JP2002049405A

JP2002049405A - 分散制御装置、システム及びコントローラ

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Publication number: JP2002049405A
Application number: JP2001166491A
Authority: JP
Inventors: Hiromasa Yamaoka; 弘昌山岡; Mitsuru Watabe; 満渡部; Takayasu Kasahara; 孝保笠原; Katsunari Shibata; 克成柴田; Kiyoshi Matsubara; 清松原; Yasuo Morooka; 泰男諸岡; Seiju Funabashi; 誠壽舩橋
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-06-01
Filing date: 2001-06-01
Publication date: 2002-02-15

Abstract

(57)【要約】【課題】分散制御システムにおいて、多種多様な制御
機能を有したコントローラを実現すること。【解決手段】コントローラを数値演算，シーケンス演
算，ニューラルネット（ＮＮ），ファジィなどを実行す
る複数のプロセッサで構成する。コントローラはＬＳＩ
化技術により小型化する。さらに、プロセッサ機能、Ｉ
／Ｏ機能をプログラマブルにすることにより柔軟性を増
す。プログラムが簡単な標準プログラムとＮＮ等の学習
モデルを組み込んで、計算される複数の出力を、重み付
けして加算することによって出力データを生成する。か
つ該重み付けの値を学習によって更新していく。本発明
により、数値演算制御，シーケンス制御，ＮＮ応用制
御，ファジィ応用制御など多種多様な制御機能を有した
分散制御システム及びそれに用いるコントローラを実現
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は各種プロセス制御，プラ
ント制御，車両制御等において複数の制御装置（コント
ローラ）を用いて分散制御を行う分散制御システムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来からプラント制御システムの例で
は、複数のコントローラを分散して制御を行う分散制御
システム、ＤＣＳ（Distributed Control System）と呼
ばれる制御システムがある。このＤＣＳは複数のコント
ローラとマンマシンシステムとしてのオペレーターズコ
ンソールをネットワークで結びプラントを制御しようと
するものである。しかし、分散システムといってもコン
トローラ自体は計器室、電気室あるいは計算機室等と呼
ばれる専用の設置スペースに集中配置し、そこからプラ
ントのセンサあるいはアクチュエータへ入出力ケーブル
を接続するのが常であった。しかし、この方法ではコン
トローラの専用設置スペースが必要になることと、コン
トローラの入出力とプラント間の接続ケーブルの敷設に
費用がかかるという問題点があった。

【０００３】また、従来のコントローラを分散配置する
とコントローラが故障した際にその保守がすぐにはでき
ないという問題点が発生する。

【０００４】また、一般には一つのプラントは複数の制
御対象グループから構成され、さらに一つの制御対象グ
ループは複数の制御対象機器から構成されている。そこ
で、一つのコントローラでどれだけの制御対象機器を掌
握するかが従来から議論されている。一般には、一台の
コントローラで掌握する制御対象機器が少なければ少な
いほど、一台のコントローラが故障してもその影響範囲
は小さくなり危険分散化が図れるが、コントローラ間の
通信量は増大するという問題があった。

【０００５】一方で、制御の高度化は今後ますます進
み、リレー接点ロジックの代替であるシーケンス制御や
単なる数値演算制御だけではなく、多変数制御を行うた
めの高速行列演算、あいまい量を取り扱うファジィ制
御，学習能力をもつニューラルネットワーク応用制御等
各種の制御が複合して用いられるようになってきてい
る。しかし、このような制御システムは、各々専用の機
能を持ったコントローラを適当に組み合わせて構築して
いるのが現状である。その結果、高度な制御を行なおう
とすれば、分散システム内に多種類のコントローラを配
置する必要があり、設計、プログラミング、運転、保守
いずれの時点においても複雑さが増大しそれに伴うコス
トも増大するという問題があった。

【０００６】また、一つのコントローラを複数のプロセ
ッサで実現する所謂マルチプロセッサ構成のコントロー
ラも実現されている。例えば、伝送処理を行うネットワ
ークコントロールプロセッサ、数値演算プロセッサおよ
び高速シーケンスプロセッサというように複数のプロセ
ッサでもってコントローラを実現するわけである。しか
し、従来の方法では各種制御内容に応じた複数種類のプ
ロセッサを用意し、制御対象に応じてその組み合わせを
変える必要があった。即ち、各種制御対象のセンサー、
アクチュエータの種類，点数，制御内容が異なるため、
各プロセッサおよびプロセス入出力カードがプラグイン
ユニット式で増設、交換できるように作られている。と
ころが、このコントローラを１ボード化またはＬＳＩ化
しようとすると非常に困難な事態が発生する。すなわ
ち、制御対象毎に異る機能のボードやＬＳＩを作ること
になり、開発期間、開発コスト面において大きな障害と
なるとともに保守面においてもすべての品種に対応した
保守部品、保守管理が必要になり、保守コストの増大に
つながる。特にＬＳＩ化のメリットの１つは大量生産に
よる低価格化にあり、この様に個別に多くの種類のＬＳ
Ｉを開発することは、このＬＳＩの最大のメリットを享
受できないという事になる。

【０００７】また、コントローラのプログラミングに関
しては、従来各制御部のプログラムをユーザが逐一書い
ていた。一般的には、より良い制御性能を得ようとする
とプログラムは複雑化する。また、従来のプログラムで
は、経時変化や環境の変化、ユーザの好みに柔軟に対応
していくことが大変困難であった。そこで、ニューラル
ネットなどを使用して徐々に学習しながら制御性を良く
するというアプローチがある。しかし、従来の学習によ
るアプローチでは所望の出力を得るまでに、非常に多く
の学習，経験を積まなければならず、学習の初期におい
ては所望とする制御出力とかけ離れたものしか得られな
いのが常である。一方、制御の初期段階から所望とする
制御出力に近い値を得なければならないことも事実であ
る。また、ユーザが持っている知識が優れている場合に
はそれを最大限利用するといった方法が望れているが、
ニューロ等による学習結果とユーザの知識のどちらが優
れているかの判断が難しい。

【０００８】さらに、制御性能の評価については、例え
ば、自動車の場合のように、その基準は乗り心地，スピ
ード，温度など、複数存在することが多い。また、その
価値基準は人によって、また、同じ人でも時によって異
なる。このようなことに、柔軟に対応するためには、動
作中にユーザがその価値基準算出法を変更可能であるこ
とが必要である。

【０００９】ネットワークについては制御対象が定常状
態であれば通信情報量の増減はあまり無いが、過渡状態
特に異常発生時などは通信情報量が増加してしまう。例
えば、従来の分散制御システムの診断方法であるブラッ
クボードアーキテクチャによってもコモンモード故障時
に個々のコントローラから通信ネットワーク上に多数の
故障情報が送信されネットワークの通信ネックが発生す
る危険性があった。

【００１０】またさらに、分散制御システムの稼働率と
信頼性の向上に関しては、１台のコントローラが故障
（ダウン）した場合に他のコントローラがその負荷を代
替（バックアップ）する方法が一般的である。例えば、
特開昭62−177634号と特開昭63−118860号に示されるよ
うに、あるコントローラのダウンに対してバックアップ
するコントローラをあらかじめ定めておく方法が知られ
ている。さらに、特開平2−224169号と特開平3−296851
号に示されるように計算機システムでは各計算機の負荷
状況に応じて、ダウンした計算機の負荷を分割し複数の
計算機でバックアップする方式が知られている。ところ
が、前者の方法はバックアップ専用のコントローラを準
備する必要があった。また、後者の方法は負荷の分散を
集中管理しているためその集中管理用の計算機がダウン
した場合、計算機システムの全体が停止する可能性があ
った。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する一つの課題は、一台のコントローラで掌握する制御
対象機器を最小限度に少なくし、危険分散を図ることが
可能なコントロールシステムを実現することである。

【００１２】またさらに、本発明が解決しようとするも
う一つの課題は、コントローラの専用設置スペースおよ
びコントローラの入出力とプラント間の接続ケーブルの
敷設を不要または最小にできる分散設置形のコントロー
ルシステムにも適用できるコントローラを実現すること
である。

【００１３】またさらに、本発明が解決しようとするも
う一つの課題は、できる限り少ない種類で各種の制御対
象，制御方式に対応可能な汎用性のあるコントローラを
提供することである。

【００１４】またさらに、本発明が解決しようとするも
う一つの課題は小型かつ低コストなコントローラを提供
することである。

【００１５】またさらに、本発明が解決しようとするも
う一つの課題は、小規模のコントローラから大規模のコ
ントローラまで同一アーキテクチャで構成できるスケー
ラビリティを有したコントローラを提供することにあ
る。

【００１６】またさらに、本発明が解決しようとするも
う一つの課題は、ハードウエア完成後に目的に合わせて
機能のプログラムが可能なコントローラを提供すること
にある。ここで言う機能のプログラムとは、数値演算機
能、ファジィ推論機能、ニューラルネット処理機能、シ
ーケンス演算機能などの専用処理機能をコントローラ内
のハードウエアに埋め込むことである。

【００１７】またさらに、本発明が解決しようとするも
う一つの課題は、部分故障に対して自己修復可能なコン
トローラを提供することにある。

【００１８】またさらに、本発明が解決しようとするも
う一つの課題は、プログラミングの簡単なコントロール
システムを提供することにある。

【００１９】またさらに、本発明が解決しようとするも
う一つの課題は、コモンモード故障時に個々のコントロ
ーラから通信ネットワーク上に送信される故障情報を減
じ、ネットワークの通信ネックによるシステムダウンが
発生しにくい分散制御システムを提供することにある。

【００２０】またさらに、本発明が解決しようとするも
う一つの課題は、集中管理用のコントローラと待機用コ
ントローラを設けずに、正常に動作しているコントロー
ラがダウンしたコントローラの負荷を自律的に分割して
バックアップすることが可能な分散制御システムを実現
することである。特に、コントローラの多重ダウンに対
しても、正常に動作しているコントローラが協調して、
その余剰性能を有効に活用し分散制御システムの総合性
能の限界までバックアップを実施することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、コントローラの内部構成、外観構造と
もに拡張性のあるものとし、その基本単位をＬＳＩ化し
小型のコントローラを実現できるようにした。従って、
分散設置型としても集中設置型としても利用できる。ま
た、本コントローラを制御対象機器単位に配置すること
により、危険分散システムが実現できる。

【００２２】さらに、汎用性をもったコントローラを実
現するために、一つのコントローラを数値演算機能はも
とよりニューロ、ファジィ、行列等を高速に演算するた
めの並列演算機能を実行するプロセッサ、シーケンス制
御演算を高速に実行するするプロセッサ、さらには、ネ
ットワークとの通信機能を実行するプロセッサ等の複数
のプロセッサから構成し、各機能を並列に実行可能とし
た。また、入出力及びプロセッサを機能プログラムでき
るチップを実現する方法も提供した。

【００２３】また、同一コントローラ内の一つのプロセ
ッサがダウンしても他のプロセッサがその機能を代替で
きる手段を設けた。

【００２４】制御演算部にニューラルネットと従来のよ
うなユーザが付与したモデルを計算する手段または方法
を設け、両者を重み付けして加えることによって制御出
力を生成することとした。そして、その重み付けの値を
学習が進んでいない状態ではユーザの付与モデル出力を
１００％またはそれに近い値とし、その後学習によって
更新し、また、ニューロや他の手段からの出力値に対す
る重み付けの値もニューラルネットで行い、学習させる
こととした。

【００２５】また、評価についても、状態の評価値をユ
ーザに表示し、それをユーザが修正する手段を有し、さ
らに、新しい評価基準をユーザが定義すると共に、複数
の評価値を何らかの加工をした後に最小値を求め、これ
を用いて出力の演算法を更新していくこととした。

【００２６】さらに、故障診断時のネットワークの負荷
を低減する手段としては、ネットワークの伝達情報をマ
ンマシン装置に格納し、編集・処理するネットワークモ
ニタ、および各コントローラにつけた入出力情報フィル
タを設け冗長な情報はネットワークには乗らないように
した。

【００２７】さらに、ダウンしたコントローラの負荷を
自律的に分割してバックアップするための手段は、各コ
ントローラが実行しているタスクとその負荷状況を示す
実行分担表と、各タスクを実行したときの負荷を示すタ
スク負荷表と、各コントローラの負荷状況によりどのコ
ントローラが余裕がありバックアップを実行しやすいか
を示す受付順位表とに基づきバックアップを依頼するバ
ックアップ依頼手段と、前記表によりバックアップを受
付可能か判定し受付けたか否かを回答するとともに受け
付けたタスクの実行を指示するバックアップ受付手段と
から構成される。

【００２８】また、一つのコントローラ自身の耐故障性
と信頼性を向上するために、各コントローラは複数のプ
ロセッサで構成され、前述の実行分担表はさらに各プロ
セッサの負荷状況とどのプロセッサが余裕があり負荷を
バックアップしやすいかを示すものとし、これらの実行
分担表とタスク負荷表に応じて故障したプロセッサの負
荷をバックアップするプロセッサを定める内部バックア
ップ手段を設けたものである。

【００２９】

【作用】一種類で多種多様な制御機能を並列に実行可能
なコントローラを実現したことにより柔軟なシステム構
成能力を有する分散制御システムが構築できる。即ち、
ハード的に同一構造のコントローラを複数台設置するこ
とができるため一台のコントローラが故障しても他のコ
ントローラでのバックアップが容易にでき、迅速な保守
対応が困難な場所にもコントローラを分散設置できる。

【００３０】プログラミングに関しては、ユーザは付与
モデルとして比較的簡単なモデルをプログラムすればよ
い。学習の初期では付与モデルに従って動作をし、学習
が進んでニューラルネットによる学習モデルの出力値が
良くなるにつれてニューラルネットの出力に対する重み
値を大きくしていくことができる。そしてさらに、状態
の評価部を設け、その出力の時間微分によって出力デー
タの評価を行うことで、前記重み値をユーザが意識する
ことなく、学習によって次第に変化させていくことがで
きる。また、該重み値を入力データからニューラルネッ
トで求め、さらにそのニューラルネットを学習させるこ
とによって、付与モデルの出力が良いところではその出
力を、学習モデルの出力の方が良い場合にはその出力の
重みが大きくなるように場合によってその重み付けの仕
方を変えることもできるようになる。

【００３１】また、評価値の表示手段と修正手段によっ
て、評価値とユーザの感覚とにずれがあった時に修正す
ることで、簡単にユーザの感覚にあった評価が可能とな
る。また、ユーザが新しい評価基準を設けることで、さ
らにユーザの評価方法にできるだけ近付ける。そして、
こうしてできた複数の評価基準を直接または何らかの変
換をしてその最小値をとることによって、現在ユーザが
最も不適と感じている項目を抽出し、この評価基準を用
いて制御出力の演算法を更新していくことで、複数の評
価基準からみて調和のとれた制御が可能になる。

