JP4340669B2 - INPUT / OUTPUT CONTROL DEVICE, INPUT / OUTPUT CONTROL METHOD, PROCESS CONTROL DEVICE, AND PROCESS CONTROL METHOD - Google Patents

INPUT / OUTPUT CONTROL DEVICE, INPUT / OUTPUT CONTROL METHOD, PROCESS CONTROL DEVICE, AND PROCESS CONTROL METHOD Download PDF

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本発明は、入出力制御装置,入出力制御方法,プロセス制御装置及びプロセス制御方法に関し、特に、高信頼な制御を目的とする制御装置において、複数の入出力装置に対し出力値の誤入出力を防止することに好適なものに関し、より具体的には、入出力エリアを複数面持ちソフトウェアと連携した、誤入出力の防止を行うものに関する。   The present invention relates to an input / output control device, an input / output control method, a process control device, and a process control method, and more particularly to an erroneous input / output of an output value for a plurality of input / output devices in a control device aimed at highly reliable control. More specifically, the present invention relates to an apparatus for preventing erroneous input / output in cooperation with software having a plurality of input / output areas.

機器の制御装置に適用される制御用計算機では、構成部品の故障や制御プログラムのバグ等によって危険な動作を引き起こさないよう、ハードウェア・ソフトウェア両面から適切な保護を施す必要がある。特に、プログラムおよびデータが格納されるメモリ、ないし入出力装置等の共有リソースを、上記の故障およびバグによる意図しないアクセスから保護するためのアクセス制御手段は、最も重要な機能の一つである。アクセス制御手段の実現に関して、制御プログラムのバグ等が原因でプロセッサがメモリ上の重要な領域に誤ってアクセスしないよう、アドレス変換機構を利用してメモリ領域の保護を実現する方式が知られている。これは、プロセッサに内蔵されているMemory Management Unit(MMU)において、プログラムからのアクセスを許可するメモリ領域の情報のみを登録し、それ以外の領域へのアクセスに対してはアクセス違反例外を発生させるようにすることで、本来アクセスされるべきでないメモリ領域への誤アクセスを防ぐものである。   In a control computer applied to a device control apparatus, it is necessary to appropriately protect both hardware and software so as not to cause a dangerous operation due to a failure of a component or a bug in a control program. In particular, an access control means for protecting a shared resource such as a memory in which programs and data are stored or an input / output device from unintended access due to the above-described failure and bug is one of the most important functions. Regarding the implementation of access control means, there is a known method for protecting a memory area by using an address translation mechanism so that the processor does not accidentally access an important area in the memory due to a bug in the control program. . In the memory management unit (MMU) built into the processor, only information on the memory area that is allowed to be accessed from the program is registered, and an access violation exception is generated for access to other areas. By doing so, erroneous access to a memory area that should not be accessed is prevented.

そのほか、特開平6−75861号公報(特許文献1)のメモリアクセス保護装置において、バス上に出力されたアドレスを監視することにより、所定のメモリ領域に対するアクセスを制御する例が開示されている。   In addition, in the memory access protection device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-75861 (Patent Document 1), an example of controlling access to a predetermined memory area by monitoring an address output on the bus is disclosed.

特開平6−75861号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-75861

要求される信頼性の要素には可用性と安全性がある。機器の制御では可用性が重要となり、機器の保護では安全性が重要となる。これら2要素の実現手段は二律背反している部分が多い。   The required reliability elements are availability and safety. Availability is important for device control, and safety is important for device protection. There are many contradictory parts of the means for realizing these two elements.

可用性を担う部分装置と安全性を担う部分装置に分けた構成とすると、このために装置が複雑にあるだけでなく、運転・保守作業の重複や複雑化が人的要素の信頼低下を招くことがあった。   If the configuration is divided into a partial device responsible for availability and a partial device responsible for safety, this not only complicates the equipment, but duplication and complication of operation and maintenance work may lead to a decrease in the reliability of human factors. was there.

ここで、高い安全性としては、メモリないし入出力装置等の共有リソースに対して、プロセッサで実行される制御タスクから誤アクセスが発生する場合のみならず、入出力装置自体の故障等によりメモリないし他の入出力装置への誤アクセスが発生する場合までも考慮して、それらを抑止可能なように構成することが望まれる。   Here, the high safety includes not only a case where an erroneous access occurs from a control task executed by a processor to a shared resource such as a memory or an input / output device, but also a memory or an input / output device due to a failure of the input / output device itself. It is desirable to configure such that even when erroneous access to other input / output devices occurs, they can be suppressed.

MMUのアドレス変換機能を利用するアクセス制御では、制御プログラムのバグ等によるプロセッサからの誤アクセスには有効であるが、しかし、プロセッサが介在せず、メモリとPI/O入出力装置間のデータを転送する場合は、十分ではない。   Access control that uses the address translation function of the MMU is effective for erroneous access from the processor due to a bug in the control program. However, the processor does not intervene and the data between the memory and the PI / O input / output device is transferred. When transferring, it is not enough.

