を行う必要がある。

このために、近年では、大型の電子計算機システムを用
いて、プラントを集中管理するようにしていた。

ところが、このようなプラント監視装置を構成する大型
の電子計算機システムは、非常に高価であり、また、設
置するために大きいスペースを必要とするため、特定の
設置場所を確保する必要があるという問題がある。

一方、近年では、マイクロプロセッサの機能が向上し、
これを用いたマイクロコンピュータシステムの機能は、
プラントでのそれぞれの監視対象を監視するために必要
な能力を備えている。

そこで、おのおのの監視対象にそれぞれ１つのマイクロ
コンピュータシステムを設置して、分散的にプラント監
視システムを構成することが考えられる。

このようなマイクロコンピュータシステムを利用したプ
ラント監視システムは、それぞれのマイクロコンピュー
タシステムが小型で、分散されて配置されるため、特定
の設置場所を必要とせず。

また、プラント監視システム全体的なコストも低下する
。また、いずれかのマイクロコンピュータシステムがシ
ステムダウンしたときには、そのシステムダウンしたも
ののみを交換あるいは検査すればよいので、ランニング
コストも低下し、保守性も向上する。

ところで、マイクロコンピュータシステムでは、プラン
ト監視のためにオンライン動作しているとき、プラント
監視のためのアプリケーションソフトウェアが誤動作を
起こし、ある部分で永久ループを構成したり、暴走する
ことがある。

このような異常状態になったときには、マイクロコンピ
ュータシステムをリセット状態にしてシステムダウンさ
せ、その状態で、異常原因を解析する必要がある。

（発明が解決しようとする課題） したがって、従来、マイクロコンピュータシステムが異
常状態になったときに、その異常原因を究明するには、
同一の異常を再現するためのデータを用意したり、それ
までのプラント状態の記録情報に基づいて異常を解析す
る必要があり、非常に手間がかかるという不都合を生じ
る。

本発明は、このような不都合を解消し、マイクロコンピ
ュータシステムの異常状態を可能な限りの範囲で回復し
、また、異常解析のための手間を削減できるプラント監
視装置を提供することを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、マイクロコンピュータシステムの内部的な異
常を検出してその異常に関する情報を記録するとともに
、異常検出した段階で異常回復できるように一定回数ま
で同一処理をリトライし、さらに、異常を回復できなか
ったときのソフトウェアシステムの解析ができるように
したものである。

（作用） これにより、発生した異常が軽微であった場合には、そ
の段階で自動的に異常回復でき、信頼性が著しく向上す
る。また、重大な異常が発生した場合には、その原因究
明のためのデータを残すとともに、そのデータを用いて
ソフトウェアシステムを解析できるので、異常原因を究
明するための作業の手間が軽減できる。

（実施例） 以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施例を詳細
に説明する。

第１図は１本発明の一実施例にかかるマイクロコンピュ
ータシステムを示している。このマイクロコンピュータ
システムは、プラントの１つの監視要素を監視するため
のものである。

同図において、Ｃ１）Ｕ（マイクロプロセッサ）１は、
このマイクロコンピュータシステム全体の制御処理を行
うものであり、ＲＯＭ　（リード・オンリ・メモリ）２
は、初期動作時のプログラム等を記憶するものであり、
　ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモ１月３は、ＣＰＵ
Ｉのワークエリアを構成するものである。

磁気ディスクコントローラ４は、オペレーティングシス
テム（基本ソフトウェア）およびアプリケーションシス
テム等のソフトウェアや、異常発生時の異常情報を記録
するための磁気ディスク装置５を制御するためのもので
ある。

端末コントローラ６は、オペレータと会話的にプラント
監視動作を行ったり、プラント状態等を表示するための
コンソール７を制御するためのものである。

プリンタインタフェース８は、プラント監視結果や、異
常発生時の異常情報等を記録出力するプリンタ９と、種
々のデータをやりとりするためのものである。

プラントインタフェース１０は、監視対象のプラントデ
ータＰＤを入力するためのものである。

これらの、ＣＰ旧、ＲＯＭ２、ＲＡＭ３．磁気ディスク
コントローラ４、端末コントローラ６、プリンタインタ
フェース８．および、プラントインタフェースｌＯは、
システムバス１１を介して相互にデータをやりとりして
いる。

第２図は、ＣＰＵＩが実行するソフトウェアシステムの
構成例を示す。なお、図示したのは、オペレーティング
システムに関する部分のみであり、これとは別に、プラ
ント監視を実行するためのアプリケーションシステムが
備わっている。