【００３２】故障診断時のネットワーク負荷を低減する
手段に関しては、各コントローラは、故障発生時に異常
情報を入出力フィルタに送り、入出力フィルタは、送信
された異常情報を含んだ異常情報がすでにネットワーク
に送信されているかどうかを各コントローラが格納して
いる履歴情報を参照して判定し、送信された故障情報を
含んだ異常情報がすでにネットワークに送信されていな
ければ該異常情報をネットワークに送信することによ
り、冗長な異常情報がネットワークに送信されることを
防止することができる。

【００３３】さらに自律的なバックアップに関しては、
各コントローラに具備した実行分担表と，タスク負荷表
と，受付順位表とにより、どのコントローラのバックア
ップ依頼手段でバックアップすべきタスクとバックアッ
プに適するコントローラを検索し、バックアップ受付手
段に通知することが可能になる。また、バックアップを
依頼されたコントローラのバックアップ受付手段は自己
が持つ実行分担表の自己の負荷に基づき、この通知にあ
るバックアップ対象タスクを実行可能か否かを自ら判断
し、選択的にバックアップ対象タスクを受付ける。この
選択の結果を受付メッセージとして放送（ブロードキャ
スト）することにより依頼元および他のコントローラは
バックアップを実施したコントローラの負荷状況の変化
を実行分担表及び受付順位表に反映可能である。さらに
依頼元のコントローラでは受付られなかったバックアッ
プ対象タスクを知ることが可能であり、再び受付順位表
（この時は先にバックアップを実施したコントローラは
負荷率が高まるため受付順位表の先頭にいないであろ
う）にしたがって新たなコントローラに未受付分を依頼
可能である。

【００３４】このようにして本発明では各コントローラ
がシステムの実行状況を常に正確に把握し、また、バッ
クアップを依頼されたコントローラが依頼を拒否可能で
あるため、自律的にバックアップすべきタスクを分割／
分散して処理することができる。さらに、一つのコント
ローラに含まれる複数のプロセッサの一つが故障したと
きにおいても、内部バックアップ手段が実行分担表によ
り負荷が小さいプロセッサを選択し、そのプロセッサに
故障したプロセッサの負荷をすべてバックアップできる
かを判定し、そのプロセッサが負荷オーバにならないよ
うにバックアップを実施させ、残りの負荷がある場合に
はさらに他のプロセッサを選択し同様にバックアップさ
せる。このように本内部バックアップ手段は各プロセッ
サが負荷オーバにならない様に故障したプロセッサの負
荷を各プロセッサの負荷限界に収まるように分割し、複
数のプロセッサで次々とバックアップさせていくもので
ある。

【００３５】

【実施例】以下本発明の実施例を図面により詳細に説明
する。

【００３６】図１は本発明の一実施例であるプラント制
御システムを示す。制御対象プラント１００は流量計等
のアナログ形センサ１１１，１１５，１１９，制御弁等
のアナログ形アクチュエータ１１２，１１６，１２０，
リミットスイッチ等のディジタル形センサ１１３，１１
７，１２１および電磁弁等のディジタル形アクチュエー
タ１１４，１１８，１２２から構成されている。本例で
はセンサ１１１とアクチュエータ１１２が一組、センサ
１１３とアクチュエータ１１４が一組となり各々制御対
象機器を構成している。本図では各制御対象機器には一
つのセンサと一つのアクチュエータしか図示していない
が、これらは複数個ある場合もある。コントローラ１，
２，３，４，５，６は各制御対象機器に対応して配置さ
れそれらはネットワーク１０００で結合されている。

【００３７】マンマシン装置１２００はプラントの運転
監視を行い場合によっては人手での運転指令を各コント
ローラに発する装置である。

【００３８】次に、本発明の一実施例の具体例の一つで
ある鉄鋼圧延制御システムについて説明する。参考のた
め、従来の鉄鋼圧延制御システムを図２により説明す
る。ペイオフリール１５１，１５２は被圧延材のコイル
であり、被圧延材１８０は入側処理ライン１５３，ルー
パ１５４を経由して圧延機１５５，１５６，１５７，１
５８にて圧延され最終製品１８１となりテンションリー
ル１５９に巻き取られる。上記リール、圧延機等はモー
タ１４０，１４１，１４２，１４３，１４４，１４５，
１４６で駆動される。各々のモータに対応したドライブ
装置１３０，１３１，１３２，１３３，１３４，１３
５，１３６は各モータを駆動するパワー回路である。従
来はドライブ装置１３０，１３１，１３２，１３３，１
３４，１３５，１３６は電力変換器１９０とそれを制御
する専用の高速コントローラ１９５から構成されてい
る。図２にはドライブ装置１３０の内部のみ図示したが
ドライブ装置１３１，１３２，１３３，１３４，１３
５，１３６の内部構成も同様である。一方コントローラ
１５００，１５０１，１５０２，１５０３は板厚目標
値，入側板厚，スタンド間張力などから各モータのスピ
ード指令を計算して各ドライブ装置に指令値を出力する
構成を取っていた。

【００３９】本制御システムの運転監視はマンマシン装
置１２００，１２０１にて行う。各コントローラ及びマ
ンマシン装置の間はネットワーク１０００で結合されて
いる。

【００４０】図３は本発明を適用した鉄鋼圧延制御シス
テムを示す。本実施例では各モータドライブ装置１６
１，１６２，１６３，１６４，１６５，１６６，１６７
に一対一でコントローラ１１，１２，１３，１４，１
５，１６，１７を割り付けている。しかも、各モータド
ライブ装置１６１，１６２，１６３，１６４，１６５，
１６６，１６７は電力変換器１９０のみから構成されて
おり、従来のような専用のコントローラはない。後述す
るように本発明のコントローラはマルチプロセッサ構成
であり、従来の電力変換器制御機能はそのコントローラ
内の一つのプロセッサに割り当てている。

【００４１】なお、図示はしていないが圧延機１５５，
１５６，１５７，１５８のロール間ギャップの制御は通
常、油圧圧下装置で制御されている。この油圧圧下装置
はやはり数ミリ秒という高速で制御しなければならず、
従来はそれ専用のコントローラを特別に配置していた。
しかし、本発明によれば、モータの制御と同じくその制
御に圧下指令計算用コントローラ内の一つのプロセッサ
を割り当てればよい。このような構成を採ることにより
後述するように、非常に高信頼，高性能な制御システム
が実現できる。

【００４２】図４及び図５は本発明の他の一実施例であ
るところの自動車の制御を示したものである。図４は一
般的な自動車の制御項目を説明したものである。図５は
自動車の制御に本発明を適用した場合の制御システム構
成を示したものである。

【００４３】コントローラ２１はエンジン２１ａを制御
する。このコントローラ２１はシリンダに流入する空気
量と、エンジンの回転数と回転角度と、アクセルペダル
が踏み込まれた角度と、エンジンの冷却水の温度と、排
気浄化用の触媒の温度とを検出する。これらに応じて、
シリンダ内の燃料と空気の比が理論空燃比となるように
燃料の噴射量を操作する。そして、上記の状態量に応じ
て点火時期を操作する。これらの操作はエンジンの効率
を高め出力を増加する。同時に、排気中の有害物質を低
減する。また、このコントローラ２１はエンジンの冷却
水の温度と排気浄化用の触媒の温度が適温より低い場合
にはそれらを素早く暖めるために点火時期をやや進角す
る。コントローラ２１は前照燈の点灯と冷房装置の運転
をコントローラ２８がネットワーク１０００を介して通
知したとき、エンジンの停止や車速の変動を防ぐために
スロットルをやや開いてエンジンの出力を増加させる。
コントローラ２２がネットワーク１０００を介して通知
する車速が特定の値を超過した場合には、コントローラ
２１は燃料の噴射量を減じて車速が特定の値を大きく越
えないようにする。コントローラ２２が変速中であると
ネットワーク1000を介して通知したとき、このコントロ
ーラ２１は変速の前後で加速度が滑らかに変化するよう
にエンジンの出力を調整する。コントローラ２１はアク
セルペダル踏み込み角度が急激に大きくなった場合には
運転車が急激な加速を要求していると判断する。そし
て、このコントローラ２１は冷房装置で消費されている
エンジンの出力を車の加速に使用するためにネットワー
ク１０００を介してコントローラ２８に対して冷房装置
の停止を要求する。同時に、コントローラ２２にシフト
ダウンを要求する。

【００４４】コントローラ２２は変速機２２ａを制御す
る。このコントローラ２２は車速を検出し、これに応じ
たギヤ比に変速する。この時、ネットワーク１０００を
介してコントローラ２１が通知するスロットル開度とエ
ンジンの回転速度とコントローラ２３が通知する車体姿
勢に応じて、変速の基準となる車速を変更する。スロッ
トル開度が小さくエンジンの回転速度が高いときはエン
ジンの吸気抵抗による出力の損失が増大するため、低速
でシフトアップしエンジン回転速度を低下させる。車体
姿勢が後傾しているときは坂道を昇っていると判定しシ
フトアップの基準車速を高め、低速ギヤを使用するよう
にして登坂力を維持する。

【００４５】コントローラ２３はサスペンション２３ａ
を制御する。このコントローラ２３はサスペンションの
変位と車体姿勢とを検出し、ネットワーク１０００を介
してコントローラ２２から車速を、コントローラ２５か
ら舵角を受信し、これらに応じてサスペンションの空気
バネ内の気圧を制御して所望の車体姿勢にする。このコ
ントローラ２３は車体姿勢をネットワーク１０００を介
して他のコントローラに通知する。

【００４６】コントローラ２４はブレーキ２４ａを制御
する。このコントローラ２４はタイヤの回転速度を検出
し、ネットワーク１０００を介してコントローラ２２か
ら車速をコントローラ２５から舵角を受信し、これらに
応じて地面に対するタイヤの滑り率を求め、この値が所
定の値以下になるように制動力を定める。さらに、旋回
時に内輪に弱い制動を掛けて滑らかに旋回する。

【００４７】コントローラ２５はパワーステアリング２
５ａを制御する。このコントローラ２５はステアリング
シャフトのねじれ角度を検出し、その角度が小さくなる
ようにパワーステアリングのアシストトルクを調節す
る。さらに、このコントローラ２５は舵角を検出し、他
のコントローラにネットワーク１０００を介して通知す
る。

【００４８】コントローラ２６は故障を診断する。この
コントローラ２６はネットワーク１０００を介して他の
コントローラから通知される状態量や操作量を自己のシ
ミュレーション結果と比較することによって、他のコン
トローラあるいは制御対象機器の故障あるいは劣化を検
出する。故障あるいは劣化を検出した場合は、コントロ
ーラ２８に対して故障診断結果を通知する。

【００４９】コントローラ２７はドライブレコーダであ
り、ネットワーク１０００を介して通知された車の動作
の履歴を衝撃及び熱に強い記憶装置に格納する。

【００５０】コントローラ２８はスイッチ２８ａとメー
タ２８ｂとディスプレイ２８ｃなどのマンマシンインタ
フェースを制御する。コントローラ２８は運転者がスイ
ッチ２８ａを操作した場合にそのオン／オフに応じて対
応する装置を作動あるいは停止させる。また、ネットワ
ーク１０００を介して通知された車速やエンジンの回転
速度等の状態量と故障診断の結果などをメータ２８ｂあ
るいはディスプレイ２８ｃに表示する。また、ネットワ
ーク１０００を介した他のコントローラからの依頼ある
いは要求に応じて各種装置をオン／オフする。

【００５１】このように各コントローラはネットワーク
１０００を介して検出した状態量と制御出力あるいは操
作依頼を互いに通知し、そして、各コントローラは通知
された状態量と制御出力と操作依頼に応じて所轄の機器
を制御する。

【００５２】以上のように複数のコントローラを各制御
対象機器毎に対応して分散配置するところに本発明の一
つの特徴がある。

【００５３】図６は本発明を階層システムに適用した場
合のシステム構成例である。プラントが各々異なった制
御対象機器群１００，１０１，１０２から構成されてい
る場合やその制御機器群１００，１０１，１０２が広域
に分散している場合などでは本図のようにネットワーク
をネットワーク１０００，１００１，１００２のように
分割し各ネットワーク下にコントローラ１，２，３，
４，５，６を配置する。ネットワーク１０００，１００
１，１００２は各々統括コントローラ１３００，１３０
１，１３０２を介して上位ネットワーク１５００に接続
される。統括マンマシン１６００はこの制御システムの
運転監視を行う。

【００５４】図７及び図８は今まで述べたコントローラ
の内部構成を示す。コントローラ１はグローバルメモリ
（ＧＭ）５２，演算プロセッサ(ＰＲ１，ＰＲ２，ＰＲ
３)５４，５６，５８入出力処理装置（Ｉ／Ｏ）５３，
ネットワーク制御プロセッサ（ＮＣＰ）４０，ネットワ
ークコネクタ（NetworkConnector）４１，規模拡張用コ
ネクタ（BusConnector）６０，６１，６２，６３および
制御対象機器との接続用コネクタ（Ｉ／Ｏ Connector）
６４から構成されている。また演算プロセッサ（ＰＲ
１，ＰＲ２，ＰＲ３）５４，５６，５８は各々ローカル
メモリ（ＬＭ１，ＬＭ２，ＬＭ３）５５，５７，５９を
有している。

【００５５】ＮＣＰ４０はバス７０を介してＧＭ５２，
ＬＭ５５，５７，５９およびＩ／Ｏ５３の内容を読み込
み他のコントローラまたはマンマシン装置(図１の１２
００)へ送信する機能と、逆に他のコントローラまたは
マンマシン装置２０００から送信されたデータをＧＭ５
２，ＬＭ５５，５７，５９およびＩ／Ｏ５３に書き込む
機能を有する。バス７２はプロセッサ５４，５６，５８
がＧＭ５２およびＩ／Ｏ５３をアクセスするのに用い
る。バス７１は伝送用のシリアルデータ用のバスであ
る。このような構成を採ることでコントローラの拡張性
を確保でき、もし一つのプロセッサが故障しても他のプ
ロセッサで代替処理ができ（後述）しかも１台のコント
ローラ内の全てのプロセッサが故障したとしても他のコ
ントローラで代替処理ができる（後述）システムが構築
できる。

【００５６】図８は図７におけるプロセッサ(ＰＲ１)５
４の内部構成を示したものである。図７において各プロ
セッサは同一の構成であり、その構成をプロセッサ(Ｐ
Ｒ１)を例に取り上げ説明する。プロセッサ（ＰＲ１）
５４はタスクを実行する汎用エンジン（ＧＥ）６８１１
と、タスクの中に含まれたニューロ演算を加速するため
のニューラルエンジン（ＮＥ）６８１２と、タスクの中
に含まれたシーケンス制御用の演算を加速するシーケン
スエンジン（ＳＥ）６８１３と、アクセスすべきメモリ
がグローバルメモリ（ＧＭ）５２のときバス７０とプロ
セッサ内のバス６８１９を結合するバスインタフェース
（ＢＩＦ）６８１７と、ローカルメモリ（ＬＭ）５５と
グローバルメモリ（ＧＭ）５２の間で高速な転送を実行
するダイレクトメモリアクセス制御（ＤＭＡＣ）６８１
８と、スケジューリングのための時計であるフリーラン
タイマ（ＦＲＴ）６８１５と、各構成要素の故障を検出
してプロセッサの動作を停止させるとともに故障を他の
プロセッサにバス７２を通して通知する故障制御回路６
８２０を含む。さらに、各構成要素はバス６８１９で接
続されている。

