JPH0629961A - 冗長化データ通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冗長化通信状態へ回復するための通信フレー
ム数を減少させ、片側バスが以上の状態での通信負荷を
少なくする。 【構成】 通信の主導権を持つ処理ステーションは、定
期的に冗長化通信線および各処理ステーションの状態を
チェックし、冗長化通信線の故障が検出された場合、正
常を示している処理ステーションに対して、１対１のチ
ェック通信を順番に行ない、各ステーションへのチェッ
ク通信がすべて成功を示すときに冗長化通信を回復する
冗長化通信回復手段１０を備え、この冗長化通信回復手
段１０による回復チェック通信を行なう処理ステーショ
ンは、冗長化通信線に接続される複数の処理ステーショ
ンの中で１台のみに限定し、その限定される１台の処理
ステーションを複数の中で時間の経過と共に順次巡回す
るように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プロセスの制御を行な
うような分散形制御システムに適用される冗長化データ
通信システムに関し、更に詳しくは、冗長化（二重化）
された通信線（バス）において、故障していた一方の通
信系統の修理が済んだとき、自動的に冗長化通信状態に
復旧することができる冗長化データ通信システムに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】冗長化データ通信システムの従来例とし
て、例えば、特公平２−３３２１９号公報に開示されて
いるようなものが知られている。

【０００３】このシステムは、通信の主導権を持つ通信
ステーションは、定期的に冗長化通信線および各通信ス
テーションの状態をチェックし、それらのステータス情
報を得ると共に、このステータス情報を定期的にチェッ
クし、冗長化通信線に関するステータス情報が、通信線
の故障を示しているときは、ステータス情報により正常
を示している通信ステーションに対して、正常な通信線
を利用して１対１のテスト通信を順番に行ない、このテ
スト通信に対する相手のステーションの応答に基づいて
テストの成功／不成功を示す情報を得るようにし、これ
らの情報がテストしたすべてのステーションについて成
功を示すときに、冗長化通信を回復するように構成した
ものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように構成される
従来装置は、通信の主導権を持つ通信ステーションの台
数が、冗長化通信線上に１台以上確実に存在している
が、その数は他の通信ステーションの数に比べて少な
く、自動的に冗長化通信に回復するためのテスト通信を
行なっても、通信パフォーマンスへ与える影響が微々た
るものであることを想定している。

【０００５】しかしながら、分散形制御システムにおい
て、通信の主導権を持ち得るところの処理ステーション
の一つであるオペレータステーションは、ＣＲＴオペレ
ーションの普及によって、その全体に占める割合が急増
してきており、片方の通信線の異常発生時の回復チェッ
ク通信が、実際の通信に与える影響が次第に無視できな
くなってきている。

【０００６】本発明は、この様な状況に鑑みてなされた
もので、冗長化した通信線の一方が異常となったとき、
実際の通信に与える影響をなくし、通信負荷を下げて回
復チェック通信が行なえるようにし、自動的に冗長化通
信状態に復帰することができる冗長化データ通信システ
ムを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この様な目的を達成する
本発明は、通信機能を有する複数の処理ステーションが
共通の冗長化通信線によって接続され、複数の処理ステ
ーションのうち通信の主導権をもつものが、冗長化通信
線がどちらも正常なときは、冗長化通信線を交互に使用
して通信し、冗長化通信線の一方が故障したときは、正
常な方の通信線を使用して通信する冗長化データ通信シ
ステムであって、通信の主導権を持つ処理ステーション
は、定期的に冗長化通信線および各処理ステーションの
状態をチェックし、冗長化通信線の故障が検出された場
合、正常を示している処理ステーションに対して、１対
１のチェック通信を順番に行ない、各ステーションへの
チェック通信がすべて成功を示すときに冗長化通信を回
復する冗長化通信回復手段を備え、この冗長化通信回復
手段による回復チェック通信を行なう処理ステーション
は、冗長化通信線に接続される複数の処理ステーション
の中で１台のみに限定し、当該限定される１台の処理ス
テーションを、複数の中で所定の計算により得られた時
間の経過と共に順次巡回するようにしたことを特徴とす
る冗長化データ通信システムである。

【０００８】

【作用】共通の通信線に接続された複数の処理ステーシ
ョンの中で、回復チェック通信を行なう処理ステーショ
ンは常に１台に限定される。そして、回復チェック通信
を行なうことができる処理ステーションは、例えば、一
定時間経過するごとに次の処理ステーションに移る。