オペレーティングシステム２０は、このマイクロコンピ
ュータシステムを効率よく作動するための基本的なソフ
トウェアシステムであり、タスク管理処理、タスクスケ
ジューリング処理、および、システム資源（リソース）
の割当処理等の種々の処理からなり、また、このマイク
ロコンピュータシステムの内部動作を解析するためのモ
ニタルーチンも備えている。

システム初期化タスク２１は、オペレーティングシステ
ムの各種パラメータ等を初期化するものであり、オペレ
ーティングシステム起動時に１度だけ実行されたのちに
サスペンドされる。

ハードウェア周期診断タスク２２は、マイクロコンピュ
ータシステ１１を構成するＬＳＩ（大規模集積回路）装
置等のハードウェアを検査するものであり、一定時間間
隔（例えば、５分）で実行される。

短周期診断タスク２３は、ウォッチドッグタイマのクリ
ア、ブートタイマのクリア等を行うものであり、一定の
短時間（例えば１秒以内）の周期で繰返し実行される。

なお、ウォッチドッグタイマとは、ソフトウェアの暴走
を防止するための機構であり、それ自身がタイムアウト
するとシステムをリセットする。

また、ブートタイマとは、アプリケーションプログラム
を磁気ディスク装置５より読み込んで立ち上げるブート
処理の時間を制限するものであり、このタイマがタイム
アウトしたときには再度ブート処理を行う。

長周期診断タスク２４は、例えば、ハードウェアを冷却
しているファン（図示略）が動作していること等の検査
を行うものであり、一定の長時間（例えば、１０分）の
周期で繰り返し実行される・第３図は、ＣＰ旧の基本的
な状態推移を示したものである。

すなわち、ＣＰＵ　１は、起動されるか（事＠！Ｓｌ）
、リセットされると（事象Ｓ２）、まず、ＲＯＭ２に記
憶されているＲＯＭベース初期ルーチン３０を実行して
、マイクロコンピュータシステムを構成するＬＳＩ装置
の初期設定処理および診断処理等を行う。また、最小ハ
ードウェア自己診断処理３１は、このＲＯＭベース初期
ルーチン３０で実行する診断処理である。

このＲＯＭベース初期ルーチン３０が正常に終了すると
、ブートロードルーチン３２を実行し、プラント監視の
ためのアプリケーションシステムを磁気ディスク装置５
より読み出し、タスクを生成する。

このブートロードルーチン３２では、ブートデバイスチ
エツク処理３３を実行し、磁気ディスク装置５の動作チ
エツクを行う。

アプリケーションシステムの読み込みが正常に終了する
と、オペレーティングシステム２０を起動する（オペレ
ーティングシステム起動状態３４）。このオペレーティ
ングシステム起動状＠３４では、上述したシステム初期
化タスク２１により、アプリケーションシステムに割り
当てる資源を確保し、アプリケーションシステムが実行
可能な環境をアプリケーションシステムに提供する。そ
れとともに、アプリケーションシステムが実行可能な状
態であるかどうかのチエツクが行われる（拡張ハードウ
ェア自己診断処理３５）。

このようにして、アプリケーションシステムの実行準備
が整うと、アプリケーションシステムを起動しアプリケ
ーションシステム可動状ｆｉ３６に移行する。また、こ
のアプリケーションシステム可動状態３６では、上述し
たハードウェア周期診断タスク２２、短周期診断タスク
２３、および、長周期診断タスク２４からなる周期タス
クにより自己診断処理３７が実行される。

また、アプリケーションシステム可動状態３６では、テ
ストモードでオペレーティングシステム２０が並列して
実行されており（テストモードオペレーティングシステ
ム可動状態３９）、このテストモードオペレーティング
システム可動状態３９では、メモリ診断、ＬＳＩ装置診
断等をオペレータからの要求により行うサービスルーチ
ンであるオペレーティングシステムテストハンドラ処理
３９が実行されている。

このような一連の状態推移によって、ＣＰＵ　１が自己
診断を次々に行ないながら、アプリケーションシステム
を立ち上げて、プラント監視処理を実行する。

ここで、モニタルーチン４０は、このマイクロコンピュ
ータシステムがオフライン状態になり、コンソール７を
操作することにより、オペレータがこのマイクロコンピ
ュータシステムの内部解析を行なえるようにする処理で
ある。

このモニタルーチン４０への移行は、　ＲＯＭベース処
理ルーチン３０の実行中にシステムがデバッグモードに
なっているか特定の操作が行なわれた場合（事象Ｓ３）
、オンライン状態で（アプリケーションシステム稼働状
態３６、テストモードオペレーティングシステムが稼働
状態３８）オペレータから特定の操作が行なわれた場合
（事象Ｓ４）に行なわれる。