また、アクセス制御情報テーブルを設け、動作モードおよびタスク単位での、特定アドレスのみへのアクセス保護を行う方式では、システム中に何十台と存在する入出力装置一つ一つに対するきめ細かな制御を行うような用途には、ハードウェアリソース増大や性能が低下する。   In addition, an access control information table is provided to protect access to only specific addresses in the operation mode and task unit, and fine-tuned control is performed for each of dozens of input / output devices in the system. For such applications, hardware resources increase and performance decreases.

同一の制御用計算機上で、一般的な制御と、機器の保護を目的とする安全制御とを共存させることを考えた場合、各々のモードに対応する制御タスクと、それに対応する入出力装置がそれぞれ同一の計算機システム内に混在することになる。このとき、通常制御モードと安全制御モードが切り替わる際にプロセッサから共有リソースへのアクセスに対するアクセス制御状態を切り替える必要があるのはもちろんのことであるが、一般用と安全用の入出力装置が混在するシステムに対しては、個別の入出力装置単位での誤入出力保護が必要となる。   When considering general control and safety control for the purpose of equipment protection on the same control computer, the control tasks corresponding to each mode and the corresponding input / output devices Each of them will be mixed in the same computer system. At this time, of course, it is necessary to switch the access control state for access to the shared resource from the processor when the normal control mode and the safety control mode are switched. For such systems, erroneous input / output protection is required for each individual input / output device.

本発明の目的は、このような問題点或いは要求の少なくともひとつを解決することにある。   An object of the present invention is to solve at least one of such problems or requirements.

上記目的を達成するために、本発明では、プロセッサが相対的に安全要求度の高いモードで演算するための入出力値を第1の記憶領域に記憶し、プロセッサが相対的に安全要求度の低いモードで演算するための入出力値を第2の記憶領域に記憶し、安全要求度に関するモードに応じて、第1の記憶領域への転送,第1の記憶領域からの転送,第2の記憶領域への転送、或いは、第2の記憶領域からの転送を制限するように構成した。   In order to achieve the above object, according to the present invention, input / output values for the processor to operate in a mode having a relatively high safety requirement are stored in the first storage area, and the processor has a relatively safety requirement. The input / output value for calculation in the low mode is stored in the second storage area, and the transfer to the first storage area, the transfer from the first storage area, the second according to the mode related to the safety requirement level Transfer to the storage area or transfer from the second storage area is limited.

本発明によれば、誤動作による入出力の誤出力を防ぐことが可能となる。   According to the present invention, it is possible to prevent erroneous output of input / output due to malfunction.

以下、図面を参照し、本発明の実施例について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

以降の実施例では入出力制御装置が有する制御モードとして一般制御モードと安全制御モードの2つを用いている。しかしながら、本発明の実施にあたっては、制御モードを前記の2つのみに限定する必要はない。   In the following embodiments, two control modes, i.e., a general control mode and a safety control mode, are used as control modes of the input / output control device. However, in carrying out the present invention, it is not necessary to limit the control mode to the above two.

例えば、安全制御に関しては、制御対象への影響度によりいくつかの安全レベルを設け、そのそれぞれに対し制限モードを割り当ててもよい。   For example, regarding safety control, several safety levels may be provided depending on the degree of influence on the control target, and a restriction mode may be assigned to each of them.

また、制御モードを分ける基準が必ず、安全性に基づく必要もない。例えば、目的の異なる複数の制御動作を行わせる場合、それぞれの目的に対して制御モードを割り当ててもよい。   Also, the criteria for dividing the control mode are not necessarily based on safety. For example, when a plurality of control operations having different purposes are performed, a control mode may be assigned to each purpose.

図1に、本発明における第1の実施例である入出力制御装置の全体構成を示す。   FIG. 1 shows the overall configuration of an input / output control apparatus according to a first embodiment of the present invention.

プロセッサ1は、I/Oバス6からの入力装置72,74からの入力情報を元に演算し、I/Oバス6の出力装置71,73を経由してプラント8に指示を与えるアプリケーションプログラムを実行する。   The processor 1 calculates an application program that performs an operation based on input information from the input devices 72 and 74 from the I / O bus 6 and gives an instruction to the plant 8 via the output devices 71 and 73 of the I / O bus 6. Execute.

メモリ5は、入出力データを保持する。   The memory 5 holds input / output data.

入出力装置7は、プラント8の状態入力82,84と指示出力81,83を行う装置であり、一般制御用71,72と安全制御用73,74の二種類がある。   The input / output device 7 is a device that performs state inputs 82 and 84 and instruction outputs 81 and 83 of the plant 8, and there are two types of general control 71 and 72 and safety control 73 and 74.

制御部3は、上記プロセッサ1,メモリ5,入出力装置7の間に存在し、それぞれ、プロセッサバス2,メモリバス4,I/Oバス6、で接続され、データの入出力の制御を行う。特に入出力装置7とメモリ5間は、初期設定情報に従い、入力装置72,74からの情報収集と、出力装置71,73に対してメモリ情報を転送する処理を自動で周期的に実施する「データ転写」機能を持つ。   The control unit 3 exists between the processor 1, the memory 5 and the input / output device 7, and is connected by the processor bus 2, the memory bus 4, and the I / O bus 6, and controls the input / output of data. . In particular, between the input / output device 7 and the memory 5, according to the initial setting information, information collection from the input devices 72 and 74 and processing for transferring the memory information to the output devices 71 and 73 are automatically and periodically performed. Data transfer "function.

