JPH08123704A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御用電子計算機がマシンダウンした後の制
御対象の再起動処理を迅速、かつ正確に自動的に行える
ようにする。 【構成】 電子計算機の動作異常を異常検出手段によっ
て検出したとき、リセット手段１〜１１が電子計算機に
リセットをかけ、このリセット指令を受けて、自動復帰
判定手段２１が電子計算機の自動復帰の可不可を判定す
る。そして、この自動復帰判定手段２１により電子計算
機の自動復帰可能との判定があれば、制御対象モニタ手
段２２によって停止時の制御対象の状態をモニタリング
し、所定時間内に制御対象の状態が再起動条件にかなう
状態にならなかった際には異常表示手段２４に制御対象
側の異常を表示させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は制御用の電子計算機を
使用する制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子計算機を使用する制御装置では、ハ
ードウェアあるいはソフトウェアの不具合、過酷な外部
環境などが原因で異常動作を起こすことがあるが、その
ような異常動作が発生した場合、異常動作の検出とこの
異常動作の履歴の登録とを行い、安全方向への動作停止
処理を行う。

【０００３】このような停止が発生すれば、早急に異常
の原因を究明して正常な状態に復旧させる必要がある。
そこで、制御装置の異常動作の原因の中で、ノイズや振
動による接触不良などの一過性の障害で停止した場合に
は、単純に再試行処理で救済することができる。他方、
制御プログラムが暴走し、制御機能が喪失した場合に
は、通常、ウォッチドッグタイマなどで監視してプログ
ラムの暴走を検出し、ハードウェアの故障以外であれ
ば、ハードウェアリセット及び初期化処理によって救済
することが多い。

【０００４】このような後者の救済処理を行う場合、制
御装置の種類により、例えば、プラントなどの連続制御
系では現状維持動作が安全方向であるので、一時的な無
制御状態から自動的に制御状態に復帰させるのが良い
が、制御対象が複数の電子計算機によってライン制御し
ているようなシステムでは特定の電子計算機が停止した
場合に全体のラインを停止することはできないので、異
常動作した電子計算機のみをラインから切り離し、自動
的に再起動してライン制御にスムーズに復帰するのが良
い。

【０００５】このような複数の電子計算機によってライ
ン制御する制御装置では、従来、図８に示すような再起
動制御手順をとっていた。すなわち、ハードウェア的に
リセットスタートがかかると、まずソフトウェアプログ
ラムに従って自己診断処理を実行して異常の有無を調べ
る（ステップＳ１，Ｓ２）。この自己診断処理は、ハー
ドウェア及びソフトウェアの異常を確認する診断機能
で、ＣＰＵの診断、メモリ診断、入出力診断などを行
う。そして異常がなければ、作業用メモリ、レジスタ、
割込みベクトル、周辺Ｉ／Ｏなどを初期化する初期化処
理し、本来のタスク制御に移行する（ステップＳ３，Ｓ
４）。しかしながら、リセットスタート後の自己診断の
結果、異常がある場合に異常内容とその異常処置をメッ
セージ出力し、実行を停止するガイダンス表示処理を行
う（ステップＳ６）。

【０００６】ステップＳ４のタスク制御処理では、シス
テムをいくつかの機能に分割した実行タスク各々を協調
制御するために相互排他、同期、実行タスク間通信など
を行い、システム全体をスケジューリングし、この後、
各実行タスクの実行処理を行う（ステップＳ５）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の制御装置では、異常停止後にリセットスタートが
かかれば、初期化処理した後、すぐにタスク制御処理に
よって各実行タスクを再起動するようにしていたため
に、停止していない連続制御系やライン制御系を再起動
させる場合にスムーズに再起動ができず、制御系に障害
を与える恐れがあった。すなわち、制御対象の各部の状
態が必ずしも再起動のためにふさわしい条件となってい
ないのに再起動がかけられると、例えば、本来開いてい
るべき弁が閉じた状態で停止しており、そこにポンプが
再起動されるならば流路配管に過負荷がかかり、再び停
止してしまうことになるといった現象が起こるのであ
る。