また、最小ハードウェア自己診断処理３１、拡張ハード
ウェア自己診断処理３５、および、周期タスクによる自
己診断処理３７において、異常状態かりトライ（後述）
によっても回復しなかった場合にも、モニタルーチン４
０の実行状態に移行する。

このモニタルーチン４０の実行状態で、オペレータが、
例えば、Ｂコマンドを操作入力すると（事象Ｓ５）、Ｒ
ＯＭベース初期ルーチン３０の実行状態にｃｐｕｔの内
部状態が変化し、マイクロコンピュータシステムが初期
状態から実行状態となる。また、オペレータが１例えば
、Ｇコマンドを操作入力すると（事象Ｓ６）、ブートロ
ードルーチン３２の実行状態に移行し、アプリケーショ
ンシステムが立ち上げ以降の処理が実行される。

また、ブートデバイスチエツク処理３３、拡張ハードウ
ェア自己診断処理３５、および、周期タスクによる自己
診断処理３７で、おのおの特定の異常が検出されたとき
には、システムリセットがかかり、ＲＯＭベース初期ル
ーチン３０の実行状態に移行する。

第４図は、上述したそれぞれの診断処理等で異常検出さ
れたときの、異常回復および再起動の処理例を示してい
る。

起動直後の最小ハードウェア自己診断処理３１では、総
括的な診断のりトライ回数が規定回数（例えば、３回）
を越えたか、および、最小ハードウェア自己診断処理３
１における各診断でエラーが発生したかどうかを調べる
（判断１０１，１０２）。

総括的な診断りトライ回数が規定回数を越えて判断１０
１の結果がＹＨＳになるときには、モニタルーチン４０
の実行状態（モニタモード）に移行する。

また、いずれかの診断エラーが発生していて、判断１０
２の結果がＹＥＳになるときには、ＲＯＭベース初期ル
ーチン３０の実行状態に戻る。すなわち、リトライ動作
を行なう。

ＲＯＭベース処理ルーチン３０を正常終了したのちに、
ブートロードルーチン３２とともに実行されるブートデ
バイスチエツク処理３３では、コマンドエラーあるいは
コントロールエラーが磁気ディスク装置ｆ￥５から応答
されたかどうかを調べ（判断１０３゜１０４）、コマン
ドエラーが応答されて判断１０３の結果が’／ＥＳにな
るときには、同一のコ÷ンドを規定のりトライ回数を越
えるまで再度磁気ディスク装置５に出力する（判断１０
５のＮＯループ）。

そして、コマンドのりトライに失敗したとき（判断１０
５の結果がＹ［：Ｓ）、および、コントロールエラーが
発生したとき（判断１０４の結果がＹＩＥＳ）には、シ
ステムリセット状態にして、ＲＯＭベース初期ルーチン
３０の実行状態に戻る。

ブートロードルーチ３２を正常終了したのちに、オペレ
ーティングシステム起動状態３４で実行される拡張ハー
ドウェア自己診断処理３５では、実行する各診断でエラ
ーが発生したかどうかを調べ（判断１０６）　、いずれ
かの診断エラーが発生しているときには、そのときのシ
ステムパラメータを調べる（判断１０７）、このときに
、システムパラメータがリセットに移行する状態になっ
ているときには、システムリセット状態にして、ＲＯＭ
ベース初期ルーチン３０の実行状態に戻る。

拡張ハードウェア自己診断処理３５で診断エラーが検出
されなかった場合（判断１０６の結果がＮｏ）、および
、診断エラーが発生してもシステムパラメータがリセッ
ト移行状態になっていないときには、次の、アプリケー
ションシステム稼働状態３６に移行する。

アプリケーションシステム稼働状態３６で実行される周
期タスクによる自己診断処理３７では、ＣＰＵ　１の実
行命令がエラーであるか、あるいは、メモリエラーを発
生したかどうかを調べる（判断１０８）。

なんらかの実行中エラーにより、ＣＰＵＩに未実装な命
令の実行状態になり、命令エラーを発生すると、その時
点でシステムリセット状態にして、ＲＯＭベース初期ル
ーチン３０の実行状態に戻る。

また、メモリエラーを発生し、判断１０９の結果がＹＥ
Ｓになるときには、それが２回目のエラーであるかどう
かを調べ（判断１１０）、メモリエラーを２回発生して
いるときには（判断１１０の結果がＹＥＳ）、システム
リセット状態にして、ＲＯＭベース初期ルーチン３０の
実行状態に戻る。

