JP2007334724A - Process with message bus and control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リアルタイム性を損なうことなく、効率的な処理を行うことができるプロセスおよびこのプロセスを用いた制御システムに関するものである。 The present invention relates to a process capable of performing efficient processing without impairing real-time performance, and a control system using this process.
制御システムでは、本来の制御動作だけでなく、データ収集やデータ解析、機器管理などを行うの多くの機能ブロックが並行して実行されている。これらの機能ブロックのそれぞれは単一のアプリケーションとして構築され、アプリケーション間の連携が必要な場合は、アプリケーション間通信を行って、相互に情報を交換しながら処理を実行する。 In the control system, not only the original control operation but also many functional blocks for performing data collection, data analysis, device management and the like are executed in parallel. Each of these functional blocks is constructed as a single application. When cooperation between applications is necessary, communication between applications is performed, and processing is performed while exchanging information with each other.
図5に、このような制御システムの概要図を示す。図5において、11〜15はそれぞれアプリケーションであり、機能ブロックとして動作している。例えば、アプリケーション11は制御動作を実行し、アプリケーション12はデータ収集、アプリケーション13はデータ解析を行う。各アプリケーションは別プロセスとして動作している。
FIG. 5 shows a schematic diagram of such a control system. In FIG. 5,
与えられた目的を達成するためには、各アプリケーションは連携して動作しなければならない。そのため、アプリケーション11〜15間で通信を行って情報を交換し、連携して動作するようにしている。
しかしながら、各アプリケーションを別プロセスとして実行するためには、これらのアプリケーションにリソースを配分しなければならない。しかし、アプリケーションの数が多くなると、各アプリケーションに十分なリソースを配分することが難しくなり、結果としてアプリケーションのパフォーマンスを十分に引き出すことが難しくなるという課題があった。 However, in order to execute each application as a separate process, resources must be allocated to these applications. However, when the number of applications increases, it becomes difficult to allocate sufficient resources to each application, and as a result, there is a problem that it is difficult to sufficiently extract the performance of the application.
また、各アプリケーションを組み合わせた場合の動作を検証しなければならないが、アプリケーションの数が多くなると組合せの数が膨大になり、全てを網羅した検証を行うことが困難になるという課題もあった。 In addition, it is necessary to verify the operation when the applications are combined. However, when the number of applications increases, the number of combinations becomes enormous, and there is a problem that it is difficult to verify all of them.
また、統一したシステム構築法がないために、ライブラリの活用やモジュールの再利用が行われ難くなって開発効率が低下してしまうという課題もあった。 In addition, since there is no unified system construction method, it is difficult to use libraries and reuse modules, resulting in a reduction in development efficiency.
また、アプリケーション間通信もアプリケーション毎に規定しなければならないために通信手法を統一することが難しくなり、また通信の負荷が増大して、制御システムに求められるリアルタイム性が損なわれるという課題もあった。 In addition, since communication between applications must be specified for each application, it is difficult to unify communication methods, and there is a problem that the real-time property required for the control system is impaired due to an increase in communication load. .
さらに、制御システムが複数のプロセスに分かれているので、トランザクションやログの管理が複雑になり、またシステム管理が難しくなってしまうという課題もあった。 Furthermore, since the control system is divided into a plurality of processes, the management of transactions and logs becomes complicated, and the system management becomes difficult.
従って本発明の目的は、機能ブロックをコンポーネントとして構築し、これらのコンポーネントをメッセージバスで接続した単位を1つのプロセスとすることにより、リアルタイム性を損なうことがないメッセージバスを有するプロセス、およびこのプロセスを用いた制御システムを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a process having a message bus that does not impair the real-time property by constructing a functional block as a component and connecting the components by a message bus as one process, and this process It is to provide a control system using the.
