CN100356747C - 控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可以确保控制的实时性，并且可连接因特网的控制器，其构成包括：与控制用处理器120和通信用处理器110分别相连接的桥式LSI130，与桥式LSI130连接的存储器140，用来经系统总线200与控制对象400相连接的系统总线接口160，用来经因特网10与终端20相连接的网络接口150。

Description

控制器
技术领域
本发明涉及用于发电设备、交通控制系统、上下水控制系统等的控制器。
背景技术
随着近年来因特网技术的普及，由于具有通过将设备监视用的终端连接到因特网就可以在任何地方进行设备监视的优点，所以将设备控制系统与因特网相连接进行远方监视是期望之事。
因此，在现有的设备中，在监视系统的局域网(以下略作LAN)上设置连接因特网用的服务器而实现与因特网的连接。然而，由于设置专用服务器存在系统价格高昂以及在LAN的线路发生异常的场合，无法监视设备控制状态的缺点，最近，作为控制器的扩展装置，也出现了在系统总线上搭载用来连接因特网的模块的系统。
另外，如在特开平(JP-A-)11-150550号公报中所记载的，已经存在，为了支持专用控制系统网络和通用信息系统网络的相互通信，具备连接到用来在和控制装置之间收发控制数据的控制系统网络的第1通信控制器，连接到用来将计算机和外围设备相互连接的信息网络的第2通信控制器，以及使CPU执行用来在第1和第2通信控制器之间收发数据的协议转换的协议转换装置的设施。另外，在特开平9-128255号公报中公开了一种可编程逻辑控制器，其构成包括控制用的第1处理器和通信用的第2处理器，对控制用的第1处理器在和至少一个外部系统的数据通信中收集的应用程序以可以调整接替控制参数的通信任务时段的方式执行。
上述的现有技术，由于与系统总线相连接，设备接口的处理和网络接口的处理两方面都必须由CPU处理，存在不能保证控制的实时性的问题。
另外，在特开平(JP-A-)11-150550号公报中所记载的装置中，由于用来在第1及第2通信控制器间收发数据的协议转换是由CPU执行的，存在控制器不能进行实时控制的问题。另外，在特开平9-128255号公报中记载的设施中，具有控制用和通信用的2个处理器，但控制用的处理器处理通信任务难以保证控制的实时性，对于因特网等的处理没有考虑。
发明内容
本发明第1目的在于提供一种可以确保控制的实时性，并且可连接因特网的控制器。
本发明的第2目的在于提供一种可以确保控制的实时性，并且可以抑制系统成本提高的控制器。
为达到上述目的，本发明的控制器的特征在于构成包括：控制用处理器，通信用处理器，与上述控制用处理器及通信用处理器分别连接的桥式LSI，与该桥式LSI连接的存储器，用于经系统总线与控制对象连接的系统总线接口，用于经因特网与终端进行连接的网络接口，其中，所述控制用处理器通过所述桥式LSI和系统总线接口，从所述控制对象获得状态信息，并对所述获得的信息进行运算处理，通过所述桥式LSI和系统总线接口发送给所述控制对象；所述通信用处理器通过所述桥式LSI和网络接口，从所述终端接收指令信息，并从所述存储器所存储的状态对象中选择出对应于所述接收的指令信息的状态信息发送给所述终端；所述桥式LSI根据所述通信用处理器和控制用处理器的指令，进行通过所述系统总线接口或网络接口的发送处理或者进行对所述存储器的访问处理。
另一方面，本发明的控制器的特征在于包括：控制用处理器，通信用处理器，与上述控制用处理器及通信用处理器分别连接的桥式LSI，与该桥式LSI连接的存储器，经桥式LSI和上述控制用处理器连接、用于由控制用处理器对控制对象进行监视和控制的系统总线接口，经桥式LSI和上述通信用处理器连接、用于由通信用处理器和终端进行因特网通信的因特网接口，其中，所述控制用处理器通过所述桥式LSI和系统总线接口，从所述控制对象获得状态信息，并对所述获得的信息进行运算处理，通过所述桥式LSI和系统总线接口发送给所述控制对象；所述通信用处理器通过所述桥式LSI和网络接口，从所述终端接收指令信息，并从所述存储器所存储的状态对象中选择出对应于所述接收的指令信息的状态信息发送给所述终端；所述桥式LSI根据所述通信用处理器和控制用处理器的指令，进行通过所述系统总线接口或网络接口的发送处理或者进行对所述存储器的访问处理。