【０００８】この発明はこのような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、システムが異常停止した場合、自動
的にハードウェア的なリセットスタートをかけ、その
後、制御用の電子計算機の自動復帰の自己診断機能と共
に、制御対象の状態が再起動可能かどうかもモニタリン
グし、再起動条件にかなうように必要な部分の操作を行
ってから再起動をかける自動復帰機能をソフトウェアプ
ログラムとして持たせることにより、円滑な再起動を可
能にして、復旧時間の短縮が図れる制御装置を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の制御装
置は、電子計算機の動作を監視し、前記電子計算機の動
作異常を検出した際に異常検出信号を出力する異常検出
手段と、前記異常検出手段が前記異常検出信号を出力し
た際に前記電子計算機にリセット指令を出力するリセッ
ト手段と、前記リセット手段が前記リセット指令を出力
した際に、前記電子計算機が自動復帰可能かどうか判定
する自動復帰判定手段と、前記電子計算機の制御対象の
状態を再起動条件にかなう状態になるように操作する再
起動操作手段とを備えたものである。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１記載の制御装
置において、停止時の制御対象の状態をモニタリングす
る制御対象モニタ手段と、前記制御対象の状態が所定時
間内に再起動条件にかなう状態にならなかった際に、前
記制御対象側の異常を表示する異常表示手段とを具備し
たものである。

【００１１】請求項３の発明は、請求項１記載の制御装
置において、前記再起動操作手段に人工知能を用いたも
のである。

【００１２】

【作用】請求項１の発明の制御装置では、電子計算機の
動作異常を異常検出手段によって検出したとき、リセッ
ト手段が電子計算機にリセットをかけ、このリセット指
令を受けて、自動復帰判定手段が電子計算機の自動復帰
の可不可を判定する。そして、この自動復帰判定手段に
より電子計算機の自動復帰可能との判定があれば、再起
動操作手段によって制御対象の状態を再起動条件にかな
う状態になるように操作して再起動を行う。

【００１３】請求項２の発明の制御装置では、制御対象
モニタ手段が停止時の制御対象の状態をモニタリング
し、制御対象の状態が所定時間内に再起動条件にかなう
状態にならなかった際には、異常表示手段によって制御
対象側の異常を表示する。

【００１４】請求項３の発明では、請求項１の制御装置
において、再起動操作手段に人工知能を用いることによ
り、電子計算機の異常動作による停止時には、再起動操
作手段に蓄積される再起動条件ルールに従って制御対象
の再起動操作を行う。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説
する。図１は請求項１及び請求項２の発明の共通する実
施例における制御用の電子計算機１のリセット機構部分
のハードウェア構成を示しており、ＣＰＵ１、第１と第
２のシングルショットウォッチドッグタイマ（ＳＳ Ｗ
ＤＴ）２，３、このシステムに外部から入力される外部
リセット信号４とシステム内に具備されたハードウェア
的なリセットスイッチ５とＣＰＵ１からのリセット信号
（ＲＥＴＯＵＴ）６と第２のシングルショットウォッチ
ドッグタイマ３からの信号７の論理和をとるＯＲ回路
８、このＯＲ回路８の出力を起動信号とするシングルシ
ョットリセットタイマ（ＳＳ ＲＳＴ）９、電源投入時
にリセット信号を発生するパワーオンリセット回路１
０、シングルショットリセットタイマ９とパワーオンリ
セット回路１０との論理和をとるＯＲ回路１１から構成
されていて、このＯＲ回路１１の出力がハードウェアリ
セット信号を与えるようになっている。

【００１６】図２はリセット回路の各部のタイミング信
号を示している。ＣＰＵ１が実行するメインプログラム
の中で第１のシングルショットウォッチドッグタイマ２
で設定した設定時間ｔ１以内の間隔でトリガパルス（Ｗ
ＤＰＬＳ）１２を発生させ、このトリガパルス１２がシ
ングルショットウォッチドッグタイマ２に入力すること
によってタイマ２がリセットしてタイムカウントを開始
する。したがって、トリガパルス１２の間隔が延びる
と、シングルショットウォッチドッグタイマ２はタイム
アップしてＣＰＵ１に異常があることを示す割込み信号
（ＮＭＩ）１３を発生してＣＰＵ１に入力する。

【００１７】この割込み信号１３はＣＰＵ１においては
割込み禁止できない信号であって、ＣＰＵ１はこの割込
み信号１３が発生すると異常処理を行い、プログラムの
実行を停止する。

【００１８】第２のシングルショットウォッチドッグタ
イマ３は第１のシングルショットウォッチドッグタイマ
２が割込み信号１３を出力するときにＣＰＵ１が異常処
理を実行するのに必要な時間だけリセット信号を遅らせ
るために遅延時間ｔ２を確保し、ウォッチドッグタイマ
信号（ＷＤＴＤ）７をＯＲ回路８に出力する。