制御部3内のプロセッサI/F部31,メモリI/F部33,入出力バスI/F部32は、それぞれ制御部内部信号36,37,38で接続され、プロセッサI/F部31は、プロセッサ1からのアクセスを受け、メモリI/F部33へ接続する。   The processor I / F unit 31, the memory I / F unit 33, and the input / output bus I / F unit 32 in the control unit 3 are connected by control unit internal signals 36, 37, and 38, respectively. Then, it receives access from the processor 1 and connects to the memory I / F unit 33.

同様に、入出力バスI/F部32は、初期設定に従い、プログラムが介在せずに、定期的にメモリ5と入出力装置7間のデータ転写を行う機能を持つ(プロセッサから入出力装置への直接アクセス時も本I/F部を経由するのである)。   Similarly, the input / output bus I / F unit 32 has a function of periodically transferring data between the memory 5 and the input / output device 7 without any program according to the initial setting (from the processor to the input / output device). This is also passed through the I / F unit during direct access.)

なお、メモリI/F部33は、メモリ5に対するリード・ライト制御とモード対メモリエリア不一致検出331を行う。   The memory I / F unit 33 performs read / write control on the memory 5 and mode-to-memory area mismatch detection 331.

基本的な動作の説明
プロセッサ1は、制御部3に対して初期設定を行う。
Description of Basic Operation The processor 1 performs initial setting for the control unit 3.

初期設定指示は、マイクロプログラムまたはアプリケーションプログラムにより、プロセッサ1からのデータ転写のパラメータを設定する。   The initial setting instruction sets parameters for data transfer from the processor 1 by a microprogram or an application program.

アプリケーションプログラム起動後は、オペレーティングシステム(OS)にて動作モード(安全または一般)を動作モードレジスタ311に設定してから、アプリケーションプログラムを実行し、入出力処理を行う。   After starting the application program, the operating mode (safe or general) is set in the operating mode register 311 by the operating system (OS), and then the application program is executed to perform input / output processing.

この際、アプリケーションプログラムによる、アクセス禁止対象となる入出力装置7への誤入出力を防止する。   At this time, erroneous input / output to / from the input / output device 7 subject to access prohibition by the application program is prevented.

以下、図2に従い、詳細の実施例を説明する。   A detailed embodiment will be described below with reference to FIG.

図2は、図1の全体構成を、メモリを中心にし、より詳細を表わしたものである。   FIG. 2 shows the entire configuration of FIG. 1 in more detail with a memory at the center.

プロセッサ1は、制御部内の転写可否設定レジスタ321に対して事前に登録されているシステム構成情報に従い初期設定を行う。   The processor 1 performs initial setting in accordance with system configuration information registered in advance in the transfer permission / prohibition setting register 321 in the control unit.

転写可否設定レジスタ321には、スロット単位での入出力装置7に対するデータ送受信の可否を設定する。その後、データの転写周期を設定し、転写開始指示を行う。   The transfer enable / disable setting register 321 sets whether or not data can be transmitted / received to / from the input / output device 7 in slot units. Thereafter, a data transfer cycle is set and a transfer start instruction is issued.

ここで、転写可否設定レジスタ321の内容として、○が付されているのは、転写されることを意味している。また、×が付されているのは、転写されないことを意味している。例えば、一般I/Oエリア51のアドレス番号1(一般出力)の出力先の転写可否設定レジスタ321には○が付されているが、これは、一般I/Oエリア51のアドレス番号1(一般出力)にデータが書き込まれると、転写可否設定レジスタ321によって、書き込まれたデータが入出力装置7のスロット番号1(71)(一般出力)に転写されることを意味する。同様に、例えば、一般I/Oエリア51のアドレス番号7(安全出力)の出力先の転写可否設定レジスタ321には×が付されているが、これは、一般I/Oエリア51のアドレス番号7(安全出力)にデータが書き込まれたとしても、転写可否設定レジスタ321によって、書き込まれたデータが入出力装置7のスロット番号7(73)(一般出力)には転写されないことを意味する。   Here, as the contents of the transfer permission / inhibition setting register 321, a circle indicates that the transfer is performed. Further, the mark “X” means that the image is not transferred. For example, in the general I / O area 51, the transfer destination setting register 321 of the output destination of the address number 1 (general output) is marked with ◯. This is because the address number 1 (general in the general I / O area 51) When data is written to (output), it means that the written data is transferred to slot number 1 (71) (general output) of the input / output device 7 by the transfer permission / prohibition setting register 321. Similarly, for example, the transfer permission / non-transfer setting register 321 of the address number 7 (safety output) of the general I / O area 51 is marked with “x”, but this is the address number of the general I / O area 51. This means that even if data is written to 7 (safety output), the written data is not transferred to the slot number 7 (73) (general output) of the input / output device 7 by the transfer enable / disable setting register 321.