【００５７】図９は今まで述べたコントローラの他の実
施例の内部構成を示す。図７との相異点は図７における
ＮＣＰ４０の機能を複数のプロセッサ８４，８７，９
０，９３いずれにおいても実行できるように各プロセッ
サ８４，８７，９０，９３にシリアルデータのパラレル
データ化あるいはその逆の操作と符号化／復号化などを
実行するランアダプタ（ＬＡ）８６，８９，９２，９５
を付加したことである。これにより、プロセッサの代替
処理と同様に伝送機能（ＮＣＰ）の代替処理が行える。

【００５８】図１０は図９におけるプロセッサ（ＰＲ
１）８４の内部構成を示したものである。図８との相異
点はランアダプタ（ＬＡ）８６とバス６８１９の接続イ
ンタフェース６９０２を設けたことである。

【００５９】図１１はさらに他の実施例の内部構成を示
す。図９との相異点は図９におけるローカルメモリ８
５，８８，９１，９４の代替としてキャッシュメモリ
（ＣＭ）３０１，３０２，３０３，３０４を用いたこと
である。キャッシュメモリコントローラ（ＣＭＣ）４０
１，４０２，４０３，４０４はキャッシュメモリ（Ｃ
Ｍ）３０１，３０２，３０３，３０４とグローバルメモ
リ４００との間のデータ転送を行う。

【００６０】図１２は図１１におけるプロセッサ（ＰＲ
１）８４の内部構成を示したものである。図１０との相
異点は図１２においては図１０におけるダイレクトメモ
リアクセス制御（ＤＭＡＣ）６８１８が不要なことであ
る。これは、キャッシュメモリ（ＣＭ）３０１とグロー
バルメモリ４００との間のデータ転送をキャッシュメモ
リコントローラ（ＣＭＣ）４０１が行うためである。

【００６１】図１３はさらに他の実施例の内部構成を示
す。図１１との違いはランアダプタ８６，８９，９２，
９５とネットワークコネクタ４１およびプロセッサ８
４，８７，９０，９３の接続をプログラマブルスイッチ
アレイ(ＰＳＷ１，ＰＳＷ２)８１０１，８１０２でプロ
グラマブルにしたことにある。これにより伝送機能をプ
ロセッサ８４，８７，９０，９３いずれにおいても実行
できるようだけでなく、シリアルデータのパラレルデー
タ化あるいはその逆の操作と符号化／復号化などを実行
するランアダプタ（ＬＡ）８６，８９，９２，９５の故
障に関してもランアダプタを切り替えることによりプロ
セッサを切り替えることなく伝送機能の代替処理が行え
る（図１１の構成では、ランアダプタの故障であっても
プロセッサを切り替える必要がある。）。尚、図１３に
おけるプロセッサの内部構成は図１２に示したものと同
様で良い。

【００６２】図１４にはプログラマブルスイッチアレイ
の構成例を示す。スイッチアレイへの入出力ＸｉとＹｊ
の交点にはＭＯＳトランジスタＴｉｊが設けられてお
り、ＭＯＳトランジスタＴｉｊのゲートには不揮発性メ
モリセルＭｉｊが接続されている。すなわちメモリセル
Ｍｉｊの出力が“１”の場合ＭＯＳトランジスタＴｉｊ
がＯＮしＸｉとＹｊが接続され事になる。逆にＭｉｊの
出力が“０”の場合はＴｉｊがＯＦＦとなりＸｉとＹｊ
は切り離された状態となる。またメモリセルＭｉｊには
アドレス線Ａ１，Ａ２，Ａ３とデータ線Ｄ１，Ｄ２，Ｄ
３が接続されており、これを介してデータの書込みが行
われる。

【００６３】図１５にメモリセルＭｉｊの内部回路例を
示す。この回路では不揮発性メモリ素子としてフラッシ
ュメモリを用いている。通常動作状態では書換えモード
信号は“ＬＯＷ”になっており、ＮＭＯＳ：Ｎ１がＯＦ
Ｆ、ＰＭＯＳ：Ｐ１がＯＮとなっている。またアドレス
線の電位は例えば電源電圧に等しくなっている。従って
ノードＡの電位はメモリ素子が消去状態（しきい値電圧
が低い）のときは“ＬＯＷ”となりインバータＩ２の出
力も“０”となる。すなわちこのセルにつながるＭＯＳ
トランジスタＴｉｊがＯＦＦとなる。逆にメモリ素子が
書込み状態（しきい値電圧が高い）のときはノードＡの
電位が“ＨＩＧＨ”となりインバータＩ２の出力が
“１”スイッチＭＯＳトランジスタＴｉｊがＯＮとな
る。メモリセルへの書込みを行うには書込みモード信号
を“ＨＩＧＨ”にし、ＮＭＯＳ：Ｎ１をＯＮ，ＰＭＯ
Ｓ：Ｐ１をＯＦＦにする。この状態でアドレス線及びデ
ータ線に高電圧を印加することによりメモリ素子Ｍ１は
書込み状態になる。メモリ素子の消去はアドレス線を
“ＬＯＷ”にしメモリ素子のソースに高電圧を印加する
ことにより行われる。

【００６４】図１６にプログラマブルスイッチアレイに
予備領域を設け、部分的な故障に対して救済を可能とす
るための構成を示す。この例は図１４に示したスイッチ
アレイに故障救済用素子：Ｔｓ１〜Ｔｓ３，Ｔ１ｓ〜Ｔ
３ｓ,Ｔｙ１〜Ｔｙ３,Ｍｓ１〜Ｍｓ３，Ｍ１ｓ〜Ｍ３ｓ
を追加したものである。通常故障のない状態ではTs1〜
Ｔｓ３およびＴ１ｓ〜Ｔ３ｓはＯＦＦ、Ｔｙ１〜Ｔｙ３
はＯＮとなっており、図１４の回路と同じ動作をする。
次に故障が検出された場合の救済方法を以下に示す。メ
モリセルＭ１１が故障した場合について説明する。まず
Ｍ１１〜Ｍ１３の内容をＭｓ１〜Ｍｓ３に移す。次にＭ
１ｓを“１”にし、Ｔ１ｓをＯＮ，Ty1をＯＦＦにす
る。これにより故障部分が予備回路で置き換えられたこ
とになり、故障前と同一の動作が可能となる。

【００６５】図１７は図８，図１０，図１２における汎
用エンジンの内部構成例を示したものである。本エンジ
ンはマイクロプログラムメモリ８２０２，読みだし回路
8203，マイクロ命令レジスタ８２０４及びデコーダ８２
０５、レジスタ、演算ユニット８２０６，マルチプレク
サ８２０８，アドレスデコーダ８２０７から構成され
る。起動当初はアドレスデコーダ８２０７がクリアさ
れ、マイクロプログラムメモリ８２０２のゼロ番地の命
令がデコーダ８２０５で解釈され実行される。マイクロ
命令には次に実行する命令の番地を指し示している（８
２０７）。そのようにしてマイクロプログラムメモリ８
２０２に書き込まれているマイクロ命令が順次実行され
る。

【００６６】マイクロプログラムメモリ８２０２は例え
ばフラッシュメモリ等の不揮発性メモリで構成されてお
り、このマイクロプログラムを書換えることによりプロ
セッサの機能を目的にあったものに変更することができ
る。この書換えのためにマイクロプログラムメモリ８２
０２は専用の書換え回路８２０１を内蔵しており、書換
えモード信号８３０２により書換えモードに設定するこ
とにより書換え用のアドレスバス８３０１，データバス
８３００から供給されるアドレス及びデータにしたがっ
て書換えが行われる。

【００６７】図１８に他の実施例として各プロセッサを
複数のプロセッサエレメント(ＰＥ)の組み合せで構成し
た例を示す。各プロセッサの目的に応じて必要な数のプ
ロセッサエレメントを組み合せ各プロセッサを構成す
る。こうする事によりＬＳＩ全体を同一のプロセッサエ
レメントで構成することができ、ＬＳＩ化が容易になる
と共に無駄の少ないコントローラの構成が可能となる。

【００６８】次に入出力部について詳細に説明する。

【００６９】先にも述べたように各コントローラに接続
されるセンサ、アクチュエータの種類及び点数は制御対
象により異なる。従って従来はそれらに応じた入出力装
置をレパートリの中から選択しコントローラに接続する
必要があった。一方、本発明では極力少ない種類のハー
ドウエアを用いて制御システムを構築するのが一つの目
的であるから以下に示す入出力構成を採用した。

【００７０】図１９は図９におけるＩ／Ｏ８３の内部構
成を示す。Ｉ／Ｏ８３はバスインタフェース８３０，Ｄ
／Ａ変換器８３２，ＯＰアンプ８３３からなるアナログ
出力とＯＰアンプ８３５，Ａ／Ｄ変換器８３４からなる
アナログ入力とレジスタ836，パワー回路８３７からな
るディジタル出力とパワー回路８３８からなるディジタ
ル入力及びこれらとＩ／Ｏコネクタ６４との結合を決定
するパワースイッチアレイ８４０から構成される。

【００７１】パワースイッチアレイ８４０のプログラム
はインタフェース回路８３０から信号線８５０を介して
行われる。パワースイッチアレイ８４０の構成は図１６
で示したものと同一であるが、パワーを取り扱うため物
理的な容量は大きくする必要がある。

【００７２】図２０はＩ／Ｏ８３を１チップの半導体で
実現した構成図を示す。半導体は大きく２層より構成さ
れ上部半導体９８０にはパワー回路部９０２，パワース
イッチアレイ部９０１，プロセスとの接続端子９００よ
りなり下部半導体９５０はＯＰアンプ部９５１，Ｄ／Ａ
変換部９５２，Ａ／Ｄ変換部９５３，レジスタ部954，
バスインタフェース９５５及びバスインタフェースとの
接続端子９６０から構成されている（図２１は下部半導
体９５０を図示したものである）。また、上部半導体９
８０と下部半導体９５０の配線は配線層９７０によって
行う。

【００７３】図２２及び図２３は図９におけるコントロ
ーラ１′を１チップの半導体で実現した構成図を示す。
半導体は大きく２層より構成され上部半導体９８０は図
２０と同じ構成であるが、下部半導体９５０はＯＰアン
プ部９５１，Ｄ／Ａ変換部９５２，Ａ／Ｄ変換部９５
３，レジスタ部９５４以外にメモリ群９５６およびプロ
セッサ群９５７から構成されている（図２３は下部半導
体９５０を図示したものである）。また、上部半導体９
８０と下部半導体９５０の配線は配線層９７０によって
行う。

【００７４】以上コントローラの内部構成について実施
例を用いて説明したが、本発明の範囲は実施例の範囲に
限定されるものではなく種々の変形が可能である。例え
ば機能プログラム用の不揮発性メモリとしては、フラッ
シュメモリ以外に他の電気的に書換え可能なＥＥＰＲＯ
Ｍまたは強誘電体ＲＡＭ、さらには電池でバックアップ
したＳＲＡＭでもよい。

【００７５】次に図２４に本発明のコントローラの外観
を示す。コントローラの前面にはＩ／Ｏコネクタ６４が
左右側面と上下面には規模拡張用コネクタ６０，６１，
６２，６３が実装されている。背面１７００にはネット
ワーク用コネクタ１７０１及び電源用コネクタ１７０２
が実装されている。外形寸法は高さ約２０cm，奥行き約
１０cm，幅約３cmあり、入出力を接続可能でかつ分散設
置するに十分な寸法である。本寸法は本発明によりどの
程度の小型化を図れるかを参考に示すためのものであ
り、本発明はこの寸法に限られる訳ではない。

【００７６】図２５は二台のコントローラを規模拡張用
コネクタ６０，６１を用いて結合したものである。

【００７７】図２６は二台のコントローラを規模拡張用
コネクタ６２，６３を用いて結合したものである。

【００７８】図２７は四台のコントローラを規模拡張用
コネクタ６０，６１，６２，６３を用いて結合したもの
である。

【００７９】このように本実施例のバス構成と外観構造
を有することによりコントローラ規模が容易に拡張でき
る。

【００８０】次に、本発明で用いた制御演算方法につい
て説明する。

【００８１】図２８はセンサー等からの入力データに基
づいて制御演算を行う制御演算部の基本構成図を示す。
本発明では、入力データ２００１を複数の出力生成手
段、ここではニューラルネットワーク２１０１とファジ
ィ推論手段２１０２とＰＩＤ制御手段２１０３の３個の
手段に入力する。そして、重み付け部２０２１において
各出力生成手段の出力値をそれぞれに対応する重み値Ｋ
₁，Ｋ₂，Ｋ₃で重み付けし、出力データ合成部２０２
２で重み付けした各出力値を加算し、出力データ２００
２を得る。この時、前記重み値Ｋ₁，Ｋ₂，Ｋ₃を加え
て１になるようにしておけば、出力データ合成部２０２
２では、重み付けされた出力を単純に加算するだけでよ
い。ここで、ニューラルネットワーク２１０１，ファジ
ィ推論手段２１０２，ＰＩＤ制御手段２１０３の３個の
手段は各々並列的に実行できるため各々別プロセッサで
実行させる（例えば、図７のコントローラでいえば、プ
ロセッサ５４，５６，５８に３種の演算を担当させる）
ことにより、処理速度を落とすことなく制御演算が実行
できる。

【００８２】図２９に実施例の全体概要図を示す。ここ
では、出力計算部２０１２及び出力評価部２０１５より
なり、出力計算部２０１２および評価部２０１５がそれ
ぞれ学習モデルと付与モデルを持って両者を適応的に協
調させる制御方法を示す。センサ等２０１０からのデー
タ２００１を必要に応じて入力処理部２０１１で入力処
理した入力データ２３００は出力計算部２０１２と評価
部２０１５へ入力される。出力計算部２０１２では、入
力データ２３００を受けとり、その内部に持つパラメー
タ等を用いてその出力データ２３０１を計算し、必要に
応じて出力処理部２０１３にて必要な出力処理を行った
後、その値２００２をアクチュエータ等２０１４へ出力
する。ここで、パラメータ等とは、学習モデルであるニ
ューラルネット内のニューロン間の結合の重み値や、付
与モデル内のパラメータ、さらに学習モデルと付与モデ
ルの重み付けのパラメータを含む。一方、評価部２０１
５では、やはり、入力データ２３００及び内部のパラメ
ータ等を用いて現在の状態の評価を行い、その結果から
出力評価信号２３０２を出力する。そして、出力計算部
２０１２ではこの出力評価信号２３０２を用いて、この
値が大きくなるように内部のパラメータ等の学習を行
う。一方、評価部２０１５内のパラメータに関しては、
例えばマンマシン装置１２００に状態評価信号２３０３
を表示し、ユーザがこれを見て不適切と感じる場合にタ
ッチパネル、マウス等のポインティングデバイス２０１
７を用いて修正値を入力する。これを外部評価信号２３
０４として評価部２０１５へ入力し、この時に外部評価
有効信号２３０５をオンにして評価部２０１５内のパラ
メータ等を更新することによって、様々な状況に適応し
た評価ができるように学習させていく。