另外，上述通信用处理器的软件的构成包括：固件，包含网络接口驱动程序的实时OS，包含http，ftp等的因特网协议的中间软件，通信任务等。
另外，上述控制用处理器的软件的构成包括：固件，包含控制对象接口驱动程序的实时OS，中间软件，控制任务等。
附图说明
图1为本发明一实施例的控制系统的构成图。
图2为本实施例的控制器的构成图。
图3为控制用处理器的控制处理的流程图。
图4为通信用处理器的监视处理的流程图。
图5为通信用处理器的操作的处理的流程图。
具体实施方式
下面利用图1至图5对本发明的一实施例以设备控制用的控制器为例予以说明。如图1所示，本实施例的控制器100(也称为CPU板100)经系统总线200与设备接口300相连接。控制器100的网络接口150经因特网10与用来监视设备控制状态的设备监视用终端20相连接，控制器100的设备接口300(也称为控制对象接口300)与作为控制对象的设备400相连接。此处，因特网10也可以是内联网。
在控制器100中设置有通信用处理器110和控制用处理器120两个处理器，这两个处理器分别与以门阵列实现的桥式LSI130相连接，经桥式LSI130与存储器140相连接。控制用处理器120，经桥式LSI130与系统总线接口160相连接。通过与系统总线接口160相连接的系统总线200及设备接口300对作为控制对象的设备400进行控制和监视，并如后所述，反馈控制状态，存储于存储器140中。此数据收发通过互相指定地址进行。
另一方面，通信用处理器110，经桥式LSI130与网络接口150相连接。桥式LSI130，对控制用处理器120和系统总线接口160，存储器140进行链接切换，对系统总线接口160和存储器140进行连接切断，对通信用处理器110和网络接口150，存储器140进行连接切换，对网络接口150和存储器140进行连接切断。这种连接切换，连接切断是通过控制用处理器120，通信用处理器110，终端20等将具有设置和数据的构成的控制信号发送到桥式LSI130切换桥式LSI130内部的设定而进行的。
这样，控制用处理器120，为了保证实时控制，不进行通信处理，通信用处理器110进行通信处理，成为所谓功能分散的多处理器。通信用处理器110，向经因特网10连接的终端20发送存储于存储器140中的最新的设备信息。这样，因为将设备监视用终端20连接到10，经网络接口150连接通信用处理器110和因特网10，所以控制器的设置地点的自由度增加，可从所希望的场所进行设备监视和控制。
下面利用图2对设置于控制器100中的通信用处理器110和控制用处理器120两个处理器的软件构成予以说明。
通信用处理器110，具有固件111，实时OS112，中间软件114，通信任务116的软件，在实时OS112中设置有网络接口驱动程序113，在中间软件114中设置有专门用来进行通信任务116的处理的http、ftp等的因特网协议115。
控制用处理器120，具有固件121，实时OS122，中间软件124，控制任务125的软件，实时OS122中设置有设备接口驱动程序123(也称为控制对象设备接口驱动程序123)。在实时OS112及实时OS122间设置有处理器间中断101接口。
通信用处理器110的固件111和控制用处理器120的固件121一起进行电源投入时的初始化处理自检等。
这样，因为通信用处理器110，经设置有专门用来处理通信任务116的http，ftp等的因特网协议的中间软件114连接到因特网10，控制用处理器120，经专门用来处理控制任务125的中间软件124连接到设备400，所以可以解决过去的如果在CPU内部安装了http，就必须对通信和控制进行实时处理，由于对通信和控制是进行顺序处理，控制器无法进行实时控制的问题。