入出力装置7のスロット番号4(72)(一般入力)と安全I/Oエリア52のアドレス番号4(一般入力)の出力先を結ぶ転写可否設定レジスタ321には○が付されており、また、入出力装置7のスロット番号10(74)(安全入力)と一般I/Oエリア51のアドレス番号10(安全入力)の出力先を結ぶ転写可否設定レジスタ321には○が付されているが、これらは、初期設定によって、それぞれ、×とすることが可能である。すなわち、初期設定によって、入出力装置7のスロット番号4(72)(一般入力)に書き込まれたデータを安全I/Oエリア52のアドレス番号4(一般入力)に転送せず、また、入出力装置7のスロット番号10(74)(安全入力)に書き込まれたデータを一般I/Oエリア51のアドレス番号10(安全入力)に転送しないように、転写可否設定レジスタ321を設定することが可能である。   The transfer availability setting register 321 linking the output destination of the slot number 4 (72) (general input) of the input / output device 7 and the address number 4 (general input) of the safety I / O area 52 is marked with a circle. The transfer permission / prohibition setting register 321 linking the output destination of the slot number 10 (74) (safety input) of the input / output device 7 and the address number 10 (safety input) of the general I / O area 51 is marked with a circle. These can be set to x by the initial setting. That is, the data written in the slot number 4 (72) (general input) of the input / output device 7 is not transferred to the address number 4 (general input) of the safety I / O area 52 by the initial setting. The transfer enable / disable setting register 321 can be set so that data written in the slot number 10 (74) (safety input) of the apparatus 7 is not transferred to the address number 10 (safety input) of the general I / O area 51. It is.

転写開始指示を受けた後は、入出力バスI/F部32が自動で、設定周期毎に、メモリ5から入出力装置7間のデータ送受信を行う。   After receiving the transfer start instruction, the input / output bus I / F unit 32 automatically performs data transmission / reception between the memory 5 and the input / output device 7 for each set period.

メモリ5は一般I/Oエリア51と安全I/Oエリア52の2面を持ち、1つの入出力装置に対し2面の入出力エリアを持つ。データの出力は動作モードレジスタ311に従いそれぞれに対応したエリアから出力を行う。一般出力装置71に対しては一般I/Oエリア51から行い、安全出力装置73に対しては安全I/Oエリア52から出力を行う。   The memory 5 has two surfaces, a general I / O area 51 and a safety I / O area 52, and has two input / output areas for one input / output device. Data is output from the corresponding area according to the operation mode register 311. The general output device 71 outputs from the general I / O area 51, and the safety output device 73 outputs from the safety I / O area 52.

アプリケーションプログラム動作時には、OSは、一般制御モードまたは安全制御モード、いずれかの動作モードを制御モードレジスタ311に設定してから、アプリケーションプログラムを実行しアプリケーションプログラムは入出力処理100を行う。   During the application program operation, the OS sets the general control mode or the safety control mode, either the operation mode, in the control mode register 311 and then executes the application program. The application program performs the input / output processing 100.

アプリケーションプログラムは、メモリ5内に存在する入力データを参照し、制御演算を実施する。また、制御演算した出力データをメモリ5上のデータ出力エリアへ書き込み(100,101)を行う。   The application program refers to input data existing in the memory 5 and performs a control operation. In addition, the control-calculated output data is written to the data output area on the memory 5 (100, 101).

出力エリアへ書き込まれたデータが、データ転写60〜69により、出力装置へ送信されプラントへの出力、また、プラントからのデータ入力を行う。   The data written in the output area is transmitted to the output device by the data transfer 60 to 69, and output to the plant and data input from the plant are performed.

モード対メモリエリア不一致検出部331は設定された動作モードレジスタの内容361に従い、入出力の範囲を限定する。モード対メモリエリア不一致検出部331にて許可されたアクセス101のみがメモリ5へのアクセスが可能となる。   The mode / memory area mismatch detection unit 331 limits the input / output range in accordance with the contents 361 of the set operation mode register. Only the access 101 permitted by the mode-to-memory area mismatch detection unit 331 can access the memory 5.

図2の例では、出力は、各々、一般制御モード時は一般出力200のみ、安全制御モード時は安全出力206のみを可能としている。一般モードでの安全出力202、安全モードでの一般出力204は不可。   In the example of FIG. 2, the outputs can be only the general output 200 in the general control mode and only the safety output 206 in the safety control mode. The safety output 202 in the general mode and the general output 204 in the safety mode are not allowed.

従って、一般モードで動作しているときに、一般I/Oエリア51内の安全出力への出力指示202(メモリ書き込み)があっても、安全出力装置73へのデータ転写66は行わない。   Therefore, when operating in the general mode, even if there is an output instruction 202 (memory write) to the safety output in the general I / O area 51, the data transfer 66 to the safety output device 73 is not performed.