【００８３】出力計算部２０１２の構成を図３０に示
す。出力計算部２０１２の学習は、評価部２０１５の場
合の外部評価信号２３０４のような直接的な教師信号は
ないため、各パラメータ等に乱数成分を付加し、その時
の評価値に基づいて乱数成分を評価し、修正を行う。従
って、出力の計算法は以下のようになる。まず、入力デ
ータ２３００と学習モデルパラメータ保持部２４２１か
ら得られる学習モデルパラメータを用いて、学習モデル
計算部２４０１において出力を計算すると共に、予めユ
ーザから付与された付与モデルに従って、入力データ２
３００と付与モデルパラメータ保持部２４１１から得ら
れる付与モデルパラメータに乱数付加部２４１２によっ
て微小な乱数を付加したものをパラメータとして用い、
付与モデル計算部２４０２の出力を求める。そして、重
み付け部２４０３でそれぞれの出力値を重み付けして加
えあわせて出力データ２３０１とする。ただし、学習モ
デル計算部２４０１からの出力には乱数付加部２４２２
によって微小な乱数を加えたものに対し重み付けを行
う。また、さらに、重み付け部２４０３で用いる重み値
も、重み値保持部２４３１に保持されている重み値に対
し、乱数付加部2432によって乱数を付加したものを実際
に用いて重み付けする。まず、重み付け部2403の重み値
に関しては、乱数付加部２４３２によって付加された乱
数２４３３と評価部２０１５から得られる出力評価信号
２３０２を重み値更新量計算部２４３４において、例え
ば乗算し、重み値保持部２４３１にその値を渡して、も
との重み値に加えて新しい重み値とする。一方、学習モ
デル計算部２４０１内のパラメータに関しては、出力誤
差計算部２４２４にて、乱数付加部２４２２によって付
加された乱数２４２３と評価部２０１５からの出力評価
信号２３０２を例えば乗算して、学習モデル計算部２４
０１に与える誤差とし、学習モデル計算部２４０１で
は、その値に基づいてバックプロパゲーション等の学習
アルゴリズムに従って内部のニューラルネットの重み値
等のパラメータに更新量を計算し、新たな値を学習モデ
ルパラメータ保持部２４２１に書き込む。また、付与モ
デル計算部2402では、やはり、付与モデル内パラメータ
更新量計算部２４１４において、乱数付加部２４１２で
加えた乱数２４１３と評価部２０１５からの出力評価信
号2302を例えば乗算し、その値を付与モデルパラメータ
保持部２４１１に渡して新しい付与モデルパラメータの
値を書き込む。

【００８４】一方、図３１に評価部２０１５の構成を示
す。ここでは、まず、入力データ２３００と学習モデル
パラメータ保持部２５２１から得られるニューラルネッ
トの結合の重み値などの学習モデルパラメータを用い
て、学習モデル計算部2501から出力を求める。また、そ
れと並行して、予めユーザから付与されたモデルに従っ
て、入力データ２３００と付与モデルパラメータ保持部
２５１１から得られる付与モデルパラメータを用いて、
付与モデル計算部２５０２においても出力を計算する。
そして、重み付け部２５０３でそれぞれの出力値を重み
値保持部2531に保持されている重み値に基づいて重み付
けして足しあわせ、その足しあわせた結果を時間微分計
算部２５０５にて時間微分することによって出力評価信
号2302を生成する。また、評価部２０１５内の学習に関
しては、外部評価有効信号2305がオンの時に外部評価信
号２３０４からの信号に基づいて行われる。例えば、学
習モデル計算部２５０１と付与モデル計算部２５０２の
それぞれの出力を比較し、外部評価信号２３０４に近い
方の重み付けパラメータを大きくし、もう一方のパラメ
ータを小さくする。また、学習モデル計算部２５０１に
対しては、外部評価信号２３０４を教師信号として与え
て学習を行う。一方、付与モデル計算部2502では、通常
の出力値以外に、パラメータに微小な乱数を与えてもう
一つの出力値を求め、その両者を比較して乱数を加えた
方が外部評価信号２３０４に近ければ、実際にパラメー
タに対し、加えた乱数と学習定数を掛けたものを足し、
乱数を加えない方が良い場合には、パラメータから加え
た乱数と学習定数を加えたものを引くことによって学習
を行うことができる。また、付与モデルは学習機能がな
くても良いし、評価部２０１５が付与モデル計算部だけ
で学習モデル計算部がなくても差し支えない。また、学
習モデル計算部２５０１と付与モデル計算部2502の両方
を有する場合には、初期状態の両者の出力の重み付け
は、付与モデル側を１とし学習モデル側を０とすること
によって、学習開始前には学習モデルの出力が影響を及
ぼさないようにすることができる。

【００８５】次に、複数個の評価基準を有する場合の実
施例を示す。全体構成図を図３２に示す。ここでは、複
数の評価部として第１評価部２６０１と第２評価部２６
０２があるものとする。各評価部内のパラメータの修正
は、評価部が１個の場合と同じく、マンマシン装置１２
００に第１評価部２６０１の状態評価値２６０３と第２
評価部２６０２の状態評価値２６０４を表示し、これを
タッチパネル、マウス等のポインティングデバイス２０
１７を用いて修正し、修正された時は、該当する外部評
価有効信号２６０５に１を立てる。そして、その時の修
正値を外部評価信号２６０６として各評価部へ受け渡
す。そして、該当する評価部では、その内部のパラメー
タを修正すれば良い。また、出力評価信号に関しても複
数得られるが、例えば、その複数の出力評価信号の最小
値を選んで出力計算部２０１２へ与えることが考えられ
る。すると、ユーザが最も不適であると感じる評価基準
に関して、より良くなるように出力計算部２０１２内の
パラメータ等を更新できることになる。

【００８６】次に、複数の手段や方法による出力の重み
付けをする重み値を、入力データ２００１によって変化
させる場合を図３３に示す。ここでは、入力データ2001
をニューラルネットワーク２７０１に入力し、出てきた
出力に乱数付加部２７０２によって乱数成分を付加し、
その値Ｋに基づいて重み付け部２０２１において、ニュ
ーラルネットワーク２１０１と出力生成手段２１０２の
出力を重み付けし出力データ合成部２０２２で重み付け
されたデータを加えあわせて出力データ2002を生成す
る。一方、教師信号生成部２７０３においてその乱数成
分と出力評価信号２３０２を掛け算しニューラルネット
ワーク２７０１の出力と足して教師信号としてニューラ
ルネットワーク２７０１に渡し、学習を行わせる。ただ
し、この時、学習が始まる前はニューラルネットワーク
２７０１の出力が０に近い値になるようにし、出力生成
手段２（２１０２）の出力が出力データ２００２になる
ようにすると良い。

【００８７】以下、本発明のネットワーク通信負荷を低
減する方法に関する実施例を図面を用いて詳しく説明す
る。図３４は、本発明の対象となる分散制御システムの
構成を示したもので、ネットワーク１０００によって複
数のコントローラ（１，２，３，…）が制御を行ってい
る。システム全体の制御情報および診断情報は、マンマ
シン装置１２００において加工・表示される。各コント
ローラは、それぞれに制御を実行するだけでなく、診断
処理も実行するので、診断処理部４０１０，制御実行部
４０１１，制御情報および診断情報をネットワークを通
じて他のコントローラに送信するための通信インタフェ
ース４０１２をもっている。

【００８８】このような分散制御システムに於ては、コ
モンモード故障が発生した場合に、各分散制御センサー
からの異常情報が多数ネットワークに送信され、通信不
良となる可能性がある。

【００８９】例えば、各コントローラが制約条件をもっ
ており、診断処理部において制約のチェックをおこな
い、もし、制約が充足されなければ制約を充足しない制
約式をネットワークに送信する場合を考える。このよう
な場合、異常診断とは充足されない制約式の制約変数の
中でどの変数が制約を充足しない原因となっているかを
同定することである。

【００９０】図３５は、以後の説明のための具体例とし
て４つのコントローラからなる分散制御システムの各コ
ントローラの入力変数、出力変数、制約式を示したもの
である。例えば、コントローラ１は、入力変数としてＸ
１，Ｘ２をもち、出力変数としてＸ３をもち、制約式と
して、Ｃ１：Ｅ（Ｘ３，Ｘ１＋Ｘ２，ｅ１）をもつとす
る。ここで、Ｅは、誤差関係式で、第１変数と、第２変
数の絶対値の差が第３変数以下であることを表す。この
例では、Ｘ１＋Ｘ２−ｅ１＜Ｘ３＜Ｘ１＋Ｘ２＋ｅ１であることを示している。

【００９１】対象プラントの状態量がＸ１＝１，Ｘ２＝
２，Ｘ４＝２とする。コントローラが、この各状態量に
対して制御を行う時、図３５に示した制約をおのおのが
チェックして、もし制約が充足されない場合には、ネッ
トワークに情報を送信するとしよう。この時、コントロ
ーラ１が正常に動作していれば、入力変数Ｘ１，Ｘ２の
値から、制約条件Ｃ１を充足するＸ３の値であるＸ３＝
３を決定し、出力する。しかし、ここで、コントローラ
１が何等かの原因で故障し、Ｘ３＝１３を出力したとし
よう。この時、コントローラ２では、制約条件Ｃ２と、
入力Ｘ３，Ｘ４から、Ｘ５＝１５，制約条件Ｃ３と入力
Ｘ３から、Ｘ６＝１３が出力されるが、制約条件Ｃ４が
充足されないので制約条件Ｃ４が未充足であるという異
常が送信される。コントローラ３では、入力Ｘ３，Ｘ５
と、制約条件Ｃ５より、出力Ｘ７＝１９５となるが、こ
れは、制約条件Ｃ６を充足しないのでコントローラ３か
らは、制約条件Ｃ６が未充足という異常が送信される。
コントローラ４では、入力変数Ｘ３，Ｘ５およびＸ６と
制約条件Ｃ７よりＸ９＝１５が出力され、制約条件Ｃ８
より、Ｘ８＝２６が出力されるが、これは、制約条件Ｃ
９を充足しないので、コントローラ４からは、制約条件
Ｃ９が未充足という異常情報が送信される。このよう
に、分散制御系においては一つのコントローラが故障し
たために、他の多くのコントローラから異常情報が出力
され通信ネックが発生し、診断が妨げられる心配があ
る。

【００９２】このような問題を解決するために、本発明
においては、個々のコントローラからネットワークへ入
出力される情報をフィルタリングする方法をとった。ま
た、異常発生時に送信する情報として、各コントローラ
がフィルタリングを実行するためにマンマシン装置に送
るものと、ネットワークを経由して順次各コントローラ
に送るものの二つデータフレームを用意する。ネットワ
ークもこれにあわせて、各コントローラをリング状に結
合するものと、各コントローラとマンマシン装置をつな
ぐ二種類のネットワークを用意すれば、より高速な処理
が可能である。ここでは、一実施例として、マンマシン
装置も各コントローラも一つのネットワークで接続して
おり、異常発生時の異常情報の送り先を異常情報の中に
含める方法をとる。

【００９３】図３６は、個々のコントローラの通信イン
タフェースの構成を示したもので、４０３０が不要な入
力情報をふるい分け、必要な情報だけコントローラに取
り込む為の入力情報フィルタ部、４０３１は、不要な出
力情報をふるい分け、不要な出力情報をネットワークに
送信しないための出力情報フィルタ、４０３２は、暗号
化され、情報圧縮された情報を復元するための通信処理
部である。これらの処理は図７で示すコントローラでは
ＮＣＰ４０が、図９，図１１に示すコントローラではラ
ンアダプタ８６，８９，９２，９５が実行する。

【００９４】ここで、不要な出力情報のふるい分けの一
実施例として、制約変数集合を用いた方法を説明する。
ここで、制約変数集合とは、制約式中に定義された全て
の変数をさす。例えば、図３５中の制約条件Ｃ１の制約
変数集合をＶ（Ｃ１）とすると、Ｖ（Ｃ１）＝｛Ｘ１，
Ｘ２，Ｘ３｝である。誤差変数ｅ１は誤差範囲を示すた
めに人工的に導入されたものなので、制約変数集合には
含めないとする。

【００９５】この制約変数集合の包含関係に基づいて、
個々の分散制御系で検出した異常をネットワークを経由
して、他の個別コントローラとマンマシン装置１２００
に送信するか否かを決定する。ただし、この情報だけか
らでは不十分なので、個々の分散制御システムにおける
入出力変数の情報も利用する。つまり、ネットワークに
異常情報を送信するときは、図３７に示したように、制
約変数集合の他に、入力変数集合、展開変数集合、消去
変数集合，異常情報データＩＤ，機器ＩＤの情報も付加
する。ここで、入力変数とは、異常が発生した個々のコ
ントローラにおける入力変数で、コントローラ１におけ
る入力変数を、Ｉｎ（１）とすると、Ｉｎ（１）＝｛Ｘ
１，Ｘ２｝である。展開変数と、消去変数は、別のコン
トローラから異常情報を受信した場合に異常変数の絞り
込みの際につけ加わる情報で、後で詳しく述べる。異常
データＩＤは、このデータフレームが、異常データとい
うタイプのデータで、いつ送信されたかを示す為の情報
で、ここでは、ＡＢ＿９２＿０７＿０３＿１０＿２４＿
１０とする。ＡＢは、異常情報であることを示し、後の
数字は異常情報を送信したのが、９２年７月３日１０時
２４分１０秒であることを示す。送信先ＩＤは、異常デ
ータが、マンマシン装置あってのものか、各コントロー
ラ宛のものかを示すものである。例えば、マンマシン装
置向けのものであれば、ここに、０を、各コントローラ
宛のものであれば、ここに、また、機器ＩＤは、この異
常情報が発せられたコントローラのＩＤを記述するため
のデータフィールドでここでは、コントローラ１から送
信されたので１と記入されている。

【００９６】このような異常情報がネットワークに送信
されると、各コントローラは、その情報が自分と関係の
あるものかどうかを、入力情報フィルタにおいて判定
し、もし関係のある情報であれば取り込む。一方、異常
情報データフォーマット中の異常データＩＤと制約変数
集合、機器ＩＤ，入力変数集合だけは、加工されないま
ま、ただちに、マンマシン装置に送られる。

【００９７】以下の説明では、今の例をもちいて、ま
ず、どのようにして不必要な異常情報が、ネットワーク
に送信されるのが抑制されるかを示し、次に、異常箇所
がどのように同定されるかを示す。

