JPH08320702A - 二重化入力ボードのデータ選択方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】冗長化された入力部を稼働系・待機系に切換え
る代わり、両入力部からのデータを簡単な論理演算で選
択し、データの選択速度を早くする。 【構成】制御演算処理を行う制御演算部２と、外部の検
出部４、５から信号を受信し制御演算部２とデータを授
受する１つまたは複数からなる入力ボードを２組(4A,4
B),(5A,5B) 備えてなる入力部３と、を備え、制御演算
部２は、二重化入力ボード(4A,4B),(5A,5B) から伝送さ
れるデータの内、二重化対応するディジタルデータはデ
ータD1,D2 間の論理和演算2Rを行い、アナログデータは
両データA1,A2 を比較し、大きい方のデータを選択演算
2Cする二重化入力データの選択手段を備え、入力ボード
に異常が発生したとき、当該異常入力ボードのデータを
クリア（ディジタルデータ）または最小値（アナログデ
ータ）に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、同一入力ボードを２組
備え、入力信号の受信系統を冗長化構成した制御装置の
二重化入力ボードのデータ選択方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】制御装置の信頼性・稼働率の向上のた
め、重要な制御システムに対して、必要に応じて制御装
置の二重化処理が行われている。図４は制御装置の入出
力部を二重化構成したものであり、特開平2-189639「制
御システムの二重化切換装置」により本発明者によって
開示されたものである。図４において、制御システムの
制御系は、制御対象からの検出部４によって検出される
入力信号が入力部3A,3B で二重化冗長化されて受信さ
れ、演算部２で所定の演算を行い、この出力を出力部6
A,6B を介して操作部７を操作して制御が行われる。こ
の制御システムは入出力部3A,3B,6A,6B が二重化され、
一方の入出力部が稼働系（図示例では入出力部3A,6A)と
して動作し、他方が待機系（入出力部3B,6B)として動作
する。以下、稼働系を中心に説明し、待機系の機能部材
は括弧で部材番号を示す。

【０００３】入力部3A(3B)は、図４の図示例ではアナロ
グ入力の場合を図示し、検出部41〜4nから検出された入
力信号がマルチプレックサMPX 42a(42b)でサンプリング
され、A/D 変換器41a(41b)でディジタル値に変換され、
このディジタル値は更にパラレル／シリアル変換器P/S
31(32)で直列データに変換され、演算部２の切換部８で
稼働系側の入力信号が入力バッファ81に格納される。こ
の入力バッファ81に格納されたデータは、予め演算部２
に搭載されたプログラムの手順に従って、所定の制御演
算処理を行い、この演算出力が出力バッファ82に格納さ
れる。

【０００４】出力部6A(6B)は、出力バッファ82に格納さ
れたデータをシリアル／パラレル変換器S/P 61(62)で並
列データに変換し、D/A 変換器71a(71b)でアナログ値に
変換し、切換部9A(9B)で稼働系側の出力信号を選択し、
マルチプレックサMPX 72a(72b)で出力チャネルに分配
し、図外のサンプル・ホールド回路によってアナログデ
ータが操作部71〜7mに出力される。