【０００９】これにより、１台の処理ステーションの冗
長化通信への回復機能が万一動作しない場合であって
も、次の処理ステーションが回復チェック通信を行なう
時点で、冗長化通信への回復が可能となる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。図１は、本発明が適用される冗長化データ通
信システムの一例を示す構成概念図である。本発明の通
信システムの基本的な構成は、特公平２−３３２１９号
に開示されている構成のシステムを利用するものであ
る。

【００１１】すなわち、図１において、ＳＴｉ（ｉ＝１
〜ｎ）は、それぞれデータ処理ステーションであって、
内部にプロセッサを持っており、データ処理とステーシ
ョン間のデータ通信を行なう。これらの処理ステーショ
ンの１つは、オペレータステーション（ＳＴ１）であっ
たり、制御ステーション（ＳＴ２〜ＳＴｎ）であったり
し、いずれも冗長化された双方向性の共通の通信線ＨＦ
に接続されている。Ｃｉは冗長化通信線ＨＦとのカップ
ラを示している。なお、オペレータステーションに相当
するような処理ステーションは、ワークステーションな
どで構成される場合もあり、必要に応じて複数台設けら
れる。

【００１２】通信の主導権を持ち得る処理ステーション
は、通常、オペレータステーションとして機能する処理
ステーション（ＳＴ１）であって、自分に通信の主導権
がある場合、冗長化通信線ＨＦがどちらも正常なとき
は、冗長化通信線を交互に使用して通信し、冗長化通信
線ＨＦの一方が故障したときは、正常な方の通信線を使
用して通信するようになっている。

【００１３】ここで、通信の主導権を持つ処理ステーシ
ョンＳＴ１は、定期的に冗長化通信線ＨＦおよび各処理
ステーションの状態をチェックし、それらのステータス
情報を得ると共に、このステータス情報を定期的にチェ
ックし、冗長化通信線に関するステータス情報が、通信
線の故障を示しているときは、ステータス情報により正
常を示している処理ステーションに対して、正常な通信
線を利用して１対１のテスト通信（バスチェック通信）
を順番に行ない、このバスチェック通信に対する相手の
ステーションの応答に基づいて、通信の成功／不成功を
示す情報を得るようにし、これらの情報がチェックした
すべてのステーションについて成功を示すときに冗長化
通信を回復する冗長化通信回復手段１０を備えている。

【００１４】この冗長化通信回復手段１０による回復チ
ェック通信を行ない得る処理ステーションは、冗長化通
信線ＨＦに接続される複数の処理ステーションの中で、
ある時間内では１台のみに限定されていて、所定の時間
が経過するごとに冗長化通信回復手段１０による回復チ
ェック通信を行ない得る処理ステーションが順次巡回す
るように構成してある。

【００１５】図２は、ステータス情報を格納したビット
テーブルの構成概念図である。ここでは、横の列が１６
ビットのテーブルを表し、第１列（Ｂｕｓ ＲＤＹ）
は、冗長化通信線ＨＦの各線の状態を表し、第２列と第
３列（ＣＰＵ ＲＤＹ）は、各ステーションＳＴｉのプ
ロセッサ（ＣＰＵ）１１の状態を表し、第４列と第５列
（ＦＣＡ ＲＥＤＹ）は、各ステーションの通信機能
（通信手段）１２の状態を表している。

【００１６】第１列の、冗長化通信線の状態を表すビッ
トテーブルは、先頭の２つのビットの論理値によって、
２つの通信線のそれぞれのレディとフェイルとを表す。
なお、このビットテーブルをＢＵＳＲＥＤＹビットテー
ブルという。

【００１７】第２，第３列と第４，第５列のビットテー
ブルは、ビット番号がステーション番号に対応してお
り、それらのビットの論理値によって、対応するステー
ションにおけるプロセッサ１１および通信手段１２のそ
れぞれのレディとフェイルとを表す。なお、このビット
テーブルをＣＰＵＲＥＤＹ，ＦＣＡＲＥＤＹビットテー
ブルという。

【００１８】通信の主導権を持ち得る各処理ステーショ
ンには、更に、故障修理後、冗長化通信に復帰するする
ための冗長化通信回復手段１０が利用するビットテーブ
ルが用意されている。

【００１９】図３は、このビットテーブルの構成概念図
である。（ａ）は、冗長化通信線ＨＦの前回の状態を表
すビットテーブルであって、図２の第１列のＢＵＳＲＥ
ＤＹビットテーブルの定期更新前のコピーである。この
ビットテーブルをＯＬＤＢという。

【００２０】（ｂ）は、バスチェック通信の成功／不成
功を各ステーションごとに記録したビットテーブルであ
って、ビット番号がステーション番号に対応しており、
成功と不成功がビットの論理値によってそれぞれ示され
ている。このビットテーブルをＣＫＢＩＴという。