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、
送信先の宛先情報および送信元の情報が添付されたメッセージを伝達するメッセージバスと、
所定の機能を有し、前記メッセージバスを介して情報を交換するコンポーネントと、
前記コンポーネントの情報が登録され、問い合わせに応じてこの登録された情報を前記メッセージバスを介して問い合わせ元に送信する名前サービスコンポーネントと、
前記メッセージバスを介して前記コンポーネントと情報を交換し、外部との通信を仲介する通信コンポーネントと、
を具備したものである。リアルタイム性を確保できる。
In order to achieve such a problem, the invention according to
A message bus that conveys a message with destination information and destination information attached;
A component having a predetermined function and exchanging information via the message bus;
Information of the component is registered, and a name service component that transmits the registered information to the inquiry source via the message bus in response to an inquiry;
A communication component that exchanges information with the component via the message bus and mediates communication with the outside;
Is provided. Real-time performance can be secured.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、
前記メッセージは非同期メッセージであることを特徴としたものである。通信のパフォーマンスが向上する。
The invention according to claim 2 is the invention according to
The message is an asynchronous message. Communication performance is improved.
請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明において、
前記メッセージは同期メッセージであり、この同期メッセージを受け取ったコンポーネントは返信メッセージを送信し、前記同期メッセージを送信したコンポーネントは、この返信メッセージを受け取るまで処理を中断するようにしたものである。相手側が受け取ったことを確認できるので、確実に通信できる。
The invention according to claim 3 is the invention according to
The message is a synchronous message, and the component that has received the synchronous message transmits a reply message, and the component that has transmitted the synchronous message suspends processing until the reply message is received. Because the other party can confirm that it has been received, it can communicate reliably.
請求項4記載の発明は、請求項1乃至請求項3いずれかに記載の発明において、
システムの一部として常駐し、ネットワークを通じたサービスを一元管理するラッパを用いて、既存のパッケージを取り込むようにしたものである。既存のパッケージを活用できる。
The invention according to claim 4 is the invention according to any one of
It uses a wrapper that resides as part of the system and centrally manages services over the network, and incorporates existing packages. Existing packages can be used.
請求項5記載の発明は、請求項1乃至請求項4いずれかに記載の発明において、
前記通信コンポーネントは、SOAP(Simple Object Access Protocol)を用いて外部と通信するようにしたものである。Webサービスを活用できる。
The invention according to claim 5 is the invention according to any one of
The communication component communicates with the outside using SOAP (Simple Object Access Protocol). Web services can be used.
請求項6記載の発明は、請求項1乃至請求項5いずれかに記載の発明において、
前記メッセージバスはトランザクション処理および/またはログ処理の管理を行うようにしたものである。これらの処理が簡単にできる。
The invention according to claim 6 is the invention according to any one of
The message bus manages transaction processing and / or log processing. These processes can be easily performed.
請求項7記載の発明は、請求項1乃至請求項6いずれかに記載の発明において、
前記通信コンポーネントを複数個具備したものである。複数の通信方式に対応できる。
The invention according to claim 7 is the invention according to any one of
A plurality of communication components are provided. It can support multiple communication methods.
請求項8記載の発明は、
制御システムに前記プロセスを少なくとも1つ内蔵するようにしたものである。リアルタイム性が重要視される制御システムに用いて好適である。
The invention described in claim 8
At least one of the processes is built in the control system. It is suitable for use in control systems where real-time performance is important.
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
請求項1,2、3、4、5、6および7の発明によれば、所定の機能を有するコンポーネント、名前サービスコンポーネント、通信コンポーネントがメッセージバスを介して通信を行うと共に、外部への通信は通信コンポーネントを介して行うようにした。また、制御システムに適用するようにした。
As is apparent from the above description, the present invention has the following effects.
According to the first, second, third, fourth, fifth, sixth and seventh aspects, the component having a predetermined function, the name service component, and the communication component communicate via the message bus, and communication to the outside is performed. It was done via the communication component. It was also applied to the control system.
コンポーネントとメッセージバス間のインターフェイスが単純になるので、パフォーマンスが向上し、リアルタイム性能を確保することができるという効果がある。また、ラッパを作成することにより、容易に既存のライブラリやアプリケーションをメッセージバスに接続することができるという効果もある。 Since the interface between the component and the message bus is simplified, there is an effect that performance is improved and real-time performance can be secured. Further, by creating a wrapper, there is an effect that an existing library or application can be easily connected to the message bus.