【０００５】入出力部3A,3B,6A,6B の稼働系および待機
系への切換は、切換部８および切換部9A,9B で切り換え
られる。稼働系入力部3Aに異常が発生したとき、演算部
２に設けられる図外の入力データの異常検出手段を用い
て異常を検出し、異常が発生した稼働系入力部3Aを演算
部２に設けられた切換部８によって待機系入力部3Bに切
り換える。また、出力部6Aに異常が発生したとき、稼働
系出力部6Aに設けられる図外の出力データの異常検出手
段を用いて異常を検出し、異常が発生した稼働系出力部
6Aを出力部6A、6Bに設けられた切換部9A,9B によって待
機系出力部6Bに切り換える。かかる構成により、切換部
８および切換部9A,9B の切り換えによって、待機系の入
力部3BのA/D 変換器41b 、パラレル／シリアル変換器P/
S 32による遅延、あるいは、待機系の出力部6Bのシリア
ル／パラレル変換器S/P 62、D/A変換器71b よる遅延に
よる影響をほとんど無くすことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来技
術の方法では、冗長系を構成する入力部は、稼働系およ
び待機系に切換部によって切り換えられ、この切換えは
稼働系の入力部が正常／異常動作をしているか否かを判
別して、入力データを選択して使用しているので、デー
タの選択時間がかかる問題がある。特に、稼働系入力部
の異常動作を稼働系入力部自身が判別したとき、稼働系
および待機系の切換え指令は、伝送手段を用いて演算部
２に通知する必要があり、この伝送時間だけ切換え動作
が遅延する問題がある。

【０００７】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
のであり、その目的は前記した課題を解決して、冗長系
を構成する入力部を稼働系および待機系に区分して切換
える代わりに、両入力部からの二重化対応するデータを
論理和演算または比較し大きい方のデータを選択して制
御演算処理を行い、データの選択速度を早くする二重化
入力ボードのデータ選択方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、制御演算処理を行う制御演算ボ
ードを備える制御演算部と、外部の検出部から信号を受
信し制御演算部とデータを授受する１つまたは複数から
なる入力ボードを２組備えてなる入力部と、を備え、入
力ボードを冗長化構成する制御装置の二重化入力ボード
のデータ選択方法において、制御演算ボードまたは伝送
ボードのいずれかのボードは、二重化入力ボードから伝
送されるディジタルデータの内、二重化対応するディジ
タルデータ間の論理和演算を行いこの論理和データを制
御演算ボードの演算入力データとする二重化入力データ
の選択手段を備え、二重化入力ボードの内、一方の入力
ボードに異常が発生したとき当該異常入力ボードのデー
タをクリアするものとする。

【０００９】また、制御演算処理を行う制御演算ボード
を備える制御演算部と、外部の検出部から信号を受信し
制御演算部とデータを授受する１つまたは複数からなる
入力ボードを２組備えてなる入力部と、を備え、入力ボ
ードを冗長化構成する制御装置の二重化入力ボードのデ
ータ選択方法において、制御演算ボードまたは伝送ボー
ドのいずれかのボードは、二重化入力ボードから伝送さ
れるアナログデータの内、二重化対応するアナログデー
タを比較し大きい方のアナログデータを選択し、このデ
ータを制御演算ボードの演算入力データとする二重化入
力データの選択手段を備え、二重化入力ボードの内、一
方の入力ボードに異常が発生したとき当該異常入力ボー
ドのデータを最小値に設定するものとする。

【００１０】また、制御演算部は、制御演算ボードと、
この制御演算ボードに接続される伝送ボードと、を備
え、二重化入力データの選択手段を伝送ボードに備える
ものとする。

【００１１】

【作用】上記構成により、二重化入力ボードから伝送さ
れるディジタルデータを二重化対応するディジタルデー
タ間の論理和（ＯＲ）演算処理し、この論理和データを
制御演算ボードの演算入力データとすることにより、冗
長系を構成する入力部を稼働系および待機系に区分して
切換える必要が無くなり、入力されたディジタルデータ
を直ちに選択することができる。特に、二重化入力ボー
ドの内、一方の入力ボードに異常が発生したとき、当該
異常入力ボードのデータをクリアすることにより正常側
の入力データを常に制御演算部に選択・供給することが
できる。

【００１２】また、二重化入力ボードから伝送されるア
ナログデータの内、二重化対応するアナログデータを比
較し大きい方のアナログデータを選択し、このデータを
制御演算ボードの演算入力データとすることにより、冗
長系を構成する入力部を稼働系および待機系に区分して
切換える必要が無くなり、入力されたアナログデータを
直ちに選択することができる。特に、二重化入力ボード
の内、一方の入力ボードに異常が発生したとき、当該異
常入力ボードのデータを最小値に設定することにより正
常側の入力データを常に制御演算部に選択・供給するこ
とができる。