また、ＣＰＵ　１の命令エラーもメモリエラーも発生し
ていないときには、アプリケーションシステム稼働状態
３６を継続する。

このようにして、ＣＰＵＩの処理段階に応じて、処理の
りトライが実行され、それぞれの段階で特定のエラーが
発生したときには、システムリセット状態あるいはモニ
タモードに移行する。

したがって１発生した異常が軽微な場合には、その段階
で行なわれるリトライ処理によって異常が回復されるの
で、マイクロコンピュータシステムの稼働性（信頼性）
が格段に向上する。

また、このような処理によって、異常検出がなされたと
きには、例えば、第５図に示したような処理により、警
報出力および異常検出時の各種情報の記録等が行なわれ
る。

すなわち１時刻を読み込み（処理２０１）、コンソール
７やその他の操作盤等にエラー発生表示のために付設さ
れている発光ダイオードを点灯表示しく処理２０２）、
コンソール７および操作盤等に警報出力する（処理２０
３）。

そして、ＲＡＭ３に異常発生時に各種の情報を記録する
ためのログエリアに、発生日時、エラ一種別、規定の状
態情報等からなるエラーログを格納しく処理２０４）、
同様のエラーログを磁気ディスク装置５に格納する（処
理２０５）。

エラーログを出力するように指定されている場合には（
判断２０６の結果がＹＥＳ）、指定された装置、例えば
、コンソール７やプリンタ９にエラーログを出力する（
処理２０７）。

そして、デバッグ（モニタ）モードへの移行が設定され
たときには（判断２０８の結果がＹＥＳ）、割込み信号
（例えば、ＩＮＴ３）を発生して（処理２０９）　、強
制的にモニタモード（デバッグモード）に移行する（処
理２０９）。

また、エラーログを出力するように指定されていない場
合には（判断２０６の結果がＮｏ）、処理２０７を行な
わずに、判断２０８へと移行する。

このようにして、エラー検出がなされた場合には、適宜
に警報表示されるとともに、エラーログがＲＡＭ３およ
び磁気ディスク装置５に格納され、オペレータの要求、
あるいは、設定により、ただちにデバッグモードに移行
する。

これにより、オペレータは、異常発生直後に異常原因の
究明のための作業に移行できるので１作業性が非常に良
好になり、また、システムダウンしている時間も短縮で
きる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、マイクロコンピュータ
システムの内部的な異常を検出してその異常に関する情
報を記録するとともに、異常構出した段階で異常回復で
きるように一定回数まで同一処理をリトライしているの
で、発生した異常が軽微であった場合には、その段階で
自動的に異常回復でき信頼性が著しく向上する。また１
重大な異常が発生した場合には、その原因究明のための
データを残すとともに、そのデータを用いてソフトウェ
アシステムを解析できるので、異常原因を究明するため
の作業の手間が軽減でき、システムダウンの時間を短縮
できるという効果を得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかるマイクロコンピュー
タシステムを示すブロック図、第２図はＣＰＵが実行す
るソフトウェアシステムの構成例を示す概略図、第３図
はｃｐｕの実行状態の推移を例示する状態推移図、第４
図はりトライおよびモニタモードへの移行例を示すフロ
ーチャート、第５図はエラー検出時の処理例を示すフロ
ーチャートで、ある。 ｌ・・・ｃｐｕ　（マイクロプロセッサ）、２・・・Ｒ
ＯＭ　（リード・オンリ・メモリ）、３・・・ＲＡＭ　
（ランダム・アクセス・メモリ）、２０・・・オペレー
ティングシステム、２１・・・システム初期化タスク、
２２・・・ハードウェア周期診断タスク、２３・・・短
周期診断タスク、２４・・・長周期診断タスク、３１・
・・最小ハードウェア自己診断処理、３３・・・ブート
デバイス処理、３５・・・拡張ハードウェア自己診断処
理、３７・・・周期タスクによる自己診断処理、４０・
・・モニタルーチン。 第１図 第２図 を 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　おのおのの監視要素に対応してマイクロコンピュータ
   システムからなる監視装置を設置し、それらのマイクロ
   コンピュータシステムによってプラントを分散的に監視
   するプラント監視装置において、おのおののマイクロコ
   ンピュータシステムは、それぞれのマイクロコンピュー
   タシステムの内部的な異常を検出する異常検出手段と、
   この異常検出手段が検出した異常に関する情報を記録す
   る異常情報記録手段と、前記異常検出手段が異常検出し
   たときにその段階で異常回復できるように一定回数まで
   同一処理を繰り返し行うリトライ手段と、ソフトウェア
   システムの解析手段を備えたことを特徴とするプラント
   監視装置。