【００１９】ＣＰＵ１は第１のシングルショットウォッ
チドッグタイマ２から割込み信号１３が入力されると異
常処理を行い、リセット信号（ＲＥＴＯＵＴ）６をＯＲ
回路８に出力する。

【００２０】ＯＲ回路８は外部リセット信号４、リセッ
トスイッチ５からのリセット信号、ＣＰＵ１からのリセ
ット信号６又は第２のシングルショットウォッチドッグ
タイマ３のウォッチドッグタイマ信号７のいずれかの入
力があれば、シングルショットリセットタイマ９を起動
し、パルス幅ｔ３のリセット信号（ＲＳＴ）１４を最終
段のＯＲ回路１１に入力する。

【００２１】このＯＲ回路１１は電源投入時のパワーオ
ンリセット回路１０からのリセット信号とシングルショ
ットタイマ９からのリセット信号１４の論理和をとり、
いずれかの信号が入力されるときにハードウェアリセッ
ト信号を出力する。

【００２２】以上が制御用電子計算機のリセット機構の
ハードウェア構成であり、電子計算機はまた図３に示す
ような自動再起動処理機構をソフトウェアプログラムと
して備えており、ハードウェアリセットの後にこの自動
再起動処理を実行して制御対象の再起動を行う。この自
動再起動処理機構は、電子計算機の異常動作の履歴を保
存するエラー履歴保存部２０と、上述のリセット機構に
よってハードウェアリセット信号が入力されるときに、
エラー履歴保存部２０の異常停止直前の異常動作の履歴
を読み出し、その異常が自動復帰可能なものかどうか判
定する自動復帰判定部２１と、停止時の制御対象である
プロセス２５の各部の状態をモニタリングする制御対象
モニタ処理部２２と、制御対象の各部の再起動条件をチ
ェックする起動条件チェック処理部２３と、制御対象の
各部が起動条件チェック処理部２３によって指示される
再起動条件にかなう状態になるように操作する操作出力
処理部２４とから構成される。

【００２３】以上の構成の自動再起動処理機構は、電子
計算機の異常動作による停止があった場合、図４に示す
フローチャートに基づいて動作する。すなわち、電子計
算機が異常動作によって停止した後、図１に示したリセ
ット機構によってハードウェアリセット信号を出力する
と、このハードウェアリセット信号が自動復帰判定部２
１に入力され、自動復帰判定部２１はまず、電子計算機
自身のハードウェア及びソフトウェアの異常を確認する
自己診断処理を実行する（ステップＳ２１）。この自己
診断処理では、ＣＰＵの診断、メモリの診断、入出力診
断などを行う。

【００２４】自己診断処理でハードウェアの異常、プロ
グラムやデータメモリの消失などの異常がないかチェッ
クし、異常があれば自動再起動は不可能なので、電子計
算機の異常をガイダンス表示し（ステップＳ３４）、異
常が見つからなければ、次の初期化処理に移行する（ス
テップＳ２３）。この初期化処理では、作業用メモリ、
レジスタ、割込みベクトル、周辺Ｉ／Ｏなどを初期化す
る。

【００２５】続いてエラー履歴チェック処理を行い、電
子計算機の異常が発生した時の原因をチェックし、自動
復帰が可能かどうか判断する（ステップＳ２４，Ｓ２
５）。図５にエラー履歴テーブル１５が例示してある
が、このテーブル１５はエラー履歴保存部２０に順次保
存されていく異常動作の情報であり、最近の異常動作の
情報として、「９４年６月２日、１４時１０分３４秒
に、Ｉ／Ｏ無応答が０３のボードに３回発生した」こと
が示されている。そしてその前には「１２時にメモリパ
リティ発生」という異常が発生したことが分かる。

【００２６】そこで、自動復帰判定部２１は異常動作が
発生したために電子計算機が停止したときには、このエ
ラー履歴保存部２０のエラー履歴テーブル１５を検索し
て直前に発生した異常を見つけだし、その異常が一過性
のもので、再起動した場合に再び同じ異常が生じないよ
うなものであれば自動復帰可能と判断して、次のステッ
プＳ２６の制御対象モニタ処理に移行するが、異常が永
続的なもので再起動が不適当なものと判断すれば、その
旨ガイダンス表示する（ステップＳ３５）。