【００１３】また、制御演算部に伝送ボードを備えると
き、二重化入力データの選択手段を伝送ボードに備える
ことにより、制御演算ボードのCPU の負荷を軽くするこ
とができるとともに、伝送ボードにおける入力データの
選択処理時間も短縮することができる。なおここで、制
御演算ボード、伝送ボードあるいは入力ボードがCPU を
備えて自己の内部異常を検知する手段は、ハードウエア
の自己診断については、入力断線チェック、パリティチ
ェック、ウオッチドッグタイマチェック、メモリサムチ
ェックあるいはリードライトチェックなどの所謂、ＲＡ
Ｓ機能でチェックされ、また、制御演算ボード、伝送ボ
ードあるいは入力ボード相互間の異常チェックは、これ
らの機能部材間のデータが一定周期で交信されているの
で、一定期間内に監視対象部からのアクセスがないこと
をもって異常とし、異常検出を行うことができる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明による一実施例の二重化入力ボ
ードのデータ選択方法を説明する制御装置の構成図、図
２は二重化入力データの選択手段を説明する論理図、図
３は入力データの選択状態を説明するタイムチャートで
ある。制御装置には、入出力点数や制御監視目的、処理
能力などにより様々な構成があるが、ここでは、単純化
するため、CPU やメモリ機能などを備え予め搭載された
プログラムの手順に従って所定の制御演算処理を行う制
御演算ボードと、制御装置の規模や入出力点数あるいは
制御装置のフレキシビリティを付与する伝送ボードと、
１つまたは複数からなる入力ボードを２組備えて冗長化
構成した入力ボードと、の関わりを考察する。 (1) 比較的入出力点数が少なく小規模な制御装置では、
入力ボードにCPU 機能を備えるものと、備えないものと
がある。 (2) 比較的入出力点数が多く中規模以上の制御装置で
は、通常伝送ボードを備え、制御ボードや伝送ボードを
備える制御演算部と、複数の入力ボードからなる入力部
が分離構成される。

【００１５】二重化入力データの選択手段は、伝送ボー
ドを備えるときは後述する理由により、伝送ボードの処
理プログラムの手順に従って、伝送ボードで実行される
ことが多く、伝送ボードを備えていないときは制御演算
ボードの処理プログラムの手順に従って実行される。ま
た、入力ボードにCPU 機能を備えるとき、入力ボードの
異常検出は入力ボード自身で検出を行い、入力ボードが
ディジタル入力信号のときは当該異常入力ボードの出力
データをクリアし、入力ボードがアナログ入力信号のと
きは当該異常入力ボードの出力データを最小値に設定す
る。また、入力ボードにCPU 機能を備えていないとき、
入力ボードの異常検出は伝送ボードあるいは制御演算ボ
ードで検出を行い、入力ボードがディジタル入力信号の
ときは当該異常入力ボードから当該二重化入力データの
選択手段への入力データの読み込みをＬレベルデータを
読み込み、入力ボードがアナログ入力信号のときは当該
二重化入力データの選択手段への入力データの読み込み
を予め定められた最小値データを読み込むことにより、
入力データのクリアあるいは最小値に設定を行う。

【００１６】従って以下、制御装置としてのシステム規
模が一番大きい図１の構成を中心に説明し、伝送ボード
を備えていないときとか、入力ボードにCPU 機能を備え
ていないときは、該当する部分を置き換えて読むものと
する。図１において、制御装置１は、制御演算処理を行
う制御演算ボード11と, 伝送ボード21と, を備える制御
演算部２と、伝送ボード21と伝送路33を介して接続され
る伝送ボード31と, 外部の検出部４、５からアナログ信
号やディジタル信号を受信する１つまたは複数からなる
入力ボードを２組(4A,5A…),(4B,5B…) 備えてなる入力
部３と、を備えて構成される。検出部４からのアナログ
信号は図示例では、入力ボード4A,4B に接続され、ま
た、検出部５からのディジタル信号は入力ボード5A,5B
に接続され、入力信号系統を冗長化構成する。また、伝
送路33を含めて冗長化構成するとき点線で図示されてい
る伝送ボード32を入力部３に追加し、伝送ボード21と伝
送ボード32を伝送路34で接続することにより冗長化構成
することができる。