【００９８】まず、不必要な情報の抑制処理を図３８及
び図３９に示す。図３８は、処理の概要を示したもの
で、マンマシン装置に登録されている異常情報を参照し
て、新たに送信しようとしている異常情報が既に送信さ
れている情報に含まれているかどうかを判定し、もし含
まれていれば、送信を止める。図３９は、異常情報相互
の包含関係の判定処理を示したもので、制約集合の間に
包含関係があるかないかをまず調べ、もし包含関係がな
くてもコントローラ間に入出力関係があり、この入出力
関係まで考慮すると包含関係が成り立つ場合もあり、こ
の判定も行っている。これらの処理を具体的な例で示
す。

【００９９】まず、コントローラ１から上記の異常情報
がマンマシン装置宛のものと各コントローラ宛のものの
２つのデータフレームとして送信され、すでにマンマシ
ン装置で受信している場合について考えてみる。すでに
述べたように他のコントローラ２，３，４でも制約違反
を検知し異常情報を送信しようとする。たとえば、コン
トローラ２では、制約条件Ｃ４が充足されない。この異
常情報の制約変数集合はＶ（Ｃ４）＝｛Ｘ５｝であり、
入力変数集合は、｛Ｘ３，Ｘ４｝である。コントローラ
２の通信インタフェースの出力情報フィルタ部では、こ
の情報を送信する前に、マンマシン装置の異常情報を参
照して、自分が発信しようとしている異常情報の制約変
数集合を含む制約変数集合をもった異常情報がすでに送
信されていないかどうか確認する。この場合、コントロ
ーラ１から送信された異常情報の制約変数集合のＶ（Ｃ
１）＝｛Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３｝は、Ｖ（Ｃ４）を含んでい
ない。しかし、入出力関係まで考慮すると異なった結果
となる。つまり、コントローラ２の入力変数Ｘ３は、コ
ントローラ１から送信された異常情報の制約変数集合Ｖ
（Ｃ１）に属しているから、この入力変数Ｘ３の影響で
コントローラ２の出力変数Ｘ５，Ｘ６に異常が生じる可
能性がある。

【０１００】一方、コントローラ１の異常情報の入力変
数は、｛Ｘ１，Ｘ２｝であるから、コントローラ２の出
力変数Ｘ５に関する異常の原因は、コントローラ１の出
力変数Ｘ３を媒介してコントローラ１の入力変数Ｘ１，
Ｘ２である可能性がある。つまり、コントローラ２にと
っては、Ｖ（Ｃ１）＝｛Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３｝にくわえ
て、Ｏｐ（Ｃ１，２）＝｛Ｘ５，Ｘ６｝も制約変数であ
る。ここで、Ｏｐ（Ｃ１，２）は、コントローラ２にと
っての制約条件Ｃ１の仮想的な制約変数であって、ここ
では展開変数集合と呼ぶ。そこでＶ（Ｃ１）Ｕ_Op(Ｃ
１，２)にＶ（Ｃ４）が含まれているから、制約条件Ｃ
４の未充足は、すでに送信された制約条件Ｃ１の未充足
に関する情報に含まれる情報であって、ネットワーク上
にデータがあふれることを防止するためには、出力情報
フィルタ部でふるいにかけ、送信させないこととする。

【０１０１】同様にコントローラ３においても制約条件
Ｃ６が充足されていないのでこれをネットワークに送信
しようとする。ところがすでに、コントローラ１から異
常情報がマンマシン装置に送信されているので、コント
ローラ３の出力情報フィルタでは、自分の持っている異
常情報が送信するに値するものかどうか判定する。この
時、コントローラ２におけるのと同様に、Ｏｐ（Ｃ１，
３）を求めると、コントローラ３は、入力変数としてコ
ントローラ１の出力変数Ｘ３を持っているからコントロ
ーラ３の出力変数Ｘ７も仮想的な制約変数であって、Ｏ
ｐ（Ｃ１，３）＝｛Ｘ７｝となり、Ｖ（Ｃ１）Ｕ_Op（Ｃ
１，３）にＶ（Ｃ６）が含まれるから、制約条件Ｃ６に
関する異常情報は、送信されない。さらに、コントロー
ラ４についてもＯｐ（Ｃ１，４）＝｛Ｘ８，Ｘ９｝であ
り、Ｖ（Ｃ１）Ｕ_Op（Ｃ１，４）にＶ（Ｃ９）が含まれ
る。したがって制約条件Ｃ９が充足されないための異常
情報は送信されない。このようにして、重複した異常情
報の発生を押えることができる。

【０１０２】次に、既に送信された異常情報を用いて、
異常情報を絞り込んでいく方法について図４０によって
説明する。異常情報が、あるコントローラから送信され
るとデータは、直接、マンマシン装置に行くものと、各
コントローラに放送されるものに分かれる。異常情報の
絞り込みが行われるのは、各コントローラに放送される
異常情報である。まず、各コントローラはネットワーク
上の情報が、自分と関係のある情報かどうかの判定をお
こなう。

【０１０３】まずデータバス上の異常情報をコントロー
ラの通信インタフェースに取り込み、取り込まれた異常
情報は、ネットワークから削除する。通信インタフェー
スでは、まず通信処理部において、データを圧縮された
状態から処理可能な状態に変換し、次に異常情報データ
の中の入力変数を出力変数として持つかどうかを判定
し、もし持てば、コントローラの入力変数を展開変数と
して異常情報に付加する。今の例では、コントローラ１
から発生した異常情報の入力変数集合は、Ｘ１，Ｘ２で
あり、これらをコントローラ２は、出力変数としてもた
ないからＮｏである。次に、異常情報の制約集合に含ま
れる制約変数集合に含まれる制約変数集合にもつ制約条
件はあるかを判定し、これもＮｏであるから、異常情報
を加工することなく、ネットワークに異常情報が返され
る。つまり、入力フィルータでフィルタされ、何も処理
がおこなわれない。今の例では、他のコントローラも同
様にして、何の処理も行わず、始めに送信された制約Ｃ
１の異常情報が原形のまま、ネットワークをとおりぬけ
る。一方、既に述べたようにこの場合には、ほかの制約
違反は、出力情報のフィルーターにかかって、発信され
ないから、絞り込みがなくても、はじめから原因は、コ
ントローラ１にあると特定することができる。これに対
して、何かの原因で、例えば、コントローラ３のＣ６の
制約条件違反の異常情報が、コントローラ１からよりも
先に送信されたとする。この異常情報の制約変数集合
は、Ｖ（Ｃ６）＝｛Ｘ７｝であり、入力変数集合Ｉｎ
（３）＝｛Ｘ３，Ｘ５｝である。この異常情報が、コン
トローラ１にくると、入力変数Ｘ３をコントローラ１
は、出力変数としてもつから（このような変数を共通変
数という）、コントローラの入力変数Ｘ１，Ｘ２，およ
びを展開変数に追加する。次の判定で、異常情報の制約
変数集合｛Ｘ７｝と展開変数集合｛Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３｝
の和集合は、制約条件１の制約変数集合｛Ｘ１，Ｘ２，
Ｘ３｝を含むから、異常情報は、図４１の処理手順によ
って加工される。このとき、制約条件Ｃ１は、制約条件
Ｃ６に含まれるという。まず、受信した制約条件に含ま
れる制約条件Ｃ１が充足しているかどうかを判定する。
この場合は、充足していないので、次に、制約条件Ｃ１
は、送信されているかどうかをチェックする。Ｃ１が先
に送信された場合には、Ｃ６は、すでに述べたプロセス
により送信されないが、Ｃ６が先に送信された場合に
は、Ｃ１が送信されることはありえる。Ｃ１がすでに送
信されていれば、受け取った異常情報は、消去され、ま
だ送信されていなければ、異常情報は、Ｃ１に関するも
のに書き換えられる。いずれの場合にもネットワーク上
には、Ｃ１に関する制約条件のみが生き残る。これは、
見方をかえれば、異常原因がコントローラ１に絞り込ま
れたことをしめしている。

【０１０４】なお、以上のような不必要な情報の送信の
カットと、異常原因の絞り込みは、各コントローラの入
出力フィルタの部分及び、マンマシン装置に異常情報の
包含関係に関する知識をインストールすることによって
も実現できる。

【０１０５】例えば、制約の包含関係を図４２に示した
ようなツリーで表現した知識を用意し、図３７の異常デ
ータフォーマット上の制約変数集合のかわりに、充足さ
れなかった制約名称を記述することとすれば、図３９の
処理の代りに既にマンマシン装置に登録されている異常
情報の制約式名称を用いて、既に登録されている異常情
報が送信しようとしている異常情報を含んでいれば、異
常情報を他のコントローラに送信せずに、統合監視装置
の異常情報を追加するだけにすることにより、不要な異
常情報の送信を抑制できる。

【０１０６】さらにまた、信頼性及び耐故障性の向上を
目的とした本発明の分散制御システムのもう一つの実施
例を示す。本発明は分散制御システムのコントローラの
多重ダウンに対しても稼働中のコントローラが負荷を自
律的に分散しバックアップすることを可能にしたもので
ある。このバックアップを実現する手段を図４３に示
す。図４３は分散制御システムのコントローラの多重ダ
ウンに対して稼働中のコントローラが負荷を自律的に分
散しバックアップする本発明の一実施例である。プラン
ト１００のセンサ及び制御対象に接続されそれらを制御
するコントローラ１，２，３，４はネットワーク１００
０で相互に接続された分散制御システムを構成してい
る。コントローラ１，２，３，４はそれぞれ通信手段６
１１０，６２１０，６３１０，６４１０と、バックアッ
プ依頼手段６１２０，６２２０，６３２０，６４２０
と、バックアップ受付手段６１３０，６２３０，６３３
０，６４３０と、スケジューラ６１４０，６２４０，６
３４０，６４４０と、制御手段６１５０，６２５０，６
３５０，６４５０と、記憶手段６１６０，６２６０，６
３６０，６４６０と、さらに、内部バックアップ手段６
１７０，６２７０，６３７０，６４７０と、切り離し手
段６１８０，６２８０，６３８０，６４８０とを含む各
コントローラは同様の構成であるので、コントローラ１
を代表例として取り上げ説明する。なお、各コントロー
ラは後述の図４７に示すとおり４個のプロセッサを持っ
ている。さらに各プロセッサはここに示した通信手段、
バックアップ依頼手段、バックアップ受付手段、内部バ
ックアップ手段、切り離し手段、スケジューラ、制御手
段の各手段を提供するに充分なハードウェアを持ち、か
つ、各手段を提供するソフトウェア（タスク）を実行す
るに充分な処理能力を持っている。このため前記の手段
は何れのプロセッサ上でも実施可能である。以下各手段
の機能を説明する。

【０１０７】通信手段６１１０はネットワーク１００
０、バックアップ依頼手段６１２０，バックアップ受付
手段６１３０，スケジューラ６１４０，制御手段６１５
０と記憶手段６１６０，内部バックアップ手段６１７
０，切り離し手段６１８０に接続されており、他のコン
トローラとのメッセージの交換を実行し、コントローラ
内の他の手段と他のコントローラの間でのメッセージあ
るいはデータの交換を可能にする。スケジューラ６１４
０は自分自身に登録された複数のタスクをプロセッサに
割り付ける順番及び時間間隔などを定め、かつ指示する
ものである。制御手段６１５０はプラント１００のセン
サ及び制御対象を制御するものである。スケジューラ６
１４０と制御手段６１５０は記憶手段６１６０と接続さ
れており、そこに記憶されたタスク及びデータとスケジ
ューリング情報に基づきスケジューリングとプランと１
００の制御を司る。また、スケジューラ６１４０と制御
手段６１５０は通信手段６１１０と接続されており、他
のコントローラとの同期をとるために通信手段６１１０
とネットワーク１０００を介して他のコントローラとメ
ッセージを交換する。本実施例は以上により分散制御を
実施している。

【０１０８】バックアップを司る手段について説明す
る。

【０１０９】切り離し手段６１８０は内部バックアップ
手段６１７０と通信手段６１１０に接続されている。こ
の手段はコントローラ内部のハードウェアの故障あるい
はソフトウェアの暴走などのダウンを検出し、ダウンし
たプロセッサの動作を停止させる。また、ネットワーク
１０００を通して他のコントローラから自己を含むコン
トローラの故障を通知された場合にも同様の動作を実施
する。他のコントローラからの故障の通知によってバッ
クアップを開始できるように、切り離し手段６１８０は
通信手段６１１０に接続されている。さらに、自ら故障
を検出した場合および故障を通知された場合のどちらで
も、どのプロセッサがダウンしたかを内部バックアップ
手段６１７０に前記の接続を通して知らせる。

【０１１０】前述のスケジューラ６１４０は、前述の機
能に加えて、コントローラ内部のプロセッサで実行され
ている各タスクに対して単位時間当りの実行時間を測定
し、その値の単位時間に対する比を各タスクの負荷率と
する。この値により後述するタスク負荷表を更新する。
そして、これらの負荷率の和が後述する限界負荷率を越
えた場合に当該のプロセッサにて負荷オーバが発生する
と予測する。また当該のプロセッサにて各タスクの負荷
率の和が１００％を越えたか否かを判定することにより
負荷オーバを検出する。越えた場合が負荷オーバであ
る。負荷オーバが発生すると予測されたプロセッサある
いは負荷オーバが発生したプロセッサを内部バックアッ
プ手段６１７０に知らせる。

【０１１１】内部バックアップ手段６１７０は通信手段
６１１０，記憶手段６１６０，切り離し手段６１８０，
スケジューラ６１４０とバックアップ依頼手段６１２０
に接続されている。この手段は、切り離し手段６１８０
からコントローラ内部のダウンを通知された場合に、あ
るいはスケジューラ６１４０からコントローラ内部の負
荷オーバの発生あるいは負荷オーバの予測を通知された
場合に図４４の手順に従い、ダウンあるいは負荷オーバ
により実行できなくなるタスクをその優先度に応じてコ
ントローラ内でバックアップする。部分的ダウンあるい
は負荷オーバがコントローラ全体のダウンにつながるこ
とを防ぐために、コントローラの管理運用に必要不可欠
なタスクを最も優先する。ネットワーク１０００の通信
量のボトルネックが顕在化し通信の遅延あるいは不良が
頻発することを防ぐために、他のコントローラでバック
アップした場合に多量の通信を必要とするタスクが次に
優先される。バックアップは負荷の軽いプロセッサから
順番に実施していき、バックアップされるべきタスクが
あるかぎり、次々と負荷の重いプロセッサで実施してい
く。途中でバックアップされるべきタスクが無くなれば
そこで処理を終了する。すべてのプロセッサでバックア
ップを実施してもバックアップされるべきタスクが残っ
ているときはバックアップ依頼手段６１２０にこの状況
を通知して図４５のコントローラ間でのバックアップに
関する手順を実行させ、本手段は実行を終了する。この
図４４の手順を内部バックアップ手順と呼び、後にその
詳細を具体的な例により説明するが、ここでは本手段の
機能を説明するうえでその概略を説明する。