【００２１】（ｃ）はハスチェック通信を終えたことを
ステーションごとに記録したビットテーブルであって、
ビット番号がステーション番号に対応しており、ビット
の論理値によって、バスチェック通信を終えているか否
かが示されている。このビットテーブルをＤＢＩＴとい
う。

【００２２】このように構成した装置の動作を説明すれ
ば、以下の通りである。図４は、共通の冗長化通信線Ｈ
Ｆの一方（ＢＵＳ１）が異常となり、その後異常から復
旧した場合を例にした動作を示すタイムチャートであ
る。

【００２３】ここでは、ステーション番号Ｓｔｎ１０，
Ｓｔｎ１３，Ｓｔｎ１５の３台の処理ステーションが冗
長化通信回復手段１０による回復チェック通信を行ない
得る処理ステーションであるものとする。

【００２４】ＢＵＳ１に異常が発生する前の段階では、
冗長化通信線ＨＦの双方の通信線が相互使用されてい
る。ＢＵＳ１に異常が発生すると、通常の通信は、正常
の方の通信線ＢＵＳ２を使用して通信を行うように変わ
る。このときはじめに、通信の主導権を持つ処理ステー
ションＳｔｎ１０は、他の処理ステーションＳｔｎ１
３，Ｓｔｎ１５に対して、１秒周期で各ステータス・デ
ータの収集を行いそれらのデータを自分のＢＵＳＲＥＤ
Ｙビットテーブル、ＦＣＡビットテーブルにそれぞれセ
ットする。

【００２５】所定の時間経過すると、通信の主導権を持
つ処理ステーションは、Ｓｔｎ１３に移動し、今度は処
理ステーションＳｔｎ１３が、他の処理ステーションＳ
ｔｎ１０，Ｓｔｎ１５に対して、１秒周期で各ステータ
ス・データの収集を行いそれらのデータを自分のＢＵＳ
ＲＥＤＹビットテーブル、ＦＣＡビットテーブルにそれ
ぞれセットする。同様に、所定の時間経過すると、通信
の主導権を持つ処理ステーションは、Ｓｔｎ１５に移動
し、今度は処理ステーションＳｔｎ１５が、他の処理ス
テーションＳｔｎ１０，Ｓｔｎ１３に対して、１秒周期
で各ステータス・データの収集を行いそれらのデータを
自分のＢＵＳＲＥＤＹビットテーブル、ＦＣＡビットテ
ーブルにそれぞれセットする。

【００２６】このようにして、冗長化通信回復手段１０
による回復チェック通信を行ない得る各処理ステーショ
ンにおいては、自分の各ビットテーブルに通信系統の最
新のステータスがそれぞれ記録されることとなる。な
お、このステータス・データの収集は、正常の方の通信
線を用いて行われる。

【００２７】ここで、処理ステーションＳｔｎ１５に通
信の主導権が移った図示する時点で異常状態から復旧し
たものとすると、各ステータス・データの収集通信（バ
スチェック通信）により、自分の各ビットテーブルに通
信系統の最新のステータスがそれぞれ記録され、それに
基づいて異常復旧を認識することができ、次の周期で、
冗長化通信回復手段１０は、冗長化通信に復帰するため
の回復通信を実行することになる。

【００２８】これによって、以後、冗長化通信線ＨＦの
双方を相互に使用する通常の冗長化通信へ回復する。図
５は、以上の動作において、バスチェック通信（ＢＵＳ
ＣＫ）の動作を示すフローチャートである。この動作
は、例えば１秒周期で動作する。

【００２９】なお、ここで示されている符号の意味は、
次ぎの通りである。 ｘ：冗長化通信線ＨＦ上につながる処理ステーション
で、ＣＰＵ Ｒｅａｄｙで、通信（ＦＣＡ）Ｒｅａｄｙ
の台数 ｙ：冗長化通信線ＨＦ上につながる処理ステーション
で、通信（ＦＣＡ）Ｒｅａｄｙの台数 ｚ：ｘ台の処理ステーションの中で、ステーション番号
の若い方から数えたときの自分の順番（Ｓｔｎ１０は１
番目，Ｓｔｎ１５は３番目） はじめに、冗長化通信線ＨＦの正常／異常をチェックす
る（ステップ１）。ここで、両方ともレディ（正常）で
あれば、１秒のラグを取り、チェック動作が再び行われ
る。いずれかの通信線（バス）が異常となっている場
合、前記の符号ｘ，ｙ，ｚを用いて、正常である片方の
通信線を用いて自分がバスチェック通信を行うタイミン
グ（時間）を計算する。すなわち、（ｘ＋ｙ）ｓｅｃを
１周期として、それぞれ、ｘ＊（ｚ−１）ｓｅｃづつ周
期をずらせて、その時点から１ｓｅｃに１回、通信手段
がレディ状態にある処理ステーションに対して、バスチ
ェック通信を行うための時間を計算する（ステップ２〜
６）。