このとき、出力を許可されていないエリアへの出力があったことをデータ転写周期とは別にエリアのチェックを行い、出力を許可されていないメモリへの書き込みを検出し、エラー報告38を行う(エラー割り込み21,状態レジスタ312へ反映等)。   At this time, the fact that there was an output to an area where output is not permitted is checked separately from the data transfer cycle, writing to the memory where output is not permitted is detected, and an error report 38 is performed ( Error interrupt 21 and reflection to status register 312).

また、一般モードで動作しているとき、安全I/Oエリア52への出力指示204,
206(メモリ書き込み)という不許可部へのアクセス指示があった場合、モード対メモリエリア不一致検出部331にて現在の動作モードとアクセスアドレスを比較し、安全I/Oエリアへの出力指示206(メモリ書き込み)時には、エラー報告362を行う(割り込み21,状態レジスタ312へ反映等)。
Further, when operating in the general mode, an output instruction 204 to the safety I / O area 52,
When there is an access instruction to the non-permitted part 206 (memory write), the mode / memory area mismatch detection part 331 compares the current operation mode with the access address, and an output instruction 206 to the safety I / O area ( At the time of memory write), an error report 362 is made (interrupt 21, reflected in the status register 312, etc.).

これにより、アプリケーションプログラムによる、誤出力を防止・検出する。   This prevents and detects erroneous output by the application program.

また、この例では、入力データは、常にメモリの両モードのエリア(2箇所)に書き込む201,205,203,207ことを可能としている。   In this example, the input data can always be written 201, 205, 203, 207 in the areas (two places) of both modes of the memory.

これは、安全入力装置74のデータを一般I/Oエリア51から読み込み203を行うといった、誤アクセスの場合であっても、不正な入力データを受信し、誤った演算を行わないようにするための処置である。この場合も、不許可部へのアクセスに対するエラー報告362は行う(割り込み21,状態レジスタ312へ反映等)。   This is to prevent unauthorized input data from being received and erroneously calculated even in the case of erroneous access such as reading 203 data from the safety input device 74 from the general I / O area 51 and performing 203. It is treatment of. Also in this case, an error report 362 for access to the non-permitted part is performed (interrupt 21, reflected in the status register 312).

以上の動作概要を図3に表で示す。   An outline of the above operation is shown in a table in FIG.

プロセッサ1が一般モードで演算を行う場合は、一般入力と一般出力が有効となる。   When the processor 1 performs an operation in the general mode, the general input and the general output are valid.

従って、一般モードで、安全入力や安全出力を行うと異常動作としてエラー報告38する。   Therefore, if safety input or safety output is performed in the general mode, an error report 38 is issued as an abnormal operation.

同様に、プロセッサ1が安全モードで演算を行う場合は、安全入力と安全出力のみが有効となる。   Similarly, when the processor 1 performs the calculation in the safety mode, only the safety input and the safety output are valid.

従って、安全モードで、一般入力や一般出力を行うと異常動作としてエラー報告38する。   Therefore, if general input or general output is performed in the safe mode, an error report 38 is issued as an abnormal operation.

さらに詳細に説明する。図3において、例えば、一般モードでは、プロセッサ1は一般I/Oエリア51のアドレス番号1(一般出力)に書き込むことができ、この場合、書き込まれたデータは該設定値を出力することとなる。同様に、一般モードでは、プロセッサ1は一般I/Oエリア51のアドレス番号4(一般入力)に書き込まれたデータを読み込むことができ、この場合、書き込まれたデータはプロセッサ1に読み込まれることとなる。   Further details will be described. In FIG. 3, for example, in the general mode, the processor 1 can write to address number 1 (general output) of the general I / O area 51. In this case, the written data outputs the set value. . Similarly, in the general mode, the processor 1 can read the data written in the address number 4 (general input) of the general I / O area 51. In this case, the written data is read into the processor 1. Become.

図3において、一般I/Oエリア51において、動作モードが一般モードである場合の安全入力は「△(設定により読み込み及びアラーム報告[38])」と記されているが、これは、初期設定により、読み込み及びアラーム報告[38]のいずれかが設定できることを示している。   In FIG. 3, in the general I / O area 51, the safety input when the operation mode is the general mode is described as “Δ (read by setting and alarm report [38])”. Indicates that either reading and alarm reporting [38] can be set.

すなわち、図2に示すように、入出力装置7のスロット番号10(74)(安全入力)と一般I/Oエリア51のアドレス番号10(安全入力)の出力先を結ぶ転写可否設定レジスタ321に○が付されている場合は、「○(入力値を読み込み)」と設定し、一方、入出力装置7のスロット番号10(74)(安全入力)と一般I/Oエリア51のアドレス番号10(安全入力)の出力先を結ぶ転写可否設定レジスタ321に×が付されている場合は、「×(出力不可,アラーム報告[38])」と設定することを示している。   That is, as shown in FIG. 2, in the transfer permission / prohibition setting register 321 linking the output destination of the slot number 10 (74) (safety input) of the input / output device 7 and the address number 10 (safety input) of the general I / O area 51. In the case where ○ is attached, “○ (read input value)” is set, while slot number 10 (74) (safety input) of the input / output device 7 and address number 10 of the general I / O area 51 are set. When “x” is added to the transfer permission / prohibition setting register 321 connecting the output destinations of (safety input), it indicates that “× (output impossible, alarm report [38])” is set.

