JPS5868103A

JPS5868103A - 冗長化分散形制御装置

Info

Publication number: JPS5868103A
Application number: JP16613481A
Authority: JP
Inventors: Ichiu Watanabe; 渡辺　一宇; Shigeru Yamamoto; 茂山本; Yutaka Wakasa; 若狭　裕; Toshio Ogawa; 敏夫小川; Shinichi Takigishi; 滝岸　真一
Original assignee: Yokogawa Electric Corp; Yokogawa Hokushin Electric Corp; Yokogawa Electric Works Ltd
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1981-10-17
Filing date: 1981-10-17
Publication date: 1983-04-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、分散形制釧装置の改良に関するものである。

さらに詳しくは、分散配置された各制御ステーションを
冗長化した高信頼性の分散堰制御装置に関するものであ
る。

分散堰制御装置は、インテリジェンスを有する１ｎｉｉ
の制御ステ−ン日ンを制御対象の各所に分散配置して通
信線で結び、各制御ステーションにそれぞれの区域を分
担制御させるようにしたものでちる。このような装置は
危険分散形の制御装置であり、ンステムとしての信頼性
は高いが、個々の制御ステーションについては、分散形
だからといって信頼性が高まったことにはならない。そ
こで、個々の制御ステーションごとに高信頼性が要求さ
れるときは、個々の制御ステーションの冗長化が必要に
なる。

冗長化の手法としては、経済性の見地から、所定の複数
の制餌１スデーゾヨンに対して１つの待機用のｆｔｔ制
御ステー１５ンを設け、実働側の制御ステーンヨンのど
れか１つが故障したとき、待機側の制御ステーシロンで
バックアップするようにした、いわゆるｎ＋１冗長化が
採用される。その場合、バックア、ブ時およびバ、クア
、ブアワ時の制御の引継ぎを円滑にするために、入出力
信号と制御用のデータベースを、実働側の制御ステーシ
ョンと待橙側の制御ステーションとの間に継承させるこ
とが必要になる。

制御ステーションについてｎ＋ｌ冗長冗長行った分散形
ｉｌＩ制御装置の従来例としては、各制御ステージ日ン
のプロセス入出力信号線を実働側の制御ステーションと
待機側の制御ステーションとの間で切換接続をする手段
と、制御用のデータベースを、実働側の制御ステーショ
ンと待機側の制御ステーションの間で授受するための専
用の接続手段を設けたものがある。このような従来例に
おいては、多数の入出力信号線の切換えが必要になるの
で、切破手段は錯綜し、たものとなって信頼性が低下す
る欠点があり、また、待機側の制御ステーションは、実
働側の制御ステーションの入出力部と同一のものをすべ
て持っていなければならないので、経済的でない。ある
いは、逆に、実働側の制御ステージＩｌ／の持ちうる入
出力部は、待機側の制御（３）ステーションの入出力部によって限定される。・また、
冗長化関係にあるｙｌ＋ｉ個の制御ステーション間に、
データベース授受用の専用の接続線が必要になるのも不
経済である。

本発明の目的は、冗長化関係にあるＴｌ＋１個の制御機
構の間において、制御引継ぎ時のプロセス入出力線の切
換えを必要とせず、かつデータベース授受用の専用の接
続線が不要な冗長化分散形制御装置を提供することにあ
る。

本発明は、複数の制御ステーションを通信線で結んでな
る分散形に＋ｌ＋御装置において、各制御ステーシコン
として、それぞれインテリジェンスと人出力部を持つ複
数のプロセス１ｌｉｌｌ　傷１ユニットを内部通信線で
１妾続してグループ化したものを用い、各グループごと
に冗長ユニットを内部通信線に接続＼し、１つのプロセス制（、ｉｌｌユニ、トのバックフッ
１時には、冗長ユニ、トが、プロセス１ｌｉｌｌ　（ａ
ｌｌユニ、トのインテリジェンスの代わりに、その人出
力ｍｌ（を駆使してプロセス制呻を行うようにするとと
もに、プロセス１ｌｉｌＪ御ユニ、トと冗長ユニ、トの
間のデーｔ　Ａ　）タベースの授受は、グループの内部通信線を通じて行う
ようにしたものである。

以下、図面によって本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明が適用される分散形制御装置の概念的
構成図である。第１図において、１１〜１には制御ステ
ーションであって、それぞれインテリジェンスを有し制
御対象の各部を分担して制御するものである。２１〜２
ｍはマスタステーションでありて、オペレータまたは上
位ｔｔＸ機による・／ステム全体の監視・操作用として
設けられる。きは通信線路であって、制御ステーシコン
１１〜’にとマスクステーション２１〜２ｍを接紐し、
分散形制御装置を形成するものである。