【００２７】次のステップＳ２６では、制御対象モニタ
処理部２２が、異常発生によって電子計算機が停止した
ために無制御状態になっているプロセス２５の各部の状
態をモニタリングする。例えば、電源状態、弁の開閉状
態、ポンプの状態、温度、圧力、流量など、制御に必要
なセンサ入出力、各部の機器の運転状態などをモニタリ
ングするのである。

【００２８】続いて、起動条件チェック処理部２３が起
動条件チェック処理を実行する（ステップＳ２７）。こ
の起動条件チェック処理は、無制御状態から再起動をか
けても障害を与えないかどうか、制御対象モニタ処理結
果を起動条件チェック処理部２３に登録されているプロ
セス２５の各部の再起動条件と照合し、再起動条件にか
なっていない状態が見出されれば、その情報を操作出力
処理部２４に渡す。

【００２９】操作出力処理部２４では、起動条件チェッ
ク処理部２３から渡されたチェック結果を見て、プロセ
ス２５の必要な部分に操作指令を出力して再起動条件に
かなうように各部の状態を操作する（ステップＳ２
８）。この操作出力処理が開始されると、タイマ（図示
せず）が起動され、所定の時間内に起動条件チェックと
必要な操作出力処理が完了するかどうか判断し、再起動
可能状態になれば再起動される（ステップＳ２９，Ｓ３
０）。しかしながら、再起動処理が所定の時間内に完了
せず、したがってステップＳ２９でタイマがタイムアッ
プしてしまった場合、プロセス２５側に異常があると判
断し、プロセス側の異常をガイダンス表示する（ステッ
プＳ３６）。

【００３０】再起動の際には、電子計算機はシステムを
いくつかの機能に分割した実行タスク各々を協調制御す
るために相互排他、同期、実行タスク間通信などを行
い、システム全体をスケジューリングするタスク制御処
理を行い（ステップＳ３１）、この後、各実行タスクの
実行処理を行う（ステップＳ３２）。

【００３１】以上のようにして、この実施例の制御装置
では、制御用の電子計算機が異常動作によって停止し、
制御対象が無制御状態になったときに、電子計算機側で
自動的にハードウェアリセットをかけ、さらにソフトウ
ェアプログラムに従って自己の自動復帰の可能性を判断
し、自動復帰できる場合には、無制御状態におかれてい
る制御対象の各部の状態をモニタリングし、再起動条件
にかなうように操作し、所定の時間内に再起動条件を整
えることができれば自動再起動を行うので、迅速、かつ
的確にシステムの再起動を行うことができ、復旧時間を
短縮することができる。

【００３２】図６は請求項３の発明の一実施例の機能ブ
ロック図を示しており、この実施例の特徴は、人工知能
処理部２６にあり、他の構成部分は 図１−図３に示し
た第１の実施例と共通であり、同一を符号を付すことに
よってその詳しい説明を省略する。

【００３３】この第２の実施例の制御装置では、図３に
示した第１の実施例の制御対象モニタ処理部２２、起動
条件チェック処理部２３及び操作出力処理部２４を人工
知能処理部２６で置き換えることにより、電子計算機側
の自動復帰可能の判断指令が与えられるときに、制御対
象であるプロセス２５の各部のセンサ信号や状態信号を
読み込み、例えば、これらの信号を前件部とするＩＦ−
ＴＨＥＮルールに照らして再起動に必要な操作出力を導
き出し、プロセス２５の各部の操作を所定の時間内に行
うようにしている。

【００３４】この実施例の制御装置による再起動処理
は、図７に示すフローチャートに従う。すなわち、ステ
ップＳ２１〜Ｓ２５のリセットスタートから電子計算機
側の自動復帰判断までの処理は、図４に示した第１の実
施例のフローチャートと同じであるが、自動復帰可能と
判断された後の処理が人工知能処理に変わっている（ス
テップＳ４０）。このステップＳ４０の人工知能処理で
は、プロセス２５の各部のセンサ信号、状態信号、スイ
ッチ信号などの入力を受けて、ＩＦ−ＴＨＥＮルールの
前件部に照らし、該当するルールの後件部から必要な操
作出力を導き出し、プロセス２５の該当する部分に操作
出力を行う。そしてこの人工知能処理による再起動操作
出力処理はタイマの管理する所定の時間内に完了させる
（ステップＳ４１，Ｓ４２）。もし所定の時間内に完了
しない場合には再起動不可としてガイダンス表示する
（ステップＳ４１，Ｓ４５）。