【００１７】図２、図３を併用して動作を説明する。上
記構成において、制御演算部の伝送ボード21は、二重化
入力データ選択手段を備え、二重化された入力ボード5
A,5Bから伝送されるディジタルデータの内、図２の(B)
に図示されるように、二重化対応するディジタルデータ
D1,D2 間の論理和演算2Rを行い、この論理和データを選
択データとして制御演算ボード11に入力する。かかる構
成において、入力ボード5A,5B はCPU 機能を有し自身の
入力ボードの異常検出機能を有するものとする。図３の
(B) において、今、二重化入力ボード5A,5B の内、一方
の入力ボード5Bに異常が発生したとき、入力ボード5Bの
異常検出機能は異常を検出し、当該異常入力ボードのデ
ータをＬレベルにクリアする。選択出力は両入力ボード
5A,5B の論理和演算であるので、ディジタルデータD1が
選択されて、正常なデータを制御演算ボード11に入力す
ることができる。この結果、図３の(B) のディジタル入
力のデータ選択タイムチャートに図示するように、一方
の入力ボードが故障しても、他方の入力ボードから入力
することができ、正常な制御演算処理を引き続き継続す
ることができる。尚、ここで、論理和演算2Rの機能は、
伝送ボード31、伝送ボード21、演算ボード11のいずれか
にその機能を備えればよい。

【００１８】また、二重化された入力ボード4A,4B から
伝送されるアナログデータA1,A2 は、図２の(A) に図示
されるように、二重化対応するアナログデータA1,A2 を
比較演算2Cで比較し、大きい方のアナログデータを選択
し、このデータを制御演算ボード11の入力データとす
る。かかる構成において、図３の(A) に図示されるよう
に、今、二重化入力ボード4A,4B の内、一方の入力ボー
ド4Bに異常が発生したとき、入力ボード4Bの異常検出機
能は異常を検出し、当該異常入力ボードのデータを最小
値に設定する。選択出力は両入力ボード4A,4B の大きい
方のアナログデータを選択するので、アナログデータA1
が選択されて、正常なデータを制御演算ボード11に入力
することができる。この結果、図３の(A) アナログ入力
のデータ選択タイムチャートに図示するように、一方の
入力ボードが故障しても、他方の入力ボードから入力す
ることができ、正常な制御演算処理を引き続き継続する
ことができる。尚、比較演算2Cの機能は、伝送ボード3
1、伝送ボード21、演算ボード11のいずれかにその機能
を備えればよい。

【００１９】伝送ボード21における二重化入力データ選
択手段は、例えば入力ボード4A(5A)から伝送される入力
データA1(D1)をバッファメモリに一次記憶し、次に入力
ボード4B(5B)から伝送される入力データA2(D2)と、先に
バッファメモリに記憶した入力データA1(D1)とを論理演
算2Cまたは2Rで選択演算し、この選択されたデータを予
め制御演算部２に割り付けられた入力のメモリ領域に格
納することにより、選択されたデータを制御演算ボード
11に引き渡すことができる。また、制御演算ボード11に
よる入力データ選択手段は、両入力ボード4A,4B,(5A,5
B) から伝送される入力データA1,A2,(D1,D2) を一旦バ
ッファメモリに一次記憶し、次に、制御演算ボード11が
これらのデータを呼び出し論理演算2Cまたは2Rで選択演
算してデータの選択を行う。従って、伝送ボード21によ
る二重化入力データ選択は、制御演算ボード11による入
力データ選択手段と較べて、入力データの選択時間を短
縮化でき、かつ、制御演算ボード11の負荷を軽減でき
る。

