JPS63172301A - 多重系コントロ−ラ - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、複数のプログラマブルコントローラで同一制
御対象を周期的に制御する多重系コントローラに関する
。

（従来の技術） 一般に、電力制御や一般産業プラントの制御においては
、特に高信頼性が要求される場合、１つの制御対象に対
して複数のプログラマブルコントローラより成る多重系
コントローラを配設し。

各県のプログラマブルコントローラに所定の周期でそれ
ぞれ同一処理を実行させている。また、各県の処理結果
を照合あるいは各処理結果について多数決判定または中
間値演算等を行なって制御情報を得、その制御情報に雇
づいて所定の制御を行なっている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、上記従来の多重系コントローラにおいては、各
プログラマブルコントローラは、それぞれ独立した自系
のクロックタイミングで動作するため各県の処理動作は
同期していない、このため、各県の出力を多数決論理等
により処理して最終的出力を取り出すには各県での処理
タイミングの遅れを考慮した上で、各県で所定の処理が
確実に完了するように最も遅い系に合わせて出力を取り
出さなければならない、この結果、制御周期が長くなり
、制御精度が低下するという問題があった。

一方、１つの系であるプログラマブルコントローラが故
障すると、その系は自動的に切り離され、他の正常な系
で縮退運転される。その故障系が復旧して、正常系との
並列運転に復帰させるときには、故障系に、正常系のそ
の時点における動作状態を設定して正常系と同一処理を
開始させるように運転者が操作しなければならず、操作
が煩雑になるという問題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑み、処理を高速化できると
共に、故障系を自動復帰させることができる多重系コン
トローラを提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） このため１本発明は各県での動作の基準となるクロック
信号の位相を一致させるクロック同期手段を設ける一方
、各県には、他の正常系に対して一定周期ごとに演算処
理における演算結果を同期データとして送出する同期デ
ータ送出手段と。

他の故障系に対してその故障系が復帰するのに必要な情
報をステータスデータとして送出するステータスデータ
送出手段と、その周期データまたはそのステータスデー
タが受信されるか否かで対応する他系の正常と異常とを
判定する故障系判定手段と、受信する前記ステータスデ
ータに基づいて他系との同一処理に自動的に復帰する多
重系復帰手段とを備えたものである。

（作用） 各県のクロック信号の位相を一致させるので、各県の処
理結果の出力タイミングが一致し、これにより制御周期
を短縮することができる。正常系は、他系から同期デー
タが受信されなくなると、その系を故障系と判定してス
テータスデータを送出するので、その故障系は、ステー
タスデータに基づいて正常系との同一処理に自動的に復
帰できるようになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る多重系コントローラの
ブロック構成図である０図において、この多重系コント
ローラは、プログラマブルコントローラｌａ、ｌｂ、ｌ
ｃの各県により３重化されてなるもので、各系相互間に
はクロック信号を送受するためのクロック同期ライン２
とデータを送受するためのデータ伝送バス３とが配設さ
れている。

各県のプログラマブルコントローラ（以下、単に各県と
略す）ｌａ、ｌｂ、Ｉｃは、各系検知器より種々の検知
情報を順次入力し、その情報に基づいて所定の演算を実
行してその演算結果を出力する。多数決判定部４はその
各演算結果が全て一致しているときは、その内容を出力
する一方、１つの系の演算結果が他の２系と異なるとき
は、多数決判定により他の２系の演算結果を出力す°る
°、この出力された演算結果により制御対象が制御され
る。

以上の構成で、各県１ａ、ｌｂ、ｌｃは、それぞれクロ
ック周期ライン２より他の２系に対して自系の動作タイ
ミングの基準となるクロック信号を送出する一方、他の
２系から各々のクロック信号を受信している。各県１ａ
、ｌｂ、ｌｃに配設されている図示せぬクロック部では
、自系のクロック信号の位相を他の２系のクロック信号
の位相のうち近い方に一致させるように動作する。この
結果、各県のクロック信号は同一位相に調節されるよう
になる。

第２図は各県１ａ、ｌｂ、ｌｃのメインルーチンの処理
手順を示すものである。各県１ａ、ｌｂ、ｌｃは、同一
制御プログラムで動作するが、その制御プログラムには
、各系１ａ、ｌｂ、ｌｃ相互間で所定のデータを一定時
間ごとに交換するタイミングである多重系同期時刻が設
定されている。各県１ａ、ｌｂ、ｌｃが起動されると、
まず、その多重系同期時刻になったかどうかの判定が行
なわれる（処理１１）。各県１ａ、ｌｂ、ｌｃは、同一
制御プログラムで運転されるので、多重系同期時刻は各
県において同時に判定・される（処理１１のＹ）。