同様に、安全I/Oエリア52において、動作モードが安全モードである場合の一般入力は「△(設定により読み込み及びアラーム報告[38])」と記されているが、これは、初期設定により、読み込み及びアラーム報告[38]のいずれかが設定できることを示している。   Similarly, in the safety I / O area 52, the general input when the operation mode is the safety mode is described as “Δ (read by setting and alarm report [38])”. , Reading and alarm reporting [38] can be set.

すなわち、図2に示すように、入出力装置7のスロット番号10(74)(安全入力)と一般I/Oエリア51のアドレス番号10(安全入力)の出力先を結ぶ転写可否設定レジスタ321に○付されている場合は、「○(入力値を読み込み)」と設定し、一方、入出力装置7のスロット番号10(74)(安全入力)と一般I/Oエリア51のアドレス番号10(安全入力)の出力先を結ぶ転写可否設定レジスタ321に×が付されている場合は、「×(出力不可,アラーム報告[38])」と設定することを示している。   That is, as shown in FIG. 2, in the transfer permission / prohibition setting register 321 linking the output destination of the slot number 10 (74) (safety input) of the input / output device 7 and the address number 10 (safety input) of the general I / O area 51. In the case where it is marked, “O (read input value)” is set, while slot number 10 (74) (safety input) of the input / output device 7 and address number 10 (general I / O area 51) When “x” is added to the transfer permission / prohibition setting register 321 connecting the output destinations of “safety input”, it indicates that “× (output impossible, alarm report [38])” is set.

図2の例では、プロセッサ1が誤って、一般モードで安全入力したり、安全モードで一般入力した場合でも、データは正常な値を読み込めるようにしている。   In the example of FIG. 2, even when the processor 1 erroneously inputs safety in the general mode or performs general input in the safety mode, a normal value can be read from the data.

これは、エラー報告38により割り込み21が発生するまでに、ある程度の時間が必要であり、その間プロセッサ1は動きつづけるため、誤ったデータを返すことによる誤演算を防止する為の処置である。   This requires a certain amount of time until the interrupt 21 is generated by the error report 38, and the processor 1 keeps moving during that time. Therefore, this is a measure for preventing an erroneous operation due to returning erroneous data.

ここで、新たな制限モードとして「△」を定義することで、アクセスが来たらデータを返すと共に、エラー報告38をオンすることが可能となる。   Here, by defining “Δ” as a new restriction mode, it is possible to return data when access is made and to turn on the error report 38.

なお、より可用性を向上させた使い方としては、一般モード時のみモード対メモリエリア不一致検出部331で異常としてアラーム362を報告し、安全モード時は一般I/Oエリア51,安全I/Oエリア52共にアクセス可能とすることも可能である。   In addition, as a usage that further improves the availability, the mode-to-memory area mismatch detection unit 331 reports an alarm 362 as an abnormality only in the general mode, and the general I / O area 51 and the safety I / O area 52 are in the safe mode. Both can be accessible.

本方式を用いることにより、メモリエリア51,52を分けられるので、シンプルな構成による確実な保護が可能となる。   By using this method, the memory areas 51 and 52 can be separated, so that reliable protection with a simple configuration is possible.

ソフトウェアが申告した動作モードとアクセスアドレスが一致している場合のみ正常と判断することで、システムの正当性を確保することができる。   The validity of the system can be ensured by judging that the operation mode declared by the software and the access address are normal only.

実施例1において、OSにて制御モードを指示し、プロセッサIF部31のモード対メモリエリア不一致検出部331にて判定を実施している箇所を、プロセッサのMMU機能を用いて、制御モードに合わせMMU情報を変更し、書き込み禁止・解除を切り替え、安全I/Oエリアへのアクセスプロテクションを行うことも可能である。   In the first embodiment, the control mode is instructed by the OS, and the location where the mode / memory area mismatch detection unit 331 of the processor IF unit 31 performs the determination is matched with the control mode using the MMU function of the processor. It is also possible to change the MMU information, switch between write prohibition and release, and perform access protection to the safety I / O area.

物理的なメモリを1面とし、制御部内の動作モードレジスタに従い、ハード内でマッピング変更分のオフセットを自動付加することで同様の機能を実現する。   The same function is realized by using a physical memory as one surface and automatically adding an offset corresponding to the mapping change in hardware according to the operation mode register in the control unit.

プロセッサ1から転写可否設定レジスタ321への初期設定において、事前に登録されているシステム構成情報に従い設定を行うのではなく、電源投入直後のシステム初期化時に、実際に接続されている入出力装置の情報を読み込み、実装されているスロットと装置種別により自動で設定することも可能である。   In the initial setting from the processor 1 to the transfer enable / disable setting register 321, the setting of the input / output device actually connected is not performed at the time of system initialization immediately after the power is turned on. It is also possible to read the information and set it automatically according to the slot and device type installed.