【０１１２】まず、本手段は手順６５１０から手順６５
１５にて、ダウンあるいは負荷オーバにより実行できな
くなったタスクのバックアップを担当するプロセッサを
コントローラ内から決める。この決定において記憶手段
６１６０に格納されている各プロセッサの実行状態に関
する情報を用いる。すなわち、多くのタスクをバックア
ップさせるために負荷の低いプロセッサあるいは余剰性
能の大きいプロセッサに決定する。なお、これらの情報
は図４８に示した実行分担表と呼ぶ表に格納されてい
る。さらに、ダウンあるいは負荷オーバにより実行でき
なくなったタスクのうちバックアップされるべきタスク
を決定する。この決定では、タスクの属性に関する情報
を用い、他のプロセッサでバックアップする必要のない
タスクを除外する。このタスクの属性に関する情報は図
４９に示したタスク負荷表と呼ぶ表に格納されている。

【０１１３】つづいて本手段は手順６５２０から手順６
５４０にて、バックアップされるべきタスクにバックア
ップを担当する部分がバックアップ前に実行していた複
数のタスクを追加する。そしてこれらの中から、バック
アップを担当するプロセッサがバックアップ後に実行す
べきタスクを優先度に応じて選択する。このとき、部分
的ダウンあるいは負荷オーバがコントローラ全体のダウ
ンを引き起こさないようにするために、通信手段６１１
０，バックアップ依頼手段６１２０，スケジューラ６１
４０を提供するタスクなどのコントローラの管理運用に
必要不可欠なタスクを最も優先して選択する。ネットワ
ーク１０００の通信量のボトルネックが顕在化して通信
不良を引き起こすことがないようにするために、他のコ
ントローラでバックアップした場合に多量の通信を必要
とするタスクが次に優先して選択される。その後、その
他のタスクを選択する。各優先度においてバックアップ
を担当するプロセッサの負荷が限界値を越えない範囲で
最大負荷となる組合せのタスクを選択する。この負荷の
限界値は記憶手段６１６０に格納されており、限界負荷
率と呼ぶ。この選択において記憶手段６１６０に格納さ
れている各タスクの負荷率とこの選択における優先度と
タスクの原籍に関する情報を用いる。タスクの負荷率と
は着目したタスクを当該プロセッサで実行した場合の単
位時間当りに必要とされる処理時間であり、あらかじめ
同等の処理能力を持つプロセッサあるいは当該部分で実
行したときに計測した値である。なんらかの事情で計測
できないときにはあらかじめ推定し定めた値を用いる。
タスクの原籍は各タスクが元々所属するコントローラあ
るいはその一部分を示す。なお、これらの情報は図４９
に示したタスク負荷表と呼ぶ表に格納されている。ま
た、この選択において、バックアップを担当するプロセ
ッサがバックアップ前に実行していたタスクであろうと
も優先度が低い場合にはバックアップ後に実行させない
ことがある。このように追い出されたタスクは、バック
アップされるべきタスクに追加され、他のプロセッサで
バックアップされることを待つ。

【０１１４】つづいて本手段は手順６５５０にて、選択
したタスクをスケジューラ６１４０に登録し実行手段６
１５０にて実行を開始させる。バックアップを担当する
プロセッサから追い出されたタスクはスケジューラ６１
４０から削除しその実行を停止させる。

【０１１５】つづいて本手段は手順６５６０から手順６
５９０にて、バックアップされるべきタスクの状況と、
コントローラ内でバックアップを担当させていないプロ
セッサの有無とに応じて３通りの処理を実行する。ま
ず、バックアップされるべきタスクに優先度の高いタス
クがあり、かつ、コントローラ内の稼働中のプロセッサ
のすべてにバックアップを担当させる前述の手順を実施
していない場合には、次に負荷率が低いプロセッサをバ
ックアップを担当するプロセッサとして選択し、再び手
順６５２０より内部バックアップ手順を繰り返す。多く
のタスクあるいは多くの負荷をコントローラ内でバック
アップできるように、コントローラ内の各プロセッサに
対して順番にバックアップを担当させるというこの繰り
返しを設けた。一方、バックアップされるべきタスクが
優先度の低いタスクのみの場合と、バックアップされる
べきタスクに優先度の高いタスクがあるが、コントロー
ラ内の稼働中のプロセッサのすべてにバックアップを担
当させる前述の手順を実施した場合には、コントローラ
の新しい実行状況をネットワーク１０００を通して放送
し、バックアップされるべきタスクをコントローラ間で
バックアップさせるためにバックアップ依頼手段６１２
０にバックアップされるべきタスクが残っていることを
前記接続を介して通知し図４５のコントローラ間のバッ
クアップに関する手順を開始させ、本手段の処理を終了
する。さらに、一方で、バックアップされるべきタスク
がない場合には、コントローラの新しい実行状況をネッ
トワーク１０００を通して放送し、本手段の処理を終了
する。

【０１１６】バックアップ依頼手段６１２０は通信手段
６１１０と記憶手段６１６０と内部バックアップ手段６
１７０とに接続されている。この手段は、内部バックア
ップ手段６１７０からバックアップされるべきタスクが
残っていることを通知された場合に、図４５の手順に従
い、ネットワーク１０００に接続された他のコントロー
ラあるいはそのプロセッサからバックアップの依頼先を
選定しバックアップを依頼する。すべてのタスクのバッ
クアップが終了するまでこの選定と依頼を繰り返す。こ
の手順をバックアップ依頼手順と呼び、後にその詳細を
具体的な例により説明するが、ここでは本手段の機能を
説明するうえでその概略を説明する。

【０１１７】この手段は手順６６１０にて、記憶手段６
１６０に格納されているすべてのプロセッサの負荷状態
に関する情報とを用いて、バックアップを依頼するコン
トローラあるいはそのプロセッサを選定する。選定基準
は他のコントローラのプロセッサのなかで最も負荷の小
さいことである。なお、この情報は図４９に示した外部
受付順位表に格納されている。

【０１１８】つづいて本手段は手順６６２０から手順６
６４０にて、さきに選定した依頼先に宛ててバックアッ
プを依頼することを示すメッセージ６６００を発信す
る。このメッセージ６６００はバックアップされるべき
タスクの情報を含む。メッセージ６６００はネットワー
ク１０００を介して送られる。そして、依頼先からの応
答を待つ。応答は依頼先によってシステム全体に放送さ
れるところの、バックアップの依頼に対する応答である
ことを示すメッセージ６７００である。メッセージ６７
００はさらに依頼先がバックアップしたタスクとこのバ
ックアップにより依頼先で実行されなくなったタスク
（追い出されたタスク）を示す情報を含む。本手段はこ
のメッセージ６７００を受信するまで待ち状態に入って
おり、これを受信すると待ち状態が解除されて次の手順
６６４２に進む。

【０１１９】つづいて本手段は手順６６４２から６６４
８にて、依頼先がバックアップしたタスクの有無を判定
し、依頼先がバックアップしたタスクがある場合にはバ
ックアップの依頼の終了を判定する手順（手順６６５０
から手順６６７０）に進む。依頼先がバックアップした
タスクがない場合には、さらに手順６６４４にて他のコ
ントローラのプロセッサのすべてにバックアップを依頼
したかを判定する。他のコントローラのプロセッサのす
べてにバックアップを依頼していない場合には、手順６
６４６にて他のコントローラのプロセッサの中で今回の
依頼先に次いで負荷が小さいものを次回のバックアップ
依頼先に指定し、手順６６２０に戻りバックアップの依
頼を繰り返す。また、他のコントローラのプロセッサの
すべてにバックアップを依頼していた場合には、バック
アップが失敗している。そこでこの場合には手順６６４
８に示すように縮退運転手段に縮退運転を開始しさせ、
本手段はバックアップ依頼手順を終了する。

【０１２０】手順６６４２の判定にて依頼先がバックア
ップしたタスクがあった場合には、つづいて、本手段は
手順６６６０から手順６６７０にて、依頼先からのメッ
セージ６７００に応じて記憶手段６１６０に格納されて
いる各表を変更する。さらに、依頼先がバックアップし
たタスクをバックアップされるべきタスクから削除し、
依頼先から追い出されたタスクをバックアップされるべ
きタスクに追加する。その後、バックアップされるべき
タスクの有無を判定し、バックアップされるべきタスク
が有るときには手順６６１０に戻り依頼先の選定とバッ
クアップの依頼を繰り返す。この依頼の繰り返しと依頼
先の拒否あるいは受付により、バックアップされるべき
タスクを自律的に分散してバックアップすることを可能
にした。バックアップ受付手段６１３０は通信手段６１
１０と記憶手段６１６０とに接続されている。この手段
は、ネットワーク１０００を介して他のコントローラか
ら送られてきたバックアップを依頼するメッセージ６６
００を受け取った場合に、図４６の手順に従い、メッセ
ージ６６００によってバックアップを依頼されたタスク
をバックアップを依頼されたプロセッサの負荷状態に応
じてバックアップする。この手順ではバックアップを担
当するプロセッサの負荷率が限界負荷率を越えない範囲
できる限り大きくなるように、バックアップを依頼され
たタスクとそのプロセッサが実行しているタスクとの入
れ替えも実施する。この入れ替えはかなり大きい負荷率
のタスクをバックアップするために必要な機能である。
大きな負荷率のタスクをバックアップする余裕が無くと
も、小さな負荷率のタスクを追い出し余裕を作れば大き
な負荷率のタスクをバックアップできることが多い。追
い出されたタスクはバックアップされるべきタスクとし
て、さらに他のプロセッサにバックアップ依頼されそこ
で実行されることになろう。あるいはさらにそこで入れ
替えを引き起こすかも知れないが、入れ替えの度により
小さな負荷率のタスクが追い出されるためバックアップ
できる可能性が高まってゆき、最終的にはバックアップ
できるであろう。この入れ替えにおいて自らのコントロ
ーラの管理運用に必要不可欠なタスクあるいは他のコン
トローラで実行した場合に多量の通信を必要とするタス
クを追い出してしまうと、自らのコントローラのダウン
やネットワーク１０００の通信量のボトルネックによる
通信の不良を引き起こしたりする。これを防ぐためにバ
ックアップ後に実行するタスクとしてそれらのタスクを
優先して選択するこの手順とした。また、本手段はバッ
クアップの結果をシステム全体に知らしめる。この手順
をバックアップ受付手順と呼び、後にその詳細を具体的
な例により説明するが、ここでは本手段の機能を説明す
るうえでその概略を説明する。

【０１２１】この手段は手順６７１０から手順６７３０
にて、バックアップされるべきタスクとバックアップを
担当するプロセッサで実行されている複数のタスクの中
から、バックアップを担当するプロセッサがバックアッ
プ後に実行すべきタスクを優先度に応じて選択する。こ
のとき、バックアップにより自らのコントローラがダウ
ンしないようにするために、通信手段６１１０，バック
アップ依頼手段6120，スケジューラ６１４０を提供する
タスクなどの自らのコントローラの管理運用に必要不可
欠なタスクを最も優先して選択する。ネットワーク１０
００の通信量のボトルネックが顕在化して通信不良を引
き起こすことがないようにするために、他のコントロー
ラで実行した場合に多量の通信を必要とするタスクが次
に優先して選択される。その後、その他のタスクを選択
する。各優先度においてバックアップを担当するプロセ
ッサの負荷が限界値を越えない範囲で最大負荷となる組
合せのタスクを選択する。この負荷の限界値は記憶手段
６１６０に格納されており、限界負荷率と呼ぶ。この選
択は図４４の内部バックアップ手順の手順６５３０と同
一である。また、この選択において、バックアップを担
当するプロセッサがバックアップ前に実行していたタス
クであろうとも優先度が低い場合にはバックアップ後に
実行させないことがある。つづいて、本手段は選択した
タスクをスケジューラ６１４０に登録し実行手段６１５
０にて実行を開始させる。バックアップを担当するプロ
セッサから追い出されたタスクはスケジューラ６１４０
から削除しその実行を停止させる。

【０１２２】つづいてこの手段は手順６７４０にて、バ
ックアップするタスクと追い出すタスクを示す情報を含
むメッセージ６７００をネットワーク上に放送（ブロー
ドキャスト）する。このメッセージ６７００により自ら
のコントローラの実行状態の変化を他のコントローラの
すべてにに知らしめる。さらに、本手段はすべてのコン
トローラは各々の記憶手段６１６０，６２６０，６３６
０，６４６０に格納されている実行分担表とタスク負荷
表と外部受付順位表をこのメッセージ６７００によって
書き換える。また前述したように、このメッセージ６７
００に基づいて依頼元のバックアップ依頼手段（６２２
０，６３２０，６４２０のいずれか）はバックアップさ
れるべきタスクからバックアップされたタスクを削除
し，追い出されたタスクをバックアップされるべきタス
クに追加する。

【０１２３】このように１台のダウンあるいは負荷オー
バしたコントローラが実行していた複数のタスクがバッ
クアップを依頼された稼働中のコントローラの負荷に応
じて分割されることにより、最終的には複数のコントロ
ーラでバックアップされる。つまり、本発明の分散制御
システムは１台のコントローラのダウンあるいは負荷オ
ーバを複数台の稼働中のコントローラが自らの負荷状況
応じて分担してバックアップするものである。さらに、
このバックアップにおいてネットワークの通信量増加を
抑さえるために、タスクの通信量に関する属性に応じて
分担してバックアップするものである。

【０１２４】この分散制御システムの物理的な構成を図
４７に示す。コントローラ１,２,３，４は同一の構成で
あり、各々がネットワーク１０００と接続されたネット
ワーク接続用コネクタ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ
と、これらのネットワーク接続用コネクタの各々とシリ
アルデータ用のバス７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄを
介して接続された４個づつのプロセッサ（ＰＲ１，ＰＲ
２，ＰＲ３，ＰＲ４）７０１〜７０４，７１１〜７１
４，７２１〜７２４，７３１〜７３４と、これらのプロ
セッサ（ＰＲ１，ＰＲ２，ＰＲ３，ＰＲ４）とバス７０
ａ,７０ｂ,７０ｃ、７０ｄを介して接続されたグローバ
ルメモリ８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄと、これらの
プロセッサ（ＰＲ１，ＰＲ２，ＰＲ３，ＰＲ４）と接続
された入出力処理装置（Ｉ／Ｏ）８３ａ，８３ｂ，８３
ｃ，８３ｄと、これらのプロセッサに接続され故障の通
知を行うバス７０ｂを含む。各コントローラにはＤＣ
１，ＤＣ２，ＤＣ３，ＤＣ４という名前を付けた。各コ
ントローラ内の各プロセッサにはＰＲ１，ＰＲ２，ＰＲ
３，ＰＲ４という名前を付けた。ここで、各プロセッサ
はその中に記したタスクを実行しているものとした。こ
こでタスクＮＣ１，ＮＣ２，ＮＣ３，ＮＣ４はネットワ
ーク１０００を介したコントローラ間のメッセージの送
受信を制御するタスクであり、図４３の通信手段６１１
０，６２１０,６３１０,６４１０を提供する。また、タ
スクＣＭ１，ＣＭ２，ＣＭ３，ＣＭ４は各コントローラ
１，２，３，４でのタスクの実行を制御するタスクであ
り、図４３のバックアップ依頼手段６１２０，６２２
０，６３２０，６４２０と、バックアップ受付手段６１
３０，６２３０，６３３０，６４３０を提供する。頭文
字がＴで始まるタスクは各コントローラが実行する制御
演算などであり、図４３の制御手段を提供する。ＯＳ１
１などのＯＳで始まるタスクはバックアップ関係の機能
を組み込んだリアルタイムオペレーティングシステムで
あり、各プロセッサで実行されている。これら各々が図
４３の内部バックアップ手段６１７０，6270，６３７
０，６４７０を提供する。またこれらのリアルタイムオ
ペレーティングシステムの各々が独立に各々のプロセッ
サに関するスケジューリングを実施している。すなわ
ち、各々が各コントローラのスケジューラ６１４０，６
２４０，６３４０，６４４０を各プロセッサに関する部
分に分割して提供している。