次に、各県１ａ、ｌｂ、ｌｃは他の２系の故障監視と故
障系に対する復帰のための後述する多重系監視処理を実
行する（処理１２）０次いで、制御プログラムで適宜決
定される所定の時点で検知対象より検知情報を入力しく
処理１３）、その各検知器に基づいて制御対象を制御す
るに必要な所定の演算を実行する（処理１４）。このと
きの演算結果データは後述する処理１７で使用されるほ
か、多重系監視処理において同期データとして使用され
るので、ここで記憶される。

次の多重系同期時刻になると（処理１５のＹ）、上記処
理１２と同じ多重系監視処理を実行する（処理１６）。

この後、演算結果データを多数決判定部４に出力しく処
理１７）、前記処理１１に戻って、同様の処理を繰り返
す。

上記処理は各県１ａ、ｌｂ、ｌｃにおいて、同一制御プ
ログラムにより実行されるので、多数決判定部４は各県
１ａ、ｌｂ、ｌｃより同時に演算結果データを受信する
ことになる。多数決判定部４は前記したように多数決論
理に従って演算結果データを選択して出力し、これによ
り制御対象が制御される。

第３図は上記処理１２と１６で実行される多重系監視処
理の詳細を示したものである。なお、この処理では各県
１ａ、ｌｂ、ｌｃは、それぞれ他の２系を０系。

■系として処理する。また、この処理において、０系ま
たは１系の故障を検知するが、その場合、各県１ａ、ｌ
ｂ、ｌｃは、故障系が復旧するまで０系あるいはＩ系が
故障であることを記憶している。

第３図において、各県１ａ、ｌｂ、ｌｃはまず処理する
系Ｉ＝０とおく（処理２１）、次に、記憶している故障
系をチェックしく処理２２）、　Ｉ系が故障でない場合
（処理２２の’／）、Ｉ系に対して自系が正常であるこ
とを通知するために、前記処理１４の演算結果データで
ある記憶している同期データをデータ伝送バス３を介し
てＩ系に送出する（処理２３）。次いで、Ｉ＝Ｉ＋１と
して（処理２４）、Ｉ＞１でないとき（処理２５のＮ）
。

上記処理２２へ戻って同様の処理を実行する。また。

この処理において、■系が故障系であると記憶している
場合（処理２２のＮ）、その故障系を、正常動作に復帰
させるに必要な制御パラメータを送出するようにしてい
る６本実施例において、故障系は。

データ入力処理（第２図、処理１３）またはデータ出力
処理（同図、処理１７）より再開するようにしている。

そこで、故障系が正常系と同期して処理を再開できるよ
うにするために、制御プログラムにおける制御シーケン
スの進行状況や次のデータ入力処理あるいはデータ出力
処理を実行すべき時刻などの情報をステータスデータと
して、データ伝送バスよりそのＩ系に対して送出する（
処理２６）。故障系は、復旧したときこのステータスデ
ータを受信して正常系との並列動作に復帰するが、詳細
は後述する。

他の２系に対する以上の処理を終えると（処理２５のＹ
）、再びＩ＝０とおき（処理２７）、■系からのデータ
を受信する。各県１ａ、ｌｂ、ｌｃが正常であれば同一
処理を実行しているので、上記処理２３で送出した同期
データあるいは処理２６で送出したステータスデータが
他の系で受信されることになる。

ここで、１系より同期データあるいはステータスデータ
を受信した場合（処理２８のＹ）、その１系は正常と判
断してそのことを記憶しておく（処理２９）。

次に、Ｉ＝Ｉ＋ＩＬ、（処理３０）、　Ｉ＞１でなけれ
ば（処理３１のＮ）１次系について同様に判断する。

処理２８において、上記所定のデータが受信されるかど
うか一定時間待機するが（処理２８のＮより処理３２の
Ｎを経由して処理２８へ）、その時間内に受信できない
とき（処理３２のＹ）、１系を故障と判断してそのこと
を記憶する（処理３３）。

各県１ａ、　ｌｂ、　ｌｃは、この多重監視処理におい
て。

このように故障系を判別する一方、故障系に対して正常
動作に復帰するためのステータスデータを送出する。

ここで、いずれかの系が故障し、その処理が停止した場
合、多数決判定部４にはこの故障系からは演算結果デー
タは出力されないが、他の２系からは同一演算結果デー
タが出力されるので、そのデータが選択されて所定の制
御は正常に実行される。

このような故障時には、故障系は上記のように正常系に
より判別されるので、運転員は故障系の修復作業を行な
う。これにより、故障が復旧して再起動された系は、多
重系復帰処理を実行する（第２図処理１８）。

第４図は、この多重系復帰処理１８の詳細を示すもので
、起動径制御プログラムで設定されている多重系同期時
刻になると（処理４１のＹ）、他の系からのシステムス
テータスデータを受信する。前記したように多重系監視
処理により正常系からはシステムステータスデータが送
出されるので、これを受信すると（処理４２のＹ）、所
定の内部メモリエリアに取り込む（処理４３）。同時に
、送信を受けたその系を正常と判定して記憶する。この
場合、他の系が２系あるので両系よりそれらのデータを
受信したときは両系とも正常と判定して記憶する（処理
４４）。