以上の通り、各実施例では、入出力装置に入出力エリアを多重に設け、各々ソフトウェアが安全モードで動作する場合もしくは一般モードで動作する場合専用とし、かつ、初期化時にプロセス入出力装置に対して入出力実行可能レベルを設定することにより、各入出力装置の入出力に対しプログラムからのアクセス制限を行うことが出来る。   As described above, in each embodiment, multiple input / output areas are provided in the input / output device, and the software is dedicated when the software operates in the safety mode or in the general mode. On the other hand, by setting the input / output executable level, it is possible to restrict access from the program to the input / output of each input / output device.

この結果、各プログラム動作モードに応じた入出力プロテクションが可能となり、プログラムの誤動作による入出力装置の誤出力を防ぐことが可能となる。   As a result, input / output protection according to each program operation mode is possible, and erroneous output of the input / output device due to program malfunction can be prevented.

また、この結果、プログラマは入出力を行うアドレスのオフセットを変えるだけで安全入出力データへのアクセスが可能となりプログラムの変更も容易である。   As a result, the programmer can access the safe input / output data only by changing the offset of the input / output address, and the program can be easily changed.

なお、実施例は、直接プロセッサから入出力装置へアクセスするのと比較した場合に、より実現が難しい転写方式を前提に記載した。直接アクセスする方式でも本発明を用いることにより、同様のプロテクションが可能である。   The embodiment is described on the premise of a transfer method that is more difficult to realize when compared with direct access to an input / output device from a processor. The same protection can be achieved by using the present invention even in a direct access system.

本発明における第1の実施例である入出力制御装置の全体構成。1 is an overall configuration of an input / output control apparatus according to a first embodiment of the present invention. メモリを中心に、詳細構成を表わした図。The figure showing detailed composition focusing on memory. 動作概要を表わした表。A table showing the outline of operation.

符号の説明Explanation of symbols

3…制御部、5…メモリ、7…入出力装置、321…転写可否設定レジスタ。
3... Control unit, 5... Memory, 7.

Claims (7)