また、コンポーネントとメッセージバス間のインターフェイスが簡単になり、かつメッセージバスとのインターフェイス機能、ログ機能などを共通化することができるので、開発効率が向上するという効果もある。また、コンポーネントが同じインターフェイスを有しているので、コンポーネントへのリソース配分、状況把握、動的なコンポーネントの追加・削除などの管理が簡単になるという効果もある。 In addition, the interface between the component and the message bus can be simplified, and the interface function with the message bus, the log function, and the like can be shared, so that the development efficiency can be improved. In addition, since the components have the same interface, there is an effect that management such as resource allocation to the components, grasping of the situation, and dynamic addition / deletion of components is simplified.
さらに、コンポーネント間の全ての通信がメッセージバスを通過するので、トランザクション処理やログ処理が簡単にできるという効果もある。 Further, since all communication between components passes through the message bus, there is an effect that transaction processing and log processing can be easily performed.
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明に係るメッセージバスを有するプロセスの一実施例を示す構成図である。図1において、20はプロセスであり、コンポーネント21〜24、名前サービスコンポーネント25、通信コンポーネント26、メッセージバス27で構成される。コンポーネント21〜24、名前サービスコンポーネント25、通信コンポーネント26はそれぞれメッセージバス27に接続するためのインターフェイスを内蔵している。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a process having a message bus according to the present invention. In FIG. 1,
30はプロセスであり、コンポーネント31〜34、名前サービスコンポーネント35、通信コンポーネント36、メッセージバス37で構成される。コンポーネント31〜34、名前サービスコンポーネント35、通信コンポーネント36はそれぞれメッセージバス37に接続するためのインターフェイスを内蔵している。
A
40は通信バスであり、通信コンポーネント26と36に接続される。プロセス20と30は、この通信バス40を介して情報を交換する。また、この通信バス40を介して図示しない他のシステムやアプリケーションと情報を交換する。なお、この実施例では2つのプロセス20、30を通信バス40で接続しているが、3つ以上のプロセスを接続することもできる。また、各プロセスに内蔵するコンポーネントの数は、任意に選択することができる。
A
コンポーネント21〜24は所定の機能を実現するためのソフトウエアモジュールである。これらのコンポーネント21〜24が実現する機能は任意に選択できるが、コンポーネント同士の依存性ができるだけ少なくなるように、各コンポーネントが実現する機能を切り分ける。
The
コンポーネント21〜24、名前サービスコンポーネント25、通信コンポーネント26は、メッセージバス27を介してメッセージを交換する。これらのコンポーネントは、メッセージ27を介して全ての情報交換を行う。メッセージバス27は受け渡す情報をDTO(Data Transfer Object)にまとめて交換する。そのため、異なるマシン上に分散配置されているオブジェクト間でデータをやりとりするORB(Object Request Broker)とは異なり、そのインターフェイスはシンプルかつ単一なものになる。なお、メッセージバス27はソフトウエア的なバスであり、必ずしもハードウエア的な通信路を有していない。
The
メッセージバス27上を流れるメッセージには同期メッセージと非同期メッセージがある。また、送信するコンテンツに発信元と宛先を追加し、同期メッセージ/非同期メッセージ/同期メッセージの返信を区別するための設定を行う。コンテンツはXML(eXtensible Markup Language)で記述してもよいが、バイナリデータとすることもできる。
The message flowing on the
名前サービスコンポーネント25は、コンポーネントの名前解決を行うためのコンポーネントである。あるコンポーネントが同じプロセス内の他のコンポーネントと情報の交換を行う場合、相手側コンポーネントに関する情報を知る必要があるが、この情報を提供するコンポーネントである。
The
通信コンポーネント26は、他のプロセスと通信を行うためのコンポーネントである。コンポーネント21〜24が他のプロセスと情報交換する必要が生じたときは、この通信コンポーネントを介して行う。そのため、コンポーネント21〜24はプロセス20の外部に対応する通信モジュールを内蔵しなくても、宛先を変えるだけで他のプロセスのコンポーネントと通信することができる。
The
通信コンポーネント26は複数個用いることができる。これらの複数の通信コンポーネントをSOAP(Simple Object Access Protocol)やCOBRA(Common Object Request Broker Architecture)等のプロトコルに対応させることにより、様々な通信をサポートすることができる。
A plurality of