制御ステーション１．（ｉ＝１〜ｋ）の詳細表構成を第
２図に示す、、第２図において、４□〜４ｎはプロセス
制御ユニット、５はクラスタ制御ユニット、６は冗長ユ
ニット、７は内部通信線である。プロセス制御ユニット
４１〜４ｎとクラスタ制御ユニ、ト５ど冗長ユニ、トロ
は２、内部通信線７によって相互接続され、１つの制御
ステーションを構成する０（Ｑ）このような制御ステーシヨンをその形態に因んでクラス
タ（房）と呼ぶ。各クラスタは、クラスタ制御ユニット
５を通じて通信線路３に接続される。

プロセス制御ユニット４１〜４ｎ、クラスタ制御ユニッ
ト５および冗長ユニット６はいずれもインテリジェンス
を持っており、例えば、第５図、第４図および第５図の
ようにそれぞれ構成される。

第５図において、プロセス制御ユニ、ト４Ｊ（ｊ＝１〜
ｎ）は、内部通信匍１　（ｉ！ｌｌ器ＮＣｈ−と、ブロ
モ、すＮＰＵと、メモリＮＭＵと、入出力器Ｉ１０を持
っている。これらの合コンポーネントはデータバスＤＢ
Ｓによって相互に接続されて、インテリジェントなプロ
セス制御ユニ、トを形成している。プロセッサＮＰＵと
メモリＮＩ、（Ｕがインテリジェンスの中枢をなす。入
出力器Ｉ１０には、谷イ虫のプロセス人出力信号が、そ
れぞれの信号線（凹陥）を通じて授受される。人出力デ
ータはメモリＮＭｔｌに記憶され、ブロモ、すＮＰＵに
よって、プロセスｈ」１［御用のデータ処理がなされる
Ｏデータ処理に際しては、メモリＮＭＵ中のデータベー
スが用いられ、このユニ。

トが４１１当しているプロセスに適したデータ処理が行
われる。

内部通信制御器ＮＣｋｌは、内部通信線７に対する通信
を制御するとともに、ダイレクト・メモリアクセス（Ｄ
ＭＡ）によってメモリＮＭＵと入出力器Ｉ１０にアクセ
スする機能を持っている゛。このような機能は、通信制
御器ＮＣＭに内蔵されたマイクロプログラムによって実
現される。

第４図のクラスタ制御ユニ、１・５も、同様な内部通信
制ｆ！ｔＩ器ＮＣＭ　、プロセ、すＮＰＵ　、およびメ
モリＮＭＵを持りており、さらにその他に外部通信制御
器ＦＣＡを持っている。外部制御器ＦＣＡもＤｉ、ＩＡ
機能を持つものである。これらの各コンポーネントもデ
ータバスＤＢＳによって相互接続されて、インテリジエ
〉・ト寿クラスタ制御ユニットを形成している。このク
ラスタ制御ユニット５は、そのインテリジェンスによっ
て、クラスタ内の各ユニ、トの動作をホ１［御する。制
御の種類は、大別して２種あり、１つは、マスタステー
ション２１〜２ｍから通信線路３を通じて与えられる指
令に基づいて、りｔ　　７　　Ｉラスク内の各ユニ、ｌ−を制御することであり、もう１
つは、プロセス制御ユニット４ｊから通信される故障報
知信号に基づいて、冗長ユニ、トロに故障したプロセス
１ｉｌｌ　御ユニット４ｊのバックアップを行わせるこ
とである。故障報知信号は現実的にはレディ信号の消滅
である。これらの制御は、いずれも内部通信線７を利用
した通信によって行われる。その場合、プロセッサＮＰ
Ｕは、制御用のデータ処理を行い、内部通４８制御器Ｎ
ＣＪは、内部通信線７に対する通信を制御し、外部通信
制御器ＦＣＡは外部通信制御器に対する通信を制御する
。

ｊｄ　５図の冗長ユニ、トロも、同様な内部通信制御器
ＮＣ１１１とプロセッサＮＰＵとメモリＮＭＵを持って
おり、さらにその他にアップロードメモリＮＩＪＵＵを
持っている。これら谷コンポーネントもデータバスＤＢ
Ｓによって相互接続されて、インテリジェントな冗長ユ
ニ、トロを形成している。この冗長ユニ、トロは、その
インテリジェンスにより、クラスタ内の全プロセス制御
ユニ２１・４１〜４ｎのデータベースを、）ｉｈ信を介
して周期的に読出してアップ（ＩノロートメモリＮＭＵＵに記憶しており、これによって、
各プロセス制御ユニット４ｊの最新のデータベースが常
にアップロードメモリＮＭＵＵに存在するようになって
いる。データベースの収集は、冗長ユニット６と各プロ
セス制御ユニ、ト４ｊにおける内部通信制御器ＮＣＭの
ＤＭＡ機能によって行われる。データベースの収集時の
冗長ユニット６の挙動を、クラスタ制御ユニット５によ
って監視することにより、待機状態における冗長ユニッ
ト６の健全性が確認できる。したがって、バックアップ
は健全性が保証された冗長ユニットで行える。

