JPH1185226A - マルチスキャン方式の二重化プログラマブルコントローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 二重化された演算部において、スキャン間の
データの一致性を保証するプログラマブルコントローラ
を提供する。 【解決手段】 演算部３ａは共有メモリ６から相手演算
部（演算部３ｂ）のカウント値ｂ（スキャン間共有デー
タアクセス回数）を読み出し、ハードウェアカウンタ４
ａで自演算部３ａのカウント値ａとカウント値ｂを比較
する。カウント値ａとカウント値ｂが一致していれば、
演算部３ａはカウント値ａを共有メモリ６に書き込み、
高位スキャンを実行する。カウント値ａがカウント値ｂ
よりも小さければ、カウント値ｂをプリセット値ａとし
てハードウェアカウンタ４ａへ書込んで低位スキャンを
実行する。低位スキャンの実行によりカウント値ａがカ
ウントアップし、プリセット値ａ、すなわちカウント値
ｂと一致すると、一致割り込みが発生し、高位スキャン
を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のシーケンス
処理をそれぞれ独立した周期で実行するいわゆるマルチ
スキャン方式の二重化プログラマブルコントローラに関
する。

【０００２】

【従来の技術】システムの高信頼性が要求される制御シ
ステムにおいては同一構成の制御装置を２台並列に接続
する二重化構成をとることが多い。一般にこのような二
重化構成をとるプログラマブルコントローラの場合、入
力部と出力部は共通にして演算部だけを二重化する構成
となっている。すなわち、共通の入力部から入力された
データは二重化された演算部において並列処理された
後、演算結果が共通の出力部へ出力される。ここで二重
化された演算部の一方が故障しても健全なもう一方の演
算部で処理が継続されるためシステムが停止することは
ない。

【０００３】しかし、このようなプログラマブルコント
ローラにおいて演算内容を複数に分割し、それぞれの演
算に優先順位と周期をもたせるいわゆるマルチスキャン
方式を実現しようとすると、二重化された演算部の同期
ずれが問題となる。すなわち、優先度の低いスキャン
（低位スキャン）に優先度の高いスキャン（高位スキャ
ン）が割り込んで実行されると、両系の演算部の同期ず
れによる割り込みアドレスの違いから、両系においてス
キャン間の共有データが不一致となり、その結果シーケ
ンス処理の動作不一致や出力データの不一致を発生する
可能性がある。

【０００４】これを防止する方法として、特開昭５９−
７２５０６号公報に記載されているように、アドレス比
較器とアドレスラッチ回路を設けて両系のマイクロプロ
セッサの実行アドレスを比較し、実行アドレスの大きい
方を処理が進んでいるとみなしてホールドする一方、実
行アドレスの小さい方を処理が遅れているとみなして処
理を継続することで両系同一アドレスで割り込み処理を
実行する方法がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来技
術では、マイクロプロセッサの１命令ごとに同期をとる
ために特殊なハードウェアを必要とするうえ、最近のマ
イクロプロセッサのように１クロックで１命令を実行す
るものを採用した場合、動作クロック周波数が高くなる
とハードウェアによる同期制御回路がマイクロプロセッ
サの動作に追従できないという問題があり、この方式の
実現は相当に困難なものとなる。

【０００６】本発明の目的は、二重化された演算部にお
いて、スキャン間の共有データの一致性を保証するプロ
グラマブルコントローラを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の、マルチスキャン方式の二重化プログラマ
ブルコントローラは、同一のユーザプログラムを実行す
る二重化された演算部と、二重化された演算部が互いに
読み書き可能な共有メモリと、それぞれの演算部で実行
されるスキャン間共有データのアクセスによりカウント
アップし、該カウント値と予め設定されたカウント値が
一致したときに一致割り込みを発生するハードウェアカ
ウンタを有し、前記各演算部は、高位スキャンの割り込
みで起動された場合、自ハードウェアのカウンタのカウ
ント値と他ハードウェアカウンタのカウント値を比較
し、両カウント値が一致していれば高位スキャンを実行
し、自ハードウェアカウント値が他ハードウェアカウン
タのカウント値よりも大きければ、他ハードウェアカウ
ンタのカウント値が自ハードウェアカウンタのカウント
値と等しくなるまで待機し、自ハードウェアカウンタの
カウンタが他ハードウェアカウンタのカウント値よりも
小さければ自ハードウェアカウンタのカウント値が他ハ
ードウェアカウンタのカウント値と等しくなるまで低位
スキャンを実行し、自ハードウェアカウンタの一致割り
込みにより高位スキャンを実行する。

【０００８】低位スキャンのユーザプログラムにおい
て、スキャン間の共有データのアクセス（データの読み
出しまたはデータの書き込み）により、ハードウェアカ
ウンタがカウントアップする。高位スキャンの起動割り
込みが発生したときに、二重化された演算部のハードウ
ェアカウンタのカウント値を比較することで、両系の高
位スキャンが割り込み実行されるタイミングのずれ、す
なわち低位スキャンの実行ステップのずれが検出できる
ため、同期ずれの補正処理が可能となる。