プロセス30は、コンポーネント31〜34で実現する機能は異なるが、プロセス20と同じ構成を有している。すなわち、コンポーネント31〜34、名前サービスコンポーネント35、通信コンポーネント36は、DTOを用いたメッセージバス37を介して情報交換を行い、名前サービスコンポーネント35で名前解決を行う。また、他のプロセスと情報交換する必要が生じたときは、通信コンポーネント36を介して行う。
The
メッセージバス27、37では情報交換の際に通信が行われないので、通信遅延やネットワークの障害などに起因する遅延が発生しない。また、個々のコンポーネントのリアルタイム性がそのままプロセスのリアルタイム性として換算することができるので、プロセスのリアルタイム性を高く保つことができる。
Since
また、全てのコンポーネント間通信はメッセージバスを通るので、メッセージバスでトランザクション処理やログ処理の管理を行うことができる。 Further, since all inter-component communication passes through the message bus, transaction processing and log processing can be managed by the message bus.
図2に、コンポーネントをメッセージバスに接続する手順を示す。なお、プロセス20について説明するが、プロセス30でも同じである。図2において、工程(P2−1)で名前サービスコンポーネント25に接続するコンポーネントを登録する。登録処理の終了後、工程(P2−2)でこの名前サービスコンポーネント25からメッセージバス27の参照を受け取る。そして、工程(P2−3)で、メッセージバス27の参照に対して、接続するコンポーネントのメッセージハンドラを登録する。これにより、コンポーネントはメッセージバス27を用いてメッセージを配信することができる。
FIG. 2 shows a procedure for connecting components to the message bus. Although the
コンポーネントの接続はプロセスの起動時だけでなく、実行中であっても動的に接続することができる。また、既存のライブラリやアプリケーションをメッセージバス27に接続するときは、ラッパ(wrapper)を用いる。ラッパはシステムの一部として常駐し、ネットワークを通じたサービスを一元管理するソフトウエアである。メッセージバス27へのインターフェイスは単一なので、ラッパを作成することは簡単である。
Components can be connected dynamically not only at process startup but also during execution. In addition, when an existing library or application is connected to the
図3に、コンポーネントをメッセージバスから切り離す手順を示す。なお、プロセス20について説明するが、プロセス30でも同じである。図3において、工程(P3−1)で、削除するコンポーネントについて、名前サービスコンポーネント25の登録を削除する。そして、工程(P3−2)で同じコンポーネントについて、メッセージバス27への登録を削除する。
FIG. 3 shows a procedure for disconnecting components from the message bus. Although the
次に、工程(P3−3)で、配信されていないメッセージの中で、削除したコンポーネント宛のメッセージがあるとそれを削除し、送信元にエラーメッセージを送信する。そして、工程(P3−4)で、削除したコンポーネントからの返信を待っているコンポーネントを探し、このコンポーネントにエラーメッセージを送信する。これによって、コンポーネントは安全にメッセージバス27から切り離される。
Next, in step (P3-3), if there is a message addressed to the deleted component among the messages that have not been distributed, it is deleted and an error message is transmitted to the transmission source. In step (P3-4), a component waiting for a reply from the deleted component is searched for, and an error message is transmitted to this component. This ensures that the component is safely disconnected from the
図4に、コンポーネント間でメッセージをやりとりする手順を示す。なお、プロセス20について説明するが、プロセス30でも同じである。図4において、工程(P4−1)で、送信するコンポーネントは送信したいコンポーネントの宛先情報を名前サービスコンポーネントから取得する。そして、工程(P4−2)で、メッセージを作成して、取得した宛先情報をこのメッセージの宛先に、自身の宛先情報を送信元にセットする。
FIG. 4 shows a procedure for exchanging messages between components. Although the
次に、工程(P4−3)でメッセージのコンテンツ(本体部分)を作成し、工程(P4−4)で作成したメッセージをメッセージバス27に送信する。メッセージバス27は、工程(P4−5)でメッセージの宛先を参照して、宛先コンポーネントのメッセージハンドラにこのメッセージを配信する。
Next, message content (main body part) is created in step (P4-3), and the message created in step (P4-4) is transmitted to the
なお、メッセージのやりとりは同期型、非同期型のどちらでも行うことができるが、同期型の場合は、送信元コンポーネントがメッセージバス27にメッセージを送信すると、返信メッセージが到着するまで送信元コンポーネントの処理がブロックされる。送信先コンポーネントが返信メッセージを作成してメッセージバス27に送信し、メッセージバス27がこの返信メッセージを送信元コンポーネントに配信すると、ブロックされていた処理が再開される。