一方、他系よりシステムステータスデータが受信されず
（処理４２のＮ）、一定時間経過した場合（処理４５の
Ｙ）、他系を故障と判定する（処理４６）。

システムステータスデータは、前記したように制御プロ
グラムにおける制御シーケンスの進行状況や次のデータ
入力処理あるいはデータ出力処理を実行すべき時刻など
、故障系が復帰するに必要な制御パラメータを示してい
る。復旧した系は。

そのシステムステータスデータにより１次に実行すべき
処理を判別して正常系と同一処理に入る（第２図処理１
９のＹより処理１３、または処理１９のＮより処理１７
）。

一方、第４図に多重系復帰処理として説明したが、本シ
ステムの運転開始時においては、各基を順次起動操作す
ることになり、最初に起動された系は同図に示した処理
を実行する。すなわち、この場合他の２系は停止してい
るため、システムステータスデータは受信されないので
（処理４２のＮより処理４５のＹ）、他の２系を故障と
判定する（処理４６）。そして、第２図で示す処理を開
始するので、その系は、他の２系に対してシステムステ
ータスデータを送出することになる。他の２系は順次起
動されるが、このときそのシステムステータスデータを
受信して、上記と同様に最初に起動された系に従った並
列動作に入ることができる。

以上のように本実施例では、各基１ａ、ｌｂ、ｌｃのク
ロック信号の位相を一致させて同一タイミングで動作で
きるようにする一方、所定の周期で演算結果データを交
換して故障系を判定すると共に、故障系に対しては並列
動作再開のためのシステムステータスデータを送出する
多重系監視処理を実行している。このように、クロック
信号を一致させて同一処理を実行するので各基は演算結
果データを同時に出力することができる。これにより、
従来のように各基のデータが揃うまで一定時間待つ必要
なくなるため、制御周期を短縮でき、高速処理が可能に
なる。また、故障系は復旧したとき、正常系からシステ
ムステータスデータを受信することにより、正常系の所
定動作に自動的に復帰することができる。これにより、
運転貝は故障系に正常系の運転状態を設定して再起動さ
せるという面倒な操作が不要になる。

なお、上記実施例では多数決判定部４を独立に配設した
が、正常系は他の正常系から同期データとして演算結果
を入力しているので、多数決判定を各正常系で行ない、
各基から出力を取り出すこともできる。また、上記実施
例のように多数決判定部をプログラマブルコントローラ
とは別に設ける場合、同期データは他系の動作をチェッ
クするためだけのものなので、演算結果データでなく他
の一定データや常にステータスデータを送受するように
しても同様に処理できる。

また１本実施例では３重化したプログラマブルコントロ
ーラの例を説明したが、これ以上に多重化する場合にも
本発明は同様に適用できることは当然である。また、各
基の演算結果は多数決判定するようにしたが、低値優先
、高値優先、あるいは各演算結果の平均値を出力したり
するようにしてもよい。そうすることにより１本発明は
２重化の場合にも適用できるようになる。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、各基のクロック信号の位
相を一致させるようにしたので、各基は同一タイミング
で演算結果を出力することができ、従来のように各基の
演算結果が揃うまで待つ必要がなくなり、制御周期を短
縮して処理を高速化することができるようになる。また
、各県は他系から同期データまたはステータスデータを
受信したときその系を正常と判定し、正常系には自系よ
り同期データを、また異常系にはステータスデータを送
出する一方、故障系は受信したステータスデータに基づ
いて正常系との並列運転に復帰するようにしたので、故
障が復旧した系に対して運転員が運転条件を設定する面
倒な操作を行なうことなく、自動的に並列運転に復帰で
きるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る多重系コントローラの
システム構成図、第２図は各プログラマブルコントロー
ラのメインルーチンの動作を示すフローチャート、第３
図は各プログラマブルコントローラの多重系監視処理を
示すフローチャート、第４図は各プログラマブルコント
ローラの多重系復帰処理を示すフローチャートである。 ｌａ、ｌｂ、ｌｃ・・・プログラマブルコントローラ、
２・・・クロック同期ライン、３・・・データ伝送バス
、４・・・多数決判定部。 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. クロックに同期して動作する多重化された複数のコント
   ローラにより制御対象を制御する多重系コントローラに
   おいて、各コントローラ間には、クロックを交換する同
   期ラインと、データを交換するデータ伝送バスを設ける
   一方、各コントローラ内部には、前記同期ラインを介し
   て受信するクロックに自己のクロックを同期化させるク
   ロック同期化手段と、前記データ伝送バスを介して受信
   するデータにより故障コントローラを検出してその故障
   コントローラに故障復旧時正常動作に自動復帰させるに
   必要なシステムステータスデータを送信する手段を設け
   たことを特徴とする多重系コントローラ。