【００２０】本発明による二重化入力ボードのデータ選
択方法では、従来技術による稼働系の入力ボードの異常
をとらえ、これを切り換えるプログラムステップ数に較
べて、ディジタル入力信号のときは論理和演算、アナロ
グ入力信号のときは比較し大きい方のデータを出力する
演算処理のみですみ、定常時のプログラム処理の負荷が
少なくて済む。また、従来技術に較べ、異常を検出しこ
の異常を伝送して切り換えることが不要となるため、異
常時の切り換え時間を短縮することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、二重
化入力ボードのデータ選択は簡単な論理演算のみで行う
ことができる。この結果、従来技術では冗長系を構成す
る入力部を稼働系および待機系に区分し、入力ボードの
故障を判断して稼働系の入力ボードから待機系の入力ボ
ードに切り換える方法と較べて、定常時のプログラム処
理を軽減でき、また、異常時の切り換え時間を短縮する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例の二重化入力ボードのデ
ータ選択方法を説明する制御装置の構成図

【図２】二重化入力データの選択手段を説明する論理図

【図３】入力データの選択状態を説明するタイムチャー
ト

【図４】従来例の制御装置を示す図

【符号の説明】

１ 制御装置 11 制御演算ボード ２ 制御演算部 21、31 伝送ボード 2C 比較演算 2R 論理和演算 ３ 入力部 33 伝送路 3A,3B,6A,6B 入出力部 4A,4B,5A,5B 入力ボード ４、41〜4n、５、 検出部 71〜7m 操作部 ８、9A,9B 切換部 81、82 バッファ A1,A2 アナログ信号 D1,D2 ディジタル信号

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】制御演算処理を行う制御演算ボードを備え
   る制御演算部と、外部の検出部から信号を受信し制御演
   算部とデータを授受する１つまたは複数からなる入力ボ
   ードを２組備えてなる入力部と、を備え、入力ボードを
   冗長化構成する制御装置の二重化入力ボードのデータ選
   択方法において、 制御演算ボードまたは伝送ボードのいずれかのボード
   は、二重化入力ボードから伝送されるディジタルデータ
   の内、二重化対応するディジタルデータ間の論理和演算
   を行い、この論理和データを制御演算ボードの演算入力
   データとする二重化入力データの選択手段を備え、 二重化入力ボードの内、一方の入力ボードに異常が発生
   したとき、当該異常入力ボードのデータをクリアする、 ことを特徴とする二重化入力ボードのデータ選択方法。
2. 【請求項２】制御演算処理を行う制御演算ボードを備え
   る制御演算部と、外部の検出部から信号を受信し制御演
   算部とデータを授受する１つまたは複数からなる入力ボ
   ードを２組備えてなる入力部と、を備え、入力ボードを
   冗長化構成する制御装置の二重化入力ボードのデータ選
   択方法において、 制御演算ボードまたは伝送ボードのいずれかのボード
   は、二重化入力ボードから伝送されるアナログデータの
   内、二重化対応するアナログデータを比較し、大きい方
   のアナログデータを選択し、このデータを制御演算ボー
   ドの演算入力データとする二重化入力データの選択手段
   を備え、 二重化入力ボードの内、一方の入力ボードに異常が発生
   したとき、当該異常入力ボードのデータを最小値に設定
   する、 ことを特徴とする二重化入力ボードのデータ選択方法。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の二重化入
   力ボードのデータ選択方法において、制御演算部は、制
   御演算ボードと、この制御演算ボードに接続される伝送
   ボードと、を備え、二重化入力データの選択手段を伝送
   ボードに備える、ことを特徴とする二重化入力ボードの
   データ選択方法。