冗長ユニ、トロは、クラスタ制御ユニット５からの指令
に従って、プロセスｆｉｌｌ　御ユニ７）４１〜４ｎの
うちの１つ４ｊｏのバックアップを行う。バックアッフ
ハ、冗長ユニット６のインテリジェンスが、通信を介し
て、プロセス制御ユニット４ｊｏの入出力器Ｉ１０を駆
使することによって行う。すなわち、冗長ユニット乙の
インテリジェンスが、プロセス制御器ニット４．のイン
テリジェンスにとって代、］０わった形でバックアップを行う。プロセス制御器（８）ニット４ｊｏは、ＤＭＡ機能を有する内部通信制御器Ｎ
ＣＭを持っているので、そのような入出力器Ｉ１０の駆
使が可能となる。すなわち、入出力器Ｉ１０の信号綜の
切換えを全く必要とせずに、バックアップが行える。こ
のため、冗長ユニット６はプロセス制御ユニット４ｊｏ
の入出力器Ｉ１０と同一のものを持つ必要がなく、シた
がってプロセス制御ユニット４ｊｏは自己にとって必要
な入出力器Ｉ１０を自由に持つことを妨げられない。

バックアップ用のデータ処理は、入出力器Ｉ１０のデー
タと、アンブロードメモリＮＭＵＵに収集されているプ
ロセス制御ユニ、ト４ｊのデータベースに従って行われ
る。バックアップ中は、そのプロセス制御ユニ、　）　
４．ｊｏ以外に対するデータベースの収集が周期的に行
われる。データベースの収集は、クラスタの内部制御用
の内部通信線７を共用して通信によって行われるので、
専用の接続線ｉ１不要となるＬまたデータベースは、プ
ロセス制御ユニット４１ｏが正牝な間に周期的に読出し
ておいたものであるから、データベースの正常性は保証
されている。したがって、故障したプロセス制御ユニッ
ト４ｊｏから、異常なデータベースを引継いで、バック
アップそのも異常になるという、いわゆる共倒れ現象は
容易に防止される。

バックアップ中に、プロセス１ｈｌｌ　’１ｉｔ１ユニ
ット４Ｊ。

の故障したインテリジェンスの修理あるいは交換が行わ
れる。修理あるいは交換により正常々機能を回復したイ
ンテリジェンスは、限能回復信号（Ｖディ信号）を発生
する。この信号が通信されると、クラスタ制御ユニット
は、プロセス制御ユニット４，１ｏのインテリジェンス
の機能回徨を認識し、自動的にちるいはオペレータの手
動操作に従って、冗長ユニット６にバックアップの解除
を指令する。

この指令に従って、冗長ユニット６は、アップロードメ
モリＮＭＵＵ中のプロセス制御ユニット４Ｏ用のデータベースを、通信を介してプロセス制御−＝・
ト４：、ｏのメモリ　ＮＭＵのデータベーー領域に移し
かえ、次いで、そのインテリジェンスを起動してパ、ク
ア、ブから抜けだす。

第６図に、本発明の他の実施例を示す。この実施例は、
クラスタの内外の通信系を冗長化し、信頼性をさらに高
めだものである。すなわち、外部通信線路は３□、３゜
の２系統設けられ、内部通信線も７□、７２の２系統設
けられ、かつ、これらに対応して、クラスタ制御ユニ、
ト５には、外部通信制御器ＦＣＡと内部通信制御器ＮＣ
Ｍがいずれも２系統ずつ設けられ、プロセス制御ユニッ
ト４□〜４ｎと冗長ユニット６には、内部通信制御器Ｎ
ＣＭが２系統設けられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明が適用される分散形制御装置の概念的
構成図、第２図は、本発明実施例の概念的構成図、第３図、第４
図および第５図は、それぞれ第２図の一部の詳細構成図
、第６図は、本発明の他の実施例の概念的構成図である。１１〜’ｋ・・・制ｆＩＩＩ＋ステーション、２１〜２
ｍ・・・マスクステーション、５・・・通信線路、４１
〜４ｎ・・・プロセス制４　ユニット、５・・・クラス
タ制御ユニット、６・・・冗（１１）（１２）オ１図オ　２　図ズ　３　閏第４　Ｚオ　５　Ｚオ　　２　　口

Claims

【特許請求の範囲】

複数の制御ステーションを通信線で結んでなる分散堰制
御装置において、各制御ステーションとして、それぞれ
インテリジェンスと入出力部を持つ複蚊のプロセス制御
ユニットを内部通信線で接続してグループ化したものを
用い、各グループごとに冗長ユニットを内部通信線に接
続し、１つのプロセス制御ユニットのバックア、プ時に
は、冗長ユニットがそのプロセス制御ユニットのインテ
リジェンスの代わりにその入出力部を駆使してプロセス
制御を行うようにするとともに、各プロセス１ｉＩｌＩ
　Ｃ４ユニットと冗長ユニットの間のデータベースの授
受は、グループの内部通信線を通じて行うようにしたこ
とを特徴とする冗長化分散形制御装的°。