2个处理器，通常是独立动作，在为了监视和控制互相间必须取联络及同步的场合，在实时OS112和实时OS122间实行处理器间中断101。另外，也可以利用存储器接口的联络来代替这种处理器间中断。
下面对这种构成的软件的具体处理的流程图予以说明。图3中示出控制用处理器120的控制处理的流程图。
控制用处理器120，在S500结束利用121进行的初始化之后，通过控制开始的指示，将操作员预先下载到存储器140中的控制程序从存储器140中读出并开始处理。
如处理开始，按照此控制程序，在S510中，为了取得设备的状态数据，对系统总线200上的设备接口300提出“读”要求。接收到读要求的设备接口300，在S520中，接收设备控制对象的输入数据，即设备的状态数据。
在S530中，将接收的状态数据作为应答数据转送给CPU100。接收数据的控制用处理器120，在S540中，在将读入值存储(也称为保存)于存储器140的同时，在S550中，按照控制程序根据读出的数据进行运算处理。在S560中，将该运算结果作为控制指示向设备接口300提出数据写入要求。接收到数据写入要求的设备接口300，在S570中，按照这一要求向设备控制对象输出数据进行必需的控制。
这样，控制用处理器120，通过以数毫秒至数百毫秒的周期反复重复从S510至S570的处理保证控制的实时性。
下面利用图4、图5对通信用处理器110的通信处理流程予以说明。图4示出通信用处理器110的监视处理的流程，图5示出操作的处理的流程的一例。
如图4所示，通信用处理器110，与控制用处理器120同样，在利用固件111进行的初始化之后，在S600中，从存储器140中读出通信程序，在S610中，等待来自终端20的要求。
在S620中，如从终端20接收到数据转送要求，通信用处理器110，在S630中，按照数据转送要求将存储(也称为保存)于存储器140中的设备状态的数据读出，在S640中，桥式LSI130，将数据经网络接口150及因特网10转送到终端20。
此处，由于经因特网10的通信处理是由通信用处理器110处理，可以不妨碍控制用处理器120的控制程序处理，对设备进行监视。其结果，在控制用处理器120的一定周期的处理因某种理由受到阻碍的场合，可以防止控制的实时性不能保证，设备的装置破坏及在最坏的场合造成停电停水等社会损害。
此处，通信用处理器110，在S630中，在进行存储器读出的场合，如产生和控制用处理器120之间的存储器总线竞争，会阻碍一定周期的处理，担心会损害控制的实时性。因此，在本实施例中，对于来自控制用处理器120和通信用处理器110两方的存储器访问，由桥式LSI130吸收访问存储器的开销，使储存器总线的运行性能提高。另外，可生成在控制用处理器120的内置高速缓存中进行临时存储而有效活用高速缓存的程序，或是在发生存储器总线竞争的场合，因为对通信用处理器110的对存储器的一次访问的量进行限制，所以即使是发生存储器总线竞争的场合也可以保证控制的实时性。
下面利用图5对经因特网进行设备操作的示例予以说明。关于通信用处理器110的初始化及程序的读入与图4所示的监视的场合一样。
在图4中看到监视数据，监视者(也称为操作员)在必须改变设备控制参数的场合，在S700中，在终端20上的操作画面等等上面发出改变参数的指示。此参数变更指示，在S710中，从终端20经因特网10发送给对象控制器100。
通信用处理器110，在S720中，如接收到来自终端20的参数变更要求，则在S730中，由控制用处理器120发出处理器间中断信号101，就必须改变参数进行联系。
控制用处理器120，以一定周期进行控制程序处理，在此一系列处理结束为止中间中断禁止状态动作，一系列处理结束后，在S740中，可接受中断，在此定时，接受处理器间中断信号101，向通信用处理器110发送参数变更许可的应答。