【００３５】円滑な再起動が可能となれば、第１の実施
例と同じように、電子計算機はシステムをいくつかの機
能に分割した実行タスク各々を協調制御するために相互
排他、同期、実行タスク間通信などを行い、システム全
体をスケジューリングするタスク制御処理を行い（ステ
ップＳ４３）、この後、各実行タスクの実行処理を行う
（ステップＳ４４）。

【００３６】以上のようにして、第２の実施例の制御装
置では人工知能処理によって再起動条件を整えて再起動
を自動的に行うようにしたことにより、知識ルールの蓄
積が増加することによっていっそう的確な再起動処理が
できるようになる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
電子計算機の動作異常を異常検出手段によって検出した
とき、リセット手段が電子計算機にリセットをかけ、こ
のリセット指令を受けて、自動復帰判定手段が電子計算
機の自動復帰の可不可を判定し、この自動復帰判定手段
により電子計算機の自動復帰可能との判定があれば、再
起動操作手段によって制御対象の状態を再起動条件にか
なう状態になるように操作して再起動を行うようにして
いるので、電子計算機の停止によって無制御状態になっ
た制御対象に対して再起動条件にかなうように各部を操
作し、自動的に再起動させることができ、迅速、かつ正
確に再起動処理することができて復旧時間を短縮するこ
とができる。

【００３８】請求項２の発明によれば、制御対象モニタ
手段によって停止時の制御対象の状態をモニタリング
し、制御対象の状態が所定時間内に再起動条件にかなう
状態にならなかった際に異常表示手段によって制御対象
側の異常を表示するようにしているので、再起動ができ
ないときに制御対象側に異常があればそれを表示によっ
て知ることができ、異常の発生部分を容易に認識するこ
とができてその対処が容易となる。

【００３９】請求項３の発明によれば、請求項１の制御
装置において、再起動操作手段に人工知能を用いている
ので、電子計算機の異常動作による停止時には、再起動
操作手段に蓄積される再起動条件ルールに従って制御対
象の再起動操作を行うことができ、迅速、かつ正確に再
起動処理することができて復旧時間を短縮することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１及び請求項２の発明の共通する実施例
のリセット機構部分の回路ブロック図。

【図２】上記実施例のリセット機構部分の各部の信号波
形図。

【図３】上記実施例の再起動処理機構部分の機能ブロッ
ク図。

【図４】上記実施例の自動再起動処理のフローチャー
ト。

【図５】上記実施例のエラー履歴テーブルのメモリ構造
図。

【図６】請求項３の発明の一実施例の再起動処理機構部
分の機能ブロック図。

【図７】上記実施例の自動再起動処理のフローチャー
ト。

【図８】従来例の再起動処理のフローチャート。

【符号の説明】

１ ＣＰＵ ２ シングルショットウォッチドッグタイマ ３ シングルショットウォッチドッグタイマ ５ リセットスイッチ ８ ＯＲ回路 ９ リセットタイマ １１ ＯＲ回路 ２０ エラー履歴保存部 ２１ 自動復帰判定部 ２２ 制御対象モニタ処理部 ２３ 起動条件チェック処理部 ２４ 操作出力処理部 ２５ プロセス ２６ 人工知能処理部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子計算機の動作を監視し、前記電子計
   算機の動作異常を検出した際に異常検出信号を出力する
   異常検出手段と、 前記異常検出手段が前記異常検出信号を出力した際に前
   記電子計算機にリセット指令を出力するリセット手段
   と、 前記リセット手段が前記リセット指令を出力した際に、
   前記電子計算機が自動復帰可能かどうか判定する自動復
   帰判定手段と、 前記電子計算機の制御対象の状態を再起動条件にかなう
   状態になるように操作する再起動操作手段とを備えて成
   る制御装置。
2. 【請求項２】 停止時の制御対象の状態をモニタリング
   する制御対象モニタ手段と、前記制御対象の状態が所定
   時間内に再起動条件にかなう状態にならなかった際に、
   前記制御対象側の異常を表示する異常表示手段とを具備
   して成る請求項１記載の制御装置。
3. 【請求項３】 前記再起動操作手段に人工知能を用いた
   ことを特徴とする請求項１記載の制御装置。