【０００９】したがって、ユーザプログラムの１ステッ
プ毎の同期制御を行うことなく、スキャン間共有データ
の一致性を保証することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１１】図１は本発明の一実施形態のプログラマブ
ルコントローラを示すブロック図である。プログラマブ
ルコントローラは入力部２と、二重化された演算部３
ａ、３ｂと、それぞれの演算部３ａ、３ｂに備わるハー
ドウェアカウンタ４ａ、４ｂと、出力部５と、二重化さ
れた演算部３ａ、３ｂの両方からアクセス可能な共有メ
モリ６を備えている。

【００１２】図２は演算部３ａ、３ｂにおける処理を示
すフローチャートである。演算部３ａは高位スキャンの
割り込みで起動されると、次の処理を実行する。

【００１３】自演算部（演算部３ａ）のハードウェアカ
ウンタ４ａからスキャン間共有データのアクセス回数で
あるカウント値ａを読み出し、共有メモリ６に書き込む
（ステップ１１）。共有メモリ６から相手演算部（演算
部３ｂ）のカウント値ｂを読み出す（ステップ１２）。
カウント値ａとカウント値ｂを比較する（ステップ１
３）。カウント値ａとカウント値ｂが一致していれば、
両系の演算部３ａ、３ｂの割り込みポイントが一致して
いると判断し、高位スキャンを実行する（ステップ１
４）。

【００１４】カウント値ａがカウント値ｂよりも大きけ
れば、割り込みポイントが進んでいると判断し、相手演
算部３ｂのカウント値を読み出しながら待つ（ステップ
１２）。

【００１５】カウント値ａがカウント値ｂよりも小さけ
れば、割り込みポイントが遅れていると判断し、カウン
ト値ｂをプリセット値ａとしてハードウェアカウンタ４
ａに書き込み（ステップ１５）、一致割り込み機能をイ
ネーブルにして低位スキャンに戻る（ステップ１６）。
一致割り込み機能がイネーブルになって低位スキャンを
実行すると、スキャン間共有データのアクセスによりカ
ウント値ａがカウントアップする。ここでカウント値ａ
がプリセット値ａ、すなわちカウント値ｂに一致する
と、一致割り込みが発生する（ステップ１７）。一致割
り込みが発生すると、カウント値ａ（カウント値ｂと等
しい）を共有メモリ６に書き込み（ステップ１８）、高
位スキャンを実行する（ステップ１４）。

【００１６】このように、二重化された演算部３ａ、３
ｂの高位スキャンは、低位スキャンにおける共有メモリ
６のアクセスの面で同等のステップの後に割り込んで実
行されるため、二重系においてスキャン間の共有データ
の不一致が生じることはない。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
マイクロプロセッサの１命令毎、あるいはユーザプログ
ラムの１ステップ毎に二重系の同期をとる必要がないた
め、二重化に伴うハードウェア／ソフトウェアの複雑化
および性能低下を防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の、マルチスキャン方式の
二重化されたプログラマブルコントローラのブロック図
である。

【図２】図１のプログラマブルコントローラの高位スキ
ャン割り込み処理の動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ プログラマブルコントローラ ２ 入力部 ３ａ、３ｂ 演算部 ４ａ、４ｂ ハードウェアカウンタ ５ 出力部 ６ 共有メモリ １１〜１８ ステップ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のシーケンス処理をそれぞれ独立し
   た周期と優先順位をもって実行するマルチスキャン方式
   の二重化プログラマブルコントローラであって、 同一のユーザプログラムを実行する二重化された演算部
   と、 二重化された演算部が互いに読み書き可能な共有メモリ
   と、 それぞれの演算部で実行されるスキャン間共有データの
   アクセスによりカウントアップし、該カウント値と予め
   設定されたカウント値が一致したときに一致割り込みを
   発生するハードウェアカウンタを有し、 前記各演算部は、高位スキャンの割り込みで起動された
   場合、自ハードウェアカウンタのカウント値と他ハード
   ウェアカウンタのカウント値を比較し、両カウント値が
   一致していれば高位スキャンを実行し、自ハードウェア
   カウンタのカウント値が他ハードウェアカウンタのカウ
   ント値よりも大きければ、他ハードウェアカウンタのカ
   ウント値が自ハードウェアカウンタのカウント値と等し
   くなるまで待機し、自ハードウェアカウンタのカウント
   値が他ハードウェアカウンタのカウント値よりも小さけ
   れば自ハードウェアカウンタのカウント値が他ハードウ
   ェアカウンタのカウント値と等しくなるまで低位スキャ
   ンを実行し、自ハードウェアカウンタの一致割り込みに
   より高位スキャンを実行するプログラマブルコントロー
   ラ。