プロセッサが一般モードで演算するための入出力値を記憶する一般記憶領域と、プロセッサが前記一般モードより相対的に安全要求度の高いモードである安全モードで演算するための入出力値を記憶する安全記憶領域を有し、
前記一般記憶領域は、入出力装置の一般領域へ情報を出力する第1の領域と、入出力装置の一般領域から情報を入力する第2の領域とを含んでおり、
前記安全記憶領域は、入出力装置の安全領域へ情報を出力する第3の領域と、入出力装置の安全領域から情報を入力する第4の領域とを含んでおり、
前記第1の領域から前記入出力装置の安全領域に情報が出力されず、前記第3の領域から前記入出力装置の一般領域に情報が出力されず、
前記入出力装置の安全領域から前記一般記憶領域へ情報が入力可能か、前記入出力装置の一般領域から前記安全記憶領域へ情報が入力可能となるように構成されることを特徴と
する入出力制御装置。
A general storage area for storing an input / output value for the processor to calculate in the general mode, and an input / output value for the processor to calculate in the safety mode, which is a mode having a higher safety requirement than the general mode. Have a safe storage area,
The general storage area includes a first area for outputting information to the general area of the input / output device, and a second area for inputting information from the general area of the input / output device;
The safety storage area includes a third area for outputting information to the safety area of the input / output device, and a fourth area for inputting information from the safety area of the input / output device,
No information is output from the first area to the safety area of the input / output device, no information is output from the third area to the general area of the input / output device,
The input / output device is configured such that information can be input from the safety area of the input / output device to the general storage area, or information can be input from the general area of the input / output device to the safety storage area. Control device.
請求項1において、転写可否設定レジスタを有し、前記一般記憶領域及び前記安全記憶領域と、入出力装置との間の前記転送の制限は前記転写可否設定レジスタの内容を参照してなされることを特徴とする入出力制御装置。   2. The transfer permission / prohibition setting register according to claim 1, wherein the transfer restriction between the general storage area and the safety storage area and the input / output device is made with reference to the contents of the transfer permission / rejection setting register. An input / output control device. 請求項2において、状態レジスタを有し、前記安全要求度に関するモードは前記状態レジスタの内容を参照して決定されることを特徴とする入出力制御装置。   3. The input / output control apparatus according to claim 2, further comprising a status register, wherein a mode related to the safety requirement level is determined with reference to contents of the status register. 請求項1において、安全要求度に関するモードに応じて、前記安全記憶領域及び前記一般記憶領域のアクセス領域が制限され、該制限に対する不正アクセス時に異常報告する手段を持つことを特徴とする入出力制御装置。   2. The input / output control according to claim 1, further comprising means for restricting an access area of the safety storage area and the general storage area in accordance with a mode related to a safety requirement level, and reporting an abnormality at an unauthorized access to the restriction. apparatus. プラント情報に基づいてプラント制御情報を演算するプロセッサと、前記プロセッサに入出力を行う入出力部を有するプラント制御装置において、
前記入出力部は、プロセッサが一般モードで演算するための入出力値を記憶する一般記憶領域と、プロセッサが前記一般モードより相対的に安全要求度の高いモードである安全モードで演算するための入出力値を記憶する安全記憶領域を有し、
前記一般記憶領域は、入出力装置の一般領域へ情報を出力する第1の領域と、入出力装置の一般領域から情報を入力する第2の領域とを含んでおり、
前記安全記憶領域は、入出力装置の安全領域へ情報を出力する第3の領域と、入出力装置の安全領域から情報を入力する第4の領域とを含んでおり、
前記第1の領域から前記入出力装置の安全領域に情報が出力されず、前記第3の領域から前記入出力装置の一般領域に出力されず、
前記入出力装置の安全領域から前記一般記憶領域へ情報が入力可能か、前記入出力装置の一般領域から前記安全記憶領域へ情報が入力可能となるように構成されることを特徴と
するプラント制御装置。
In a plant control apparatus having a processor that calculates plant control information based on plant information and an input / output unit that inputs and outputs to the processor,
The input / output unit includes a general storage area for storing input / output values for the processor to perform operations in the general mode, and a processor for performing operations in the safety mode, which is a mode having a higher safety requirement than the general mode. It has a safe storage area for storing input / output values,
The general storage area includes a first area for outputting information to the general area of the input / output device, and a second area for inputting information from the general area of the input / output device;
The safety storage area includes a third area for outputting information to the safety area of the input / output device, and a fourth area for inputting information from the safety area of the input / output device,
No information is output from the first area to the safety area of the input / output device, no information is output from the third area to the general area of the input / output device,
The plant control is configured such that information can be input from the safety area of the input / output device to the general storage area, or information can be input from the general area of the input / output device to the safety storage area. apparatus.
プロセッサが一般モードで演算するための入出力値を一般記憶領域に記憶し、プロセッサが前記一般モードより相対的に安全要求度の高いモードである安全モードで演算するための入出力値を安全記憶領域に記憶し、
前記一般記憶領域は、入出力装置の一般領域へ情報を出力する第1の領域と、入出力装置の一般領域から情報を入力する第2の領域とを含んでおり、
前記安全記憶領域は、入出力装置の安全領域へ情報を出力する第3の領域と、入出力装置の安全領域から情報を入力する第4の領域とを含んでおり、
前記第1の領域から前記入出力装置の安全領域に情報が出力されず、前記第3の領域から前記入出力装置の一般領域に情報が出力されず、
前記入出力装置の安全領域から前記一般記憶領域へ情報が入力可能か、前記入出力装置の一般領域から前記安全記憶領域へ情報が入力可能となるように動作する入出力制御方法。
Input / output values for the processor to calculate in the general mode are stored in the general storage area, and input / output values for the processor to calculate in the safety mode, which is a relatively higher safety requirement mode than the general mode, are safely stored. Remember in the area,
The general storage area includes a first area for outputting information to the general area of the input / output device, and a second area for inputting information from the general area of the input / output device;
The safety storage area includes a third area for outputting information to the safety area of the input / output device, and a fourth area for inputting information from the safety area of the input / output device,
No information is output from the first area to the safety area of the input / output device, no information is output from the third area to the general area of the input / output device,
An input / output control method that operates so that information can be input from the safety area of the input / output device to the general storage area or information can be input from the general area of the input / output device to the safety storage area.
ロセッサが一般モードでプラント制御の演算するための入出力値を一般記憶領域に記憶し、プロセッサが前記一般モードより相対的に安全要求度の高いモードである安全モードでプラント制御の演算するための入出力値を安全記憶領域に記憶し、
前記一般記憶領域は、入出力装置の一般領域へ情報を出力する第1の領域と、入出力装置の一般領域から情報を入力する第2の領域とを含んでおり、
前記安全記憶領域は、入出力装置の安全領域へ情報を出力する第3の領域と、入出力装置の安全領域から情報を入力する第4の領域とを含んでおり、
前記第1の領域から前記入出力装置の安全領域に情報が出力されず、前記第3の領域から前記入出力装置の一般領域に情報が出力されず、
前記入出力装置の安全領域から前記一般記憶領域へ情報が入力可能か、前記入出力装置の一般領域から前記安全記憶領域へ情報が入力可能となるように動作するプラント制御方法。
Storing the input and output values for the processor to the operation of the plant control in normal mode in the general storage area, the operation of the plant control processor in a secure mode said generally mode high mode a relatively safe demanding than To store the input / output values for
The general storage area includes a first area for outputting information to the general area of the input / output device, and a second area for inputting information from the general area of the input / output device;
The safety storage area includes a third area for outputting information to the safety area of the input / output device, and a fourth area for inputting information from the safety area of the input / output device,
No information is output from the first area to the safety area of the input / output device, no information is output from the third area to the general area of the input / output device,
A plant control method that operates so that information can be input from the safety area of the input / output device to the general storage area or information can be input from the general area of the input / output device to the safety storage area.
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