【０１２５】また、各プロセッサ内の故障制御回路６８
２０（図８，図１０，図１２参照）は他のプロセッサの
故障制御回路と協同してバス７０ｂを通信路として用い
ることにより切り離し手段を提供する。例えば図４７の
プロセッサ７０２が故障した場合には、プロセッサ７０
２の故障制御回路が故障を検出し、他のプロセッサ７０
１,７０３,７０４に対してバス７０ｂを通してプロセッ
サ７０２の故障を通知し、同時にプロセッサ７０２の汎
用エンジン(ＧＥ)の動作を停止さる。さらに、プロセッ
サ７０１，７０３，７０４の各故障制御回路は各々のプ
ロセッサＰＲで実行されている内部バックアップ手段を
提供するタスクＯＳ１１，ＯＳ１３、ＯＳ１４に内部バ
ックアップ手順を開始させる。このように図４３の切り
離し手段６１８０における機能は物理的には４つのプロ
セッサに分担されている。

【０１２６】さらに、図４７の各コントローラのなかの
すべてのプロセッサがランアダプタ（ＬＡ）を持つた
め、いずれのプロセッサも通信手段６１１０，６２１
０，6310，６４１０として動作可能である。従来技術で
は通信関係の手段が冗長化されておらず信頼性が不充分
であったが本実施例の構成により冗長化され信頼性が向
上する。各コントローラ内の４つのランアダプタ（Ｌ
Ａ）のなかで、実際に通信手段６１１０，６２１０，６
３１０，６４１０となるものはタスクＮＣ１，ＮＣ２，
ＮＣ３，ＮＣ４が実行されているプロセッサのランアダ
プタ（ＬＡ）である。つまり通信手段として動作中のラ
ンアダプタ(ＬＡ)が故障して通信が不通になっても、タ
スクＮＣ１，ＮＣ２，ＮＣ３，ＮＣ４をコントローラ内
でバックアップすることで通信を回復することができ
る。また、従来技術ではプロセッサあるいはプロセッサ
がローカルメモリを持った場合、そのプロセッサあるい
はプロセッサがダウンすると、ローカルメモリに蓄えら
れた制御用の学習結果のデータなどにアクセスできない
という問題があった。そこでローカルメモリ(ＬＭ)６８
１６をデュアルポートメモリで構成し、バス６８１９の
ほかにバス７０ａにも接続した。この接続により他のプ
ロセッサからバス７１ａを介してローカルメモリ(LM)６
８１６へアクセスできるようにした。コントローラ内の
４つのプロセッサ（ＰＲ１，ＰＲ２，ＰＲ３，ＰＲ４）
のローカルメモリ(ＬＭ)とグローバルメモリ（ＧＭ）に
よって図３４の記憶手段６１６０，６２６０，６３６
０，６４６０を構成している。

【０１２７】以下では本実施例のバックアップ方法につ
いて詳細に例示する。図４８は図４７の動作状態におけ
る実行分担表であり、各記憶手段６１６０，６２６０，
６３６０，６４６０に格納されている。この表の内容は
プロセッサを特定可能な名前と、そのプロセッサが実行
しているタスクの名称と、それらのタスクによってプロ
セッサが被る負荷率と、各コントローラ内での各プロセ
ッサに負荷の軽い順に１番から番号を付けた順位（内部
負荷順位）である。本例ではコントローラ名とプロセッ
サ名を連結しプロセッサを特定可能な名称としている。
このほかの特定する方式として各々異なる番号を与える
ものがある。このプロセッサを特定するために用いる方
式は本発明の主旨とは関係なくどのような方式でもよ
い。本表を用いて内部バックアップ手段６１７０，６２
７０，６３７０，６４７０は、バックアップされるべき
タスクをダウンあるいは負荷オーバしたプロセッサ名か
ら検索し、コントローラ内で負荷の小さいプロセッサか
ら大きいプロセッサへ順番にバックアップを担当させる
ために内部負荷順位を検索する。また、バックアップ受
付手段６１３０，６２３０，６３３０，６４４０がバッ
クアップを依頼されたプロセッサ名からそのプロセッサ
が実行しているタスク名を検索するために実行分担表を
用いる。なお、内部負荷順位が無くても、内部バックア
ップ手段はプロセッサ名と負荷率をもとに内部負荷順位
と同等の情報を生成し上記の処理を実行可能であるが、
バックアップの途中でこの情報を生成するためバックア
ップを終了するまでの時間が長くなる。バックアップを
終了するまでの時間を短縮するために、本実施例では通
常の稼働状態の時に内部負荷順位を生成しこの実行分担
表に記憶しておく方式にした。

【０１２８】図４９は図４７の動作状態におけるタスク
負荷表であり、各記憶手段６１６０，６２６０，６３６
０，６４６０に格納されている。この表の内容はタスク
の名前と、そのタスクを実行したときの負荷率と、バッ
クアップに関係する属性と、タスクがどのプロセッサの
ものかを示す原籍である。属性は４つあり、原籍のプロ
セッサにおいて必要不可欠であるが他のプロセッサでバ
ックアップする必要のない（あるいはしてはならない)
タスクであることを示す“fixed”と、コントローラの
管理運用に必要なタスクであることを示す“internall
y”と、通信量が多いことを示す“communicative”
と、原籍以外のコントローラで実行してもよいタスクで
あることを示す“somewhere” である。よって、他のプ
ロセッサでバックアップされるべきタスクは属性が“fi
xed” でないものである。これらをあるプロセッサにお
ける優先度として扱い優先度が高いものから降順に並べ
ると、最優先のものはこのプロセッサが原籍である“fi
xed” 、次に優先されるものはこのプロセッサが原籍で
ある“internally”、さらに次に優先されるものはこの
プロセッサが原籍である“communicative” 、優先度の
最も低いものはこのプロセッサが原籍である“somewher
e”とこのプロセッサが原籍でない“fixed”，“intern
ally”，“communicative”と“somewhere”である。た
だし、原籍以外のプロセッサに属性が“fixed”や“int
ernally” のタスクをバックアップさせることはコント
ローラあるいはシステムの不具合を生じるため、バック
アップ手順の中でこれを防いでいる。すなわち、原籍の
プロセッサあるいはそれを含むコントローラ（原籍のコ
ントローラと呼ぶ）にて最優先でバックアップされるよ
うにしている。内部バックアップ手段６１７０，６２７
０，６３７０，６４７０と、バックアップ受付手段６１
３０，６２３０，６３３０，６４４０がバックアップを
されるべきタスクとバックアップを担当するプロセッサ
が実行していたタスクとから各々のタスクの優先度と原
籍と負荷率を基準としてバックアップ後に実行すべきタ
スクを選択する時に、タスク名からそれらの内容を知る
ためにこのタスク負荷表を用いる。

【０１２９】図５０は図４７の動作状態における外部受
付順位表でであり、各記憶手段6160，６２６０，６３６
０，６４６０に格納されている。本表はバックアップ依
頼手段６１２０，６２２０，６３２０，６４２０が他の
コントローラのプロセッサの中から、最小負荷率のプロ
セッサの名称を最初に検索し、つづいて必要ならば順番
に負荷の大きいものの名称を検索するために用いる。こ
の表はプロセッサ名を負荷率をキーとして昇順に並べた
ものである。よって、実行分担表に本表の情報も含まれ
ているが、実行分担表で最も負荷率の小さいプロセッサ
を検索するためには相当な時間がかかる。そこで、検索
時間短縮を目的として本表を設けた。本表では先頭のプ
ロセッサ名を読みだすだけですべてのプロセッサの中で
最小負荷率のプロセッサ名を知ることができる。それが
バックアップを依頼するコントローラに属するときは次
の順位を読みだす。この繰り返しで他のコントローラの
プロセッサで最も負荷が小さいものを選択できる。本表
はダウンあるいは負荷オーバやバックアップの度に書き
換えるが、一度並べ帰られているので削除，２分検索，
挿入の３ステップでこの表の昇順を維持する。このた
め、この外部受付順位表を用いた場合にバックアップ時
に実行分担表の内容をソーティングを実施する必要がな
く処理が高速になる。すなわち、バックアップに要する
時間が短縮できる。

【０１３０】ここで、実行分担表とタスク負荷表と外部
受付順位表の内容の関係を説明する。プロセッサＤＣ
１．ＰＲ１が実行しているタスクは実行分担表よりタス
クOS11，ＮＣ１，ＣＭ１，Ｔ１１である。このときの負
荷率はタスク負荷表からタスクＯＳ１１が５％，ＮＣ１
が２６％，ＣＭ１が２８％，Ｔ１１が１３％であるから
これらの和である７２％となる。実行分担表の例示で省
略されたプロセッサの負荷率はこの値より充分大きいと
して、プロセッサＤＣ１．ＰＲ１の負荷率は昇順で３番
目であるから、外部受付順位表では順位が３番目になっ
ている。

【０１３１】ここで、本実施例のバックアップ手順の理
解の助けとして、図５１に示すようにコントローラ１の
プロセッサ（ＤＣ１．ＰＲ１）７０１がダウンした場合
において、タスクＮＣ１，ＣＭ１，Ｔ１１が分割してバ
ックアップされる過程とそれにより追い出されたタスク
がさらにまた他のプロセッサによってバックアップされ
る過程を説明する。ここで前述の限界負荷率は９０％に
定められているものとする。

【０１３２】(ＦＤ０)コントローラ１のプロセッサ７０
１のプロセッサ６８１１が故障したものとする。この故
障により通信手段６１１０とバックアップ依頼手段６１
２０とバックアップ受付手段６１３０がダウンし、スケ
ジューラ６１４０と制御手段６１５０の各一部分がダウ
ンした。

【０１３３】（ＦＤ１）コントローラ１の切り離し手段
６１８０がプロセッサ７０１のダウンを検出すると、こ
のプロセッサを停止させる。同時に内部バックアップ手
段６１７０にプロセッサ７０１のダウンを通知し、内部
バックアップ手段６１７０に図４６の内部バックアップ
手順を開始させる。

【０１３４】より詳細には、プロセッサ７０１の故障制
御回路（ＦＤ）６８２０が汎用エンジン（ＧＥ）６８１
１の故障を検出すると、バス７０ｂを通して他のプロセ
ッサの故障制御回路（ＦＤ）にプロセッサ７０１の故障
を通知する。その後プロセッサ７０１を停止させる。プ
ロセッサ７０２,７０３,７０４の故障制御回路(ＦＤ)６
８２０は故障の通知を受けると各々のプロセッサ６８１
１に対してバス７０ａの割り込み要求信号線を用いて割
り込み処理を要求する。この割り込み処理が、内部バッ
クアップ手段６１７０を提供するタスクＯＳ１２，ＯＳ
１３，ＯＳ１４に内部バックアップ手順を開始させる。
なお、停止されたプロセッサのローカルメモリ（ＬＭ）
６８１６はバス７０ａと接続されているため、このプロ
セッサが停止していても他のプロセッサからアクセス可
能である。この接続はタスクをバックアップし再開する
ときに必要なデータをプロセッサが停止していても取得
できるようにしたものである。

【０１３５】以下、内部バックアップ手段６１７０が実
行する図４６に示した内部バックアップ手順について説
明する。

【０１３６】(ＯＳ０)内部バックアップ手段６１７０が
起動される。詳細には稼働中のプロセッサのすべてにお
いて内部バックアップを司るタスクが各々独立に図４６
の内部バックアップ手順を実行する。図５１の例示では
プロセッサ(ＤＣ１．ＰＲ２)７０２でタスクＯＳ１２が
内部バックアップ手順を実行する。プロセッサ(DC1．Ｐ
Ｒ３）７０３でタスクＯＳ１３が内部バックアップ手順
を実行する。プロセッサ（ＤＣ１．ＰＲ４）７０４でタ
スクＯＳ１４が内部バックアップ手順を実行する。バッ
クアップを担当しないタスクが自ら停止し、自動的にバ
ックアップを実施するものが決定する。プロセッサの間
にバックアップに関する特定の依存関係がないためコン
トローラ内を均一のハードウェア及び均一のソフトウェ
ア体形とすることが可能となり、コントローラの構築が
容易になる。このように図４６の内部バックアップ手順
を構築した。次のステップでこの決定方法を説明する。

【０１３７】（ＯＳ１）手順６５１０：内部バックアッ
プ手段６１７０は上記の稼働中のプロセッサのなかで負
荷が最も小さいプロセッサをバックアップを実施するプ
ロセッサに決定する。

【０１３８】具体的には前記のタスクの各々が実行分担
表からダウンしたプロセッサの内部負荷順位と自らの内
部負荷順位を読みだす。ダウンしたプロセッサの負荷が
最も小さいのならば内部負荷順位は前述のように１番で
ある。よって、その内部負荷順位が１ならば稼働中のプ
ロセッサの中で負荷が最も小さいものは内部負荷順位が
２番目である。この場合には、自らの内部負荷順位が２
番であることを判定することにより、自らがバックアッ
プを担当するか否かを定める。内部負荷順位が２番なら
ばバックアップを担当することになり、手順６５２０に
進む。もし、内部負荷順位が２番でなければ内部バック
アップ手順を終了し、バックアップを担当しない。一
方、ダウンしたプロセッサの負荷より稼働中のプロセッ
サの負荷が小さい場合には、稼働中のプロセッサの中で
負荷が最も小さいものは内部負荷順位が１番目である。
この場合には、自らの内部負荷順位が１番であることを
判定することにより、自らがバックアップを担当するか
否かを定める。内部負荷順位が１番ならばバックアップ
を担当することになり、手順６５２０に進む。もし、内
部負荷順位が１番でなければ内部バックアップ手順を終
了し、バックアップを担当しない。

【０１３９】図５１の例示ではダウンしたプロセッサ
(ＤＣ１．ＰＲ１)７０１の内部負荷順位が図４８の実行
分担表に示すとおり２番であり、プロセッサ(ＤＣ１．
ＰＲ２)７０２の内部負荷順位が４番であるため、タス
クＯＳ１２は手順６５１０で内部バックアップ手順を終
了する。また、プロセッサ（ＤＣ１．ＰＲ３）７０３の
内部負荷順位が３番であるため、タスクＯＳ１３は手順
６５１０で内部バックアップ手順を終了する。一方、プ
ロセッサ（ＤＣ１．ＰＲ４）７０４の内部負荷順位は１
番であるため、タスクＯＳ１４は手順６５１０から手順
６５２０に進み、内部バックアップ手順を継続する。よ
って、プロセッサ（ＤＣ１．ＰＲ４）７０４がまず初め
にバックアップを実施する。

