JPH0630002A - 冗長化システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 待機側に対しても外部ループバックテストを
行えるようにして、故障の早期発見を可能とし信頼性を
高める。 【構成】 トークンパス方式の通信制御機能を備えた制
御装置を冗長化構成とした冗長化システムにおいて、各
制御装置内に、制御側になっている状態で自分のところ
にトークンが回ってきたとき、待機側となっている制御
装置側にテストフレームを通信回線を介して送信すると
共にトークンを一時的に渡すテストフレーム送信手段１
２と、待機側になっている状態で、テストフレームを受
信すると外部ループバックフレームを通信回線に向けて
送信するループバックフレーム送信手段１３とを設けて
構成する。

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う
ような分散形制御システムに適用される冗長化システム
に関し、更に詳しくは、通信回線に接続され分散配置さ
れた複数の制御装置間で、通信権（トークン）を順次持
ち回ることで通信回線を用いての通信を実現するトーク
ンパス方式の通信制御を行うシステムであって、通信機
能を自己診断する機能を備えた冗長化システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】プロセス制御に用いられるような分散形
制御システムにおいては、その信頼性を高めるために、
制御装置を二重化構成（冗長化）とし、一方を制御側、
他方を一方の故障に備える待機側とするようにしてい
る。この様な冗長化システムにおいて、通信機能の自己
診断機能には、制御側となっている装置と待機側となっ
ている装置の両方において、それぞれソフトウェア，フ
ァームウェア間の異常のチェックと、制御側・待機側の
間の通信のチェックが必要となる。

【０００３】図３は、この種の冗長化システムの一例を
示す構成概念図である。図において、ＦＣＳ１１，ＦＣ
Ｓ１２は例えばプロセスを制御する冗長化構成（二重化
構成）の制御装置で、いずれもカップラＣＰＬを介して
通信回線ＢＵＳに接続されている。この制御装置ＦＣＳ
１１，ＦＣＳ１２の内、一方が制御側、他方が待機側に
なっている。通信回線ＢＵＳには、図示していないが、
他の分散配置された制御装置や操作監視装置（オペレー
タステーション）が接続されている。

【０００４】各制御装置ＦＣＳ１１，ＦＣＳ１２内に
は、ファームウェアやソフトウェアが備えられていて、
これらにより、プロセスを制御するための各種制御演算
機能や、通信回線を使用しての通信機能などが構成され
ている。

【０００５】この様な冗長化システムにおいて、通信機
能の自己診断としては、従来、（ａ）制御側、待機側そ
れぞれでの内部ループバックテスト、（ｂ）制御側から
待機側へ、インクリメントパターンを書き込むテスト通
信の２つの方法を組み合わせて用いていた。

【０００６】図４及び図５は、ループバックテストの概
念図である。このループバックテストには、２種類あ
り、図４に示すように、通信フレームを通信制御ファー
ムウェア内で折り返す内部ループバックと、図５に示す
ように、通信フレームを一度通信回線上に出した上で折
り返す外部ループバックとがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示す自己診断は、内部ループバックだけを行っているた
めに、自分にトークンが無くてもそのテストを行うこと
が可能であるが、ファームウェアより外部の異常の発見
が困難であるという問題点がある。

【０００８】これに対して、図５に示す自己診断は、外
部の異常発見が可能であるが、実際にどの個所が故障し
ているかを特定することが出来ないという課題がある。
また、外部ループバックを行うためには、自分に通信権
（トークン）が回ってきたときしか送信が行えないため
に、通常は通信を行わないようにしてある待機側では、
トークンが与えられず、外部ループバックテストを行う
ことができない不具合があった。

【０００９】本発明は、この様な点に鑑みてなされたも
ので、待機側のシステムにおいても外部ループバックテ
ストが実行できるようにすると共に、故障個所が特定で
きる自己診断機能を備えた、信頼性の高い冗長化システ
ムを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この様な課題を解決する
本発明は、トークンパス方式の通信制御機能を備えた制
御装置を冗長化構成とした冗長化システムにおいて、前
記各制御装置内に、制御側になっている状態で自分のと
ころにトークンが回ってきたとき、待機側となっている
制御装置側にテストフレームを通信回線を介して送信す
ると共にトークンを一時的に渡すテストフレーム送信手
段と、待機側になっている状態で、前記テストフレーム
を受信すると外部ループバックフレームを前記通信回線
に向けて送信する外部ループバックフレーム送信手段と
を設けたことを特徴とする冗長化システムである。