接收到参数变更许可的应答的通信用处理器110，按照终端20的要求，在S750中，变更存储器140的参数区的数据，再度进行处理器间中断信号101，在向控制用处理器120发出数据变更结束的应答的同时，在S760中，向终端20发出参数变更结束的应答。
此处，计算参数变更访问存储器140的时间，在判断对存储器140的访问的时间可能影响控制用处理器120的实时处理的场合，可对变更的参数量设置限制，由控制周期时间设定变更的参数的量对控制用处理器120变更参数。其结果，即使是从终端变更控制参数的场合，也可以保证控制的实时性。
根据本发明，因为在控制器中设置两个CPU模块，由桥式LSI进行和存储器之间的切换而控制用处理器不进行通常的通信处理，可以在保证控制的实时性的同时，可以对因特网进行监视和控制。

Claims (8)

1.一种控制器，其特征在于包括：控制用处理器，通信用处理器，与上述控制用处理器及通信用处理器分别连接的桥式LSI，与该桥式LSI连接的存储器，用于经系统总线与控制对象连接的系统总线接口，用于经因特网与终端进行连接的网络接口，
其中，所述控制用处理器通过所述桥式LSI和系统总线接口，从所述控制对象获得状态信息，并对所述获得的信息进行运算处理，通过所述桥式LSI和系统总线接口发送给所述控制对象；
所述通信用处理器通过所述桥式LSI和网络接口，从所述终端接收指令信息，并从所述存储器所存储的状态对象中选择出对应于所述接收的指令信息的状态信息发送给所述终端；
所述桥式LSI根据所述通信用处理器和控制用处理器的指令，进行通过所述系统总线接口或网络接口的发送处理或者进行对所述存储器的访问处理。
2.一种控制器，其特征在于包括：控制用处理器，通信用处理器，与上述控制用处理器及通信用处理器分别连接的桥式LSI，与该桥式LSI连接的存储器，经桥式LSI和上述控制用处理器连接、用于由控制用处理器对控制对象进行监视和控制的系统总线接口，经桥式LSI和上述通信用处理器连接、用于由通信用处理器和终端进行因特网通信的因特网接口，
其中，所述控制用处理器通过所述桥式LSI和系统总线接口，从所述控制对象获得状态信息，并对所述获得的信息进行运算处理，通过所述桥式LSI和系统总线接口发送给所述控制对象；
所述通信用处理器通过所述桥式LSI和网络接口，从所述终端接收指令信息，并从所述存储器所存储的状态对象中选择出对应于所述接收的指令信息的状态信息发送给所述终端；
所述桥式LSI根据所述通信用处理器和控制用处理器的指令，进行通过所述系统总线接口或网络接口的发送处理或者进行对所述存储器的访问处理。
3.如权利要求1或2记载的控制器，其特征在于上述通信用处理器的软件的构成包括：固件，包含网络接口驱动程序的实时OS，包含http、ftp等的因特网协议的中间软件、通信任务。
4.如权利要求1或2记载的控制器，其特征在于上述控制用处理器的软件的构成包括：固件，包含控制对象接口驱动程序的实时OS，中间软件，控制任务。
5.如权利要求1或2记载的控制器，其特征在于设置有上述控制用处理器的实时OS和通信用处理器的实时OS之间的处理器中断接口，或存储器接口。
6.如权利要求1或2记载的控制器，其特征在于对于来自上述控制用处理器和通信用处理器两方的存储器访问，由桥式LSI吸收访问存储器的开销。
7.如权利要求1或2记载的控制器，其特征在于上述控制用处理器具有内置高速缓存，在控制用处理器和通信用处理器两方对存储器访问时，可在上述高速缓存进行临时存储。
8.如权利要求1或2记载的控制器，其特征在于在控制用处理器和通信用处理器两方对存储器访问时，对上述通信用处理器对存储器的一次访问的量进行限制。
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Granted publication date: 20071219

Termination date: 20210920