【００３０】計算して得られた時間になると、通信手段
がレディ状態にある処理ステーション（自分のステーシ
ョンは除く）の一つに対して、バスチェック通信を１ｓ
ｅｃ周期で行う（ステップ７〜９）。

【００３１】すなわち、図４の例によれば、ｘ＊ｙ＝３
＊３＝９ｓｅｃが１周期であり、処理ステーションＳｔ
ｎ１０は、ｘ＊（ｚ−１）＝３＊（１−１）＝０で、０
（ｓｅｃ目）から、バスチェック通信をはじめに、処理
ステーションＳｔｎ１３に対して行い、１（ｓｅｃ目）
には処理ステーションＳｔｎ１３に対してバスチェック
通信を行う。また、処理ステーションＳｔｎ１３は、ｘ
＊（ｚ−１）＝３＊（２−１）＝３で、３（ｓｅｃ目）
から、処理ステーションＳｔｎ１０に対して行い、４
（ｓｅｃ目）には処理ステーションＳｔｎ１５に対して
バスチェック通信を行う。

【００３２】このようにして、通信手段１２がレディ状
態にある全ての処理ステーションに対するバスチェック
通信が終了すると、それらのチェック通信が各処理ステ
ーションで成功しているか否かをビットテーブルから判
断し（ステップ１０）、ここで、各処理ステーションで
バスチェック通信が全て成功している場合（ステップ１
０でＹｅｓの判断）、バス回復要求が出力され（ステッ
プ１１）、これに基づき、正常な冗長化通信状態に戻る
こととなる。

【００３３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、バスチェック通信を行なう処理ステーションは常
に１台に限定されるように構成したものであるから、冗
長化通信状態へ回復するための通信フレーム数を減少さ
せることができ、片側バスが以上の状態での通信負荷を
少なくできる。従って、定常の通信へ与える影響を少な
くすることが可能となる。

【００３４】また、回復チェック通信を行なうことがで
きる処理ステーションは、常時固定されるものではな
く、一定時間経過するごとに次の処理ステーションに移
るように構成したものであるから、万一、特定の処理ス
テーションでバス回復のための機能が動作しないといっ
た事態となったとしても、次ぎの処理ステーションにバ
スチェック通信が移動した時に、冗長化通信状態に戻る
ことができ、信頼性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される冗長化データ通信システム
の一例を示す構成概念図である。

【図２】ステータス情報を格納したビットテーブルの構
成概念図である。

【図３】冗長化通信回復手段が利用するビットテーブル
の構成概念図である。

【図４】共通の冗長化通信線ＨＦの一方が異常となり、
その後異常から復旧した場合を例にした動作を示すタイ
ムチャートである。

【図５】バスチェック通信の動作を示すフローチャート
である。

【符号の説明】

ＳＴｉ（ｉ＝１〜ｎ） データ処理ステーション ＨＦ 共通の冗長化通信線 Ｃｉ カップラ １０ 冗長化通信回復手段 １１ プロセッサ（ＣＰＵ） １２ 通信機能（通信手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｑ 11/04

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通信機能を有する複数の処理ステーショ
   ンが共通の冗長化通信線によって接続され、複数の処理
   ステーションのうち通信の主導権をもつものが、冗長化
   通信線がどちらも正常なときは、冗長化通信線を交互に
   使用して通信し、冗長化通信線の一方が故障したとき
   は、正常な方の通信線を使用して通信する冗長化データ
   通信システムであって、 通信の主導権を持つ処理ステーションは、定期的に冗長
   化通信線および各処理ステーションの状態をチェック
   し、冗長化通信線の故障が検出された場合、正常を示し
   ている処理ステーションに対して、１対１のチェック通
   信を順番に行ない、各ステーションへのチェック通信が
   すべて成功を示すときに冗長化通信を回復する冗長化通
   信回復手段を備え、 この冗長化通信回復手段による回復チェック通信を行な
   う処理ステーションは、冗長化通信線に接続される複数
   の処理ステーションの中で１台のみに限定し、当該限定
   される１台の処理ステーションを、複数の中で所定の計
   算により得られた時間の経過と共に順次巡回するように
   したことを特徴とする冗長化データ通信システム。