【００１１】

【作用】外部ループバックのテストを行おうとする場
合、制御側となっている制御装置のテストフレーム通信
手段は、自分のところにトークンが回ってきたときに、
待機側になっている制御装置に対して、テストフレーム
を通信回線を介して送信すると共にトークンを一時的に
渡す。

【００１２】待機側となっている制御装置は、トークン
を受け取ると通信回線を用いての通信が可能となり、テ
ストフレームを受信したのを受けて外部ループバックフ
レームを通信回線に向けて送信する。

【００１３】外部ループバックフレームによるループバ
ックテストは、フレームを一度待機側制御装置から通信
回線上に出して折り返す通信テストであり、待機側にお
いて通信回線を含む系統の異常検出が可能となる。

【００１４】

【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、本発明の一実施例を示す構成ブロッ
ク図である。図において、ＦＣＳ１１，ＦＣＳ１２は例
えばプロセスを制御する冗長化構成（二重化構成）の制
御装置、ＣＰＬは各制御装置と二重化された通信回線Ｂ
ＵＳとの間に設けられているカップラである。

【００１５】各制御装置ＦＣＳ１１，ＦＣＳ１２内に
は、図示してないがプロセスを制御するための各種制御
演算機能等が用意されていて、一方が制御動作に関与す
る制御側、他方が一方の故障に備えて待機する待機側と
なっており、公知の手法により２つの制御装置は、制御
側にある装置が故障したときは、いつでも待機側が制御
状態に入れるように２つの制御装置の間でＣＰＵ通信や
データベースの等値化が行われているものとする。

【００１６】各制御装置において、１１はトークンパス
方式の通信制御を行い通信を実行する通信手段、１２は
制御側になっている状態で自分のところにトークンが回
ってきたとき、待機側となっている制御装置側にテスト
フレームを通信回線ＢＵＳを介して送信すると共にトー
クンを一時的に渡すテストフレーム送信手段、１３は待
機側になっている状態でテストフレームを受信すると、
ループバックフレームを通信回線ＢＵＳ上に送信した後
折り返す外部ループバックフレーム送信手段である。

【００１７】この様に構成したシステムの動作を説明す
れば、以下の通りである。図２は、本発明において特徴
としている待機側での外部ループバックテストの手順を
示す概念図である。ここで、以下の符号は図示してある
符号と対応している。 （ａ）待機側にある制御装置は、通常はそこへの割り込
みが禁止状態に設定されているが、テストを行う場合に
は、ファームウェアからの割り込みを許可する。 （ｂ）待機側の制御装置は、はじめに外部ループバック
フレームの送信要求を行う。ただし、待機側の制御装置
は、自分に制御側からトークンが渡されるまで送信はし
ないで待つことになる。 （ｃ）制御側の制御装置のテストフレーム送信手段１２
は、待機側の制御装置宛てにテストフレームの送信を行
う。 （ｄ）待機側の制御装置からそのテストフレームの正常
応答が返ると、制御側の制御装置内のテストフレーム送
信手段１２は、続いて待機側の制御装置にトークンを渡
す。 （ｅ）待機側の制御装置の外部ループバックフレーム送
信手段１３は、トークンを渡された時点で、前記（ｂ）
の時点で待ち状態にあった外部ループバックフレームを
送信する。 （ｆ）待機側の制御装置は、一度通信回線に出た後折り
返して来る外部ループバックフレームを受信したあと、
制御側の制御装置にトークンを返す。 （ｇ）待機側の制御装置において、そのファームウェア
からの割り込み禁止を行う。

【００１８】この様な手順の中で、なんらかの故障が発
生した場合の挙動を、異常の内容に応じて、次に説明す
る。（制御側の通信手段の送受信部に異常があり、トー
クンを待機側に渡せない場合）制御側にある制御装置に
おける異常は、制御側での定周期の外部ループバックテ
ストでエラーとなり、検出できる。