Messages can be exchanged either synchronously or asynchronously. In the synchronous type, when the transmission source component sends a message to the
なお、制御システムでは制御データを保存するデータベースや解析を行うパッケージが個々に存在する。通常はこれらのデータベースやパッケージはそれぞれ別プロセスとして動作しているが、これらのデータベースやパッケージをコンポーネント化することにより、同一プロセスに取り込むことができる。また、ラッパを用いることにより、既存のパッケージをプロセスに取り込むこともできる。そのため、パフォーマンスを十分引き出すことができ、且つリアルタイム性を確保することができる。 In the control system, there are individual databases for storing control data and packages for performing analysis. Normally, these databases and packages operate as separate processes, but these databases and packages can be incorporated into the same process by componentizing them. Also, by using a wrapper, an existing package can be taken into the process. Therefore, it is possible to sufficiently draw out performance and secure real-time performance.
最近の制御システムでは、MES(Manufacturing Execution System、製造実行システム)、やERP(Enterprise Resource Planning、企業資源計画システム)と接続することが増加している。これらMESやERPとのやりとりでは、Webサービスが多く用いられる。通信コンポーネントをSOAPに対応させることにより、個々のコンポーネントをSOAPに対応させなくても、これらのシステムと容易に接続することができる。メッセージバスのインターフェイスはWebサービスの定義に準拠するので、WSDL(Web Services Description Language)を自動生成することできる。 In recent control systems, connection with MES (Manufacturing Execution System) and ERP (Enterprise Resource Planning) is increasing. Web services are often used for these exchanges with MES and ERP. By making the communication component compatible with SOAP, each component can be easily connected to these systems without making it compatible with SOAP. Since the interface of the message bus conforms to the definition of the Web service, WSDL (Web Services Description Language) can be automatically generated.
20、30 プロセス
21〜24、31〜34 コンポーネント
25、35 名前サービスコンポーネント
26、36 通信コンポーネント
27、37 メッセージバス
40 通信バス
20, 30 Processes 21-24, 31-34
Claims (8)
所定の機能を有し、前記メッセージバスを介して情報を交換するコンポーネントと、
前記コンポーネントの情報が登録され、問い合わせに応じてこの登録された情報を前記メッセージバスを介して問い合わせ元に送信する名前サービスコンポーネントと、
前記メッセージバスを介して前記コンポーネントと情報を交換し、外部との通信を仲介する通信コンポーネントと、
を具備したことを特徴とするメッセージバスを有するプロセス。 A message bus that conveys a message with destination information and destination information attached;
A component having a predetermined function and exchanging information via the message bus;
Information of the component is registered, and a name service component that transmits the registered information to the inquiry source via the message bus in response to an inquiry;
A communication component that exchanges information with the component via the message bus and mediates communication with the outside;
A process having a message bus.
A control system comprising at least one of the processes.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006167184A JP2007334724A (en) | 2006-06-16 | 2006-06-16 | Process with message bus and control system |
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