【００１９】なお、制御側で故障が発生してから、待機
側のＣＰＵに動作が切り替えられるまでの間に、待機側
での外部ループバックテストが行れる場合、待機側にト
ークンが渡せなくなる。この際、待機側では、いつまで
たっても、外部ループバックフレームを送信できないた
めに、タイマーオーバーのエラーとなってしまうが、こ
の時は待機側のエラーとはしない。

【００２０】この場合でも、数回連続して待機側の外部
ループバックフレームの送信でエラーになるようであれ
ば、当然、待機側も異常であるとする。この時、制御側
では、テスト通信のエラー、もしくは、待機側へのトー
クンパスエラーのメッセージが出力され、このような異
常が判断できる。

【００２１】（制御側の受信部、あるいは待機側の送信
部に異常があり、トークンが待機側に渡されたにもかか
わらず、制御側が再試行を行った場合）待機側で外部ル
ープバック送信中に、制御側からの再試行のトークンを
受けると、ループバックはエラーとなる。ただし、１回
のエラーで待機側を異常とは見ないで、数回連続して待
機側の外部ループバックフレームの送信でエラーになる
ようであれば、当然、待機側が異常であると判断する。

【００２２】（待機側の送信部に異常がある場合）多く
の場合、制御側からのテスト通信がエラーとなり、制御
側においてトークンを受信できないので、待機側では外
部ループバックフレームの送信ができない。従って、タ
イムアウトエラーとなる。

【００２３】この時、１回のエラーで待機側を異常とは
見ないで、数回連続して待機側の外部ループバックフレ
ームの送信でエラーになるようであれば、当然、待機側
が異常であると判断する。

【００２４】ここで、もし、テスト通信でのチェックを
通過してトークンが渡されたとすると、待機側の外部ル
ープバックテストでエラーになるが、トークンを制御側
に戻せなくなる。このような僅かな可能性を心配する場
合、制御側は待機側のループバックでエラーとなった
時、トークンの戻りを監視して、一定の時間トークンが
戻らなかったら、制御側が自発的にトークンを発生する
ような構成を設ければよい。

【００２５】（待機側の受信部に異常がある場合）異常
の直後であれば、待機側の外部ループバックテストでエ
ラーとなる。その他のタイミングで異常が発生した場
合、テスト通信は失敗するか、トークンが渡されないの
で、待機側はループバックを実行できない。

【００２６】以上のように、テスト通信および待機側の
外部ループバックテストでエラーが検出された場合、数
回連続してエラーになるようであれば、待機側がエラー
であると判断される。

【００２７】なお、制御側が異常な時は、待機側にトー
クンを渡した後、そのトークンが消失しないように監視
する。

【００２８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、待機側に対しても外部ループバックテストを行
えるので、ホットスタンバイ状態の待機側に定周期でこ
の様なテストを行うことにより、その故障を早期に発見
することが可能となり、また、その故障個所の特定も容
易で、信頼性の高い冗長化システムを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。

【図２】本発明において特徴としている待機側での外部
ループバックテストの手順を示す概念図である。

【図３】この種の冗長化システムの一例を示す構成概念
図である。

【図４】ループバックテストの概念図である。

【図５】ループバックテストの概念図である。

【符号の説明】

ＦＣＳ１１，ＦＣＳ１２ 冗長化構成（二重化構成）の
制御装置 ＣＰＬ カップラ ＢＵＳ 通信回線 １１ 通信手段 １２ テストフレーム送信手段 １３ 外部ループバックフレーム送信手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トークンパス方式の通信制御機能を備え
   た制御装置を冗長化構成とした冗長化システムにおい
   て、 前記各制御装置内に、 制御側になっている状態で自分のところにトークンが回
   ってきたとき、待機側となっている制御装置側にテスト
   フレームを通信回線を介して送信すると共にトークンを
   一時的に渡すテストフレーム送信手段と、 待機側になっている状態で、前記テストフレームを受信
   すると外部ループバックフレームを前記通信回線に向け
   て送信する外部ループバックフレーム送信手段とを設け
   たことを特徴とする冗長化システム。