【０１４０】（ＯＳ２）手順６５１５：内部バックアッ
プ手段６１７０はダウンにより実行できなくなったタス
クのうちバックアップする必要の有るものをタスクキュ
ーに登録する。詳細にはまず受付用タスクキューを初期
化する。そして、実行分担表からダウンしたプロセッサ
の名前に対応するタスク名を読みだし、タスク負荷表か
らそれらのタスクに対する負荷率と属性を読みだす。そ
して、属性がバックアップする必要がないこと、あるい
は、バックアップしてはならないことを示す“fixed”
のものを除外して、バックアップされるべきタスクとし
て受付用タスクキューに登録する。図５１の例示ではダ
ウンしたプロセッサ(ＤＣ１．ＰＲ１)７０１の名前ＤＣ
１．ＰＲ１に対応するタスク名であるＯＳ１１とＮＣ１
とCM1とＴ１１が実行分担表から読みだされ、タスク負
荷表から各々の負荷率５％，２６％，２８％，１３％
と属性“fixed”，“communicative”，“somewhere”
が読みだされる。そして、タスクの属性が“fixed” で
あるタスクＯＳ１１に関する情報を除いて、これらの内
容が受付用タスクキューに登録される。

【０１４１】（ＯＳ３）手順６５２０：内部バックアッ
プ手段６１７０はバックアップを担当するプロセッサが
実行しているタスクを受付用タスクキューに追加する。
詳細には実行分担表からバックアップを担当するプロセ
ッサの名前に対応するタスク名を読みだし、タスク負荷
表からそれらのタスクに対する負荷率と属性を読みだ
す。そしてそれらのタスクを受付用タスクキューに追加
する。同時にそれらの負荷率及び属性も追加する。

【０１４２】この手順以降はコントローラ内部のすべて
のプロセッサがバックアップを担当するまで、あるい
は、バックアップされるべきタスクがなくなるまで繰り
返し実行される。図５１の例示における今回の実行で
は、バックアップを担当するプロセッサ７０４の名前Ｄ
Ｃ１．ＰＲ４に対応するタスク名であるＯＳ１４とＴ１
７とＴ１８が実行分担表から読みだされ、タスク負荷表
から各々の負荷率５％，２５％，２６％と属性“fixe
d”，“internally”，“communicative”が読みだされ
る。これらが受付用タスクキューに追加される。

【０１４３】（ＯＳ４）手順６５３０：内部バックアッ
プ手段６１７０はバックアップを担当するプロセッサが
バックアップ後に実行すべきタスクを受付用タスクキュ
ーから選択する。具体的には、受付用タスクキューをタ
スクの属性による優先順位と負荷率で並べ変えて、優先
順位の高いタスクのなかで限界負荷率に最も近くなる組
合せを選択し、さらにすべてを選択しても負荷率に余裕
があるならば次の優先度のタスクのなかでその余裕に最
も近くなる組合せを選択する。何れかの優先順位のタス
クの中で選択できないものが生じるまで、この組合せと
選択を繰り返す。図５１の例示では受付用タスクキュー
が図５２に示した内容になり、タスクＯＳ１４とＮＣ１
とＣＭ１とＴ１７が最終的に選択さる。ここで、バック
アップされるタスクはＮＣ１とＣＭ１であり、バックア
ップされないタスクはＴ１１であり、追い出されるタス
クはＴ１８である。

【０１４４】（ＯＳ５）手順６５４０：前手順により選
択されたタスクを受付用タスクキューから削除する。具
体的には、受付用タスクキューから前手順で選択された
タスクの名称とその負荷率と属性を削除する。図５１の
例示ではタスクＯＳ１４とＮＣ１とＣＭ１とＴ１７が最
終的に選択さた。当手順では、これらのタスクを受付用
タスクキューから削除する。受付用タスクキューに残さ
れたタスクは、バックアップされなかったタスクＴ１１
と追い出されたタスクＴ１８である。

【０１４５】（ＯＳ６）手順６５５０：手順６５３０に
て選択されたタスクをスケジューラ６１４０に登録し実
行を開始させる。具体的には、バックアップを担当する
プロセッサのスケジューリングを担当するタスクに対し
てバックアップされるタスクを追加登録し、追い出され
るタスクの登録を削除する。図５１の例示ではバックア
ップを担当するプロセッサ７０４のスケジューリングを
担当するタスク、すなわち、リアルタイムオペレーティ
ングシステムであるタスクＯＳ１４に、バックアップさ
れるタスクであるタスクＮＣ１とＣＭ１を追加登録し実
行を開始させる。また、追い出されるタスクであるタス
クＴ１８をスケジューラから削除し実行を停止させる。
ここにおいて、プロセッサ７０１の故障によりダウンし
ていた通信手段６１１０とバックアップ依頼手段６１２
０とバックアップ受付手段6130が回復された。以降、コ
ントローラ間のバックアップや制御タスクの実行に必要
なネットワーク１０００との通信が実行できる。

【０１４６】（ＯＳ７）手順６５６０：当手順はバック
アップの状況に応じて内部バックアップ手順を３通りに
分岐させる。一つは完全にバックアップが終了したので
バックアップに関する手順を終了させる処理への分岐で
ある。二つは内部でのバックアップを完了しコントロー
ラ間におけるバックアップを開始させる処理への分岐で
ある。三つは内部でのバックアップを繰り返す処理への
分岐である。手順6560の中でこれらの分岐を手順６５６
２，６５６４，６５６６が実施している。手順６５６２
はバックアップすべきタスク、すなわち、受付用タスク
キューに残っているタスクの中で優先度の高いタスクが
有るか否かを判定し、有るならば処理は手順６５６４へ
進む。無いならば処理は手順６５６６へ進む。手順６５
６４はコントローラ内のすべてのプロセッサにバックア
ップを担当させたか否かを判定し、すべてに担当させた
後ならば処理は手順６５７４以降のコントローラ間にお
けるバックアップを開始させる処理へ分岐する。すべて
に担当させていないならば処理は手順６５８０以降の内
部でのバックアップを繰り返す処理へ分岐する。手順６
５６６はバックアップすべきタスクが残っているか否か
を、すなわち、受付用タスクキューにタスクが残ってい
るか否かを判定し、タスクが残っているならば処理は手
順６５７４以降のコントローラ間におけるバックアップ
を開始させる処理へ分岐する。タスクが残っていないな
らば処理は手順６５７２以降のバックアップに関する手
順を終了させる処理へ分岐する。

【０１４７】図５１の例示において、今回は、属性が
“communicative” であり優先度が高いタスクＴ１１が
受付タスクキューに残っており、尚且つ、まだプロセッ
サ704にバックアップを担当させたのみであるため、手
順６５８０以降の内部でのバックアップを繰り返す処理
へ分岐する。

【０１４８】（ＯＳ８）手順６５８０：今回バックアッ
プを担当したプロセッサの次に負荷が小さいものを次回
のバックアップを担当するプロセッサに選定し、次回の
バックアップを実施するために手順６５２０へ戻る。詳
細には今回バックアップを担当したプロセッサの内部受
付順位とダウンしたプロセッサの内部受付順位を実行分
担表から読みだす。前者の値に１を加え次の内部受付順
位を求める。この値が後者の受付順位であった場合には
さらに１を加えてダウンしたプロセッサを指定してしま
うことを防ぐ。コントローラ内で内部受付順位がこの値
であるプロセッサを実行分担表から求める。求めたプロ
セッサを次回にバックアップを担当するものとして選択
する。図５１の例示では今回バックアップを担当したプ
ロセッサ７０４の内部受付順位が１番であり、ダウンし
たプロセッサの内部受付順位が２番であるため、次回に
バックアップを担当するプロセッサの内部受付順位は３
番になる。よって実行分担表においてコントローラ１内
で内部受付順位が３番であるプロセッサ７０３が次回の
バックアップを担当するものとして選択される。ここか
ら２回目の内部バックアップにはいる。すでに説明した
各手順は図５１の例示に関する説明のみを記述する。

【０１４９】（ＯＳ９）手順６５２０：図５１の例示に
おける今回の実行では、バックアップをプロセッサ７０
３が担当する。そこで、その名前ＤＣ１．ＰＲ３に対応
するタスク名であるＯＳ１３とＴ１５とＴ１６が実行分
担表から読みだされ、タスク負荷表から各々の負荷率５
％，２８％，４１％と属性“fixed”，“somewhere”，
“communicative” が読みだされる。これらが受付用タ
スクキューに追加される。

【０１５０】（ＯＳ１０）手順６５３０：図５１の例示
では受付用タスクキューが図５３に示した内容になり、
タスクＯＳ１３とＴ１５とＴ１６とＴ１１が最終的に選
択さる。ここで、バックアップされるタスクはＴ１１で
あり、バックアップされないタスクはＴ１８であり、追
い出されるタスクは無い。

【０１５１】（ＯＳ１１）手順６５４０：図５１の例示
ではタスクＯＳ１３とＴ１５とT16とＴ１１が最終的に
選択された。当手順では、これらのタスクを受付用タス
クキューから削除する。受付用タスクキューに残された
タスクは、バックアップされなかったタスクＴ１８のみ
である。

【０１５２】（ＯＳ１２）手順６５５０：図５１の例示
ではバックアップを担当するプロセッサ７０３のスケジ
ューリングを担当するタスク、すなわち、リアルタイム
オペレーティングシステムであるタスクＯＳ１３に、バ
ックアップされるタスクであるタスクＴ１１を追加登録
し実行を開始させる。また、追い出されるタスクが無い
ため、スケジューラから削除され実行を停止させられる
ものは無い。

【０１５３】（ＯＳ１３）手順６５６０：図５１の例示
において、今回は、属性が“somewhere”であり優先す
る必要がないタスクＴ１８のみが受付タスクキューに残
っている。すなわち、この状態は優先度の高いタスクは
残っていないが、バックアップすべきタスクが残ってい
る状態である。よって、当手順は処理を手順６５７４以
降のコントローラ間におけるバックアップを開始させる
処理へ分岐させる。

【０１５４】（ＯＳ１４）手順６５７４：新しい実行状
態を示すメッセージ６７００をネットワーク１０００に
放送（ブロードキャスト）する。このメッセージにより
他のコントローラはプロセッサのダウンと、そのバック
アップを担当したプロセッサの新しい実行状態を知るこ
とができる。このメッセージ６７００の内容に合わせ
て、各コントローラは各々の記憶手段に格納している実
行分担表とタスク負荷表と外部受付順位表を修正する。
図５１の例示において、メッセージ６７００はダウン情
報としてプロセッサ７０１のダウンを示す。さらに、新
しい実行状況としてプロセッサ７０３が実行しているタ
スクＯＳ１３，Ｔ１５，Ｔ１６，Ｔ１１と、プロセッサ
７０４が実行しているタスクＯＳ１４，ＮＣ１，ＣＭ
１，Ｔ１７とを示す。修正された実行分担表と外部受付
順位表を図５５及び図５６に示す。

【０１５５】（ＯＳ１５）手順６５９０：コントローラ
間でのバックアップを実施するために、バックアップ依
頼手段６１２０を起動する。詳細には残ったバックアッ
プされるべきタスクを受付用タスクキューからバックア
ップ依頼手段６１２０が用いる依頼用タスクキューに移
し、受付用タスクキューを空にする。そして、バックア
ップ依頼手段６１２０にバックアップされるべきタスク
が残っていることを通知する。この通知はリアルタイム
オペレーティングシステムのタスク間通信機能を利用し
て行われてもよい。あるいは、ナットワーク１０００を
介した自コントローラから自コントローラ宛のメッセー
ジ通信を利用して行われてもよい。

【０１５６】（ＯＳ１６）以上にて内部バックアップ手
順を終了する。

【０１５７】続いて、コントローラ間でバックアップ手
順に移行し、タスクＴ１８を他のコントローラでバック
アップする。

【０１５８】（ＣＭ１）コントローラ１のバックアップ
依頼手段６１２０が起動され、図４５のバックアップ依
頼手順の実行を開始する。

【０１５９】（ＣＭ２）手順６６１０：バックアップ依
頼手段６１２０が外部受付順位表を用い、ダウンしたプ
ロセッサを吹く不コントローラとは異なる他のコントロ
ーラのプロセッサの中で負荷が最も小さいものをバック
アップの依頼先に決定する。詳細には外部受付順位表か
ら順位が１番のプロセッサ名を読みだす。そのプロセッ
サが他のコントローラに所属するならばそこで読みだし
を停止し、そのプロセッサをバックアップの依頼先にす
る。もし、ダウンしたプロセッサと同一のコントローラ
に所属しているならば、再び外部受付順位表から次の順
位のプロセッサ名を読みだす。そして、他のコントロー
ラに所属しているか否かを判定する。他のコントローラ
に所属するプロセッサが読みだされるまで以上を繰り返
す。図５１の例示ではダウンしたプロセッサを含むコン
トローラ内でのバックアップを終了しているため、図５
０の外部受付順位表は図５６に変更されている。この図
５６の外部受付順位表から順位１番のプロセッサ名を読
みだす。この名前はDC2.ＰＲ２であり、このプロセッサ
はコントローラＤＣ２に属する。ダウンしたプロセッサ
を含むコントローラはＤＣ１であるため、読みだされた
プロセッサはダウンしたプロセッサを含むコントローラ
とは異なったコントローラに属する。よって次の順位の
プロセッサ名を読みだす処理に戻らずに、このプロセッ
サ（ＤＣ２．ＰＲ２）７１２をバックアップを依頼する
プロセッサに決定する。このプロセッサを依頼先と呼
ぶ。

【０１６０】（ＣＭ３）手順６６２０：バックアップ依
頼手段６１２０がバックアップの依頼であることを示す
情報と、依頼用タスクキューに登録されているすべての
タスク名を示す情報とを含むメッセージ６６００を作成
し、依頼先に宛てて発信する。このメッセージを依頼メ
ッセージと呼ぶ。図５１の例示では依頼メッセージ６６
００はタスクＴ１８のバックアップを依頼するものであ
り、依頼先であるプロセッサ７１２に宛ててネットワー
ク１０００を介して送付される。

【０１６１】（ＣＭ４）手順６６３０：バックアップ依
頼手段６１２０はバックアップを依頼したメッセージ６
６００に対する回答としてバックアップの依頼先から放
送されるメッセージ６７００を待つ。

【０１６２】以後、メッセージ６７００が放送されるま
でバックアップ依頼手段６１２０はバックアップ依頼手
順を中断して、待ち状態となる。ここからは依頼先のバ
ックアップ受付手段６２３０の動作について説明する。

【０１６３】（ＣＭ５）依頼先のプロセッサ７１２を含
むコントローラ２に於て、メッセージ６５００を通信手
段６２１０が受け取り、バックアップ受付手段６２３０
を起動する。バックアップ受付手段６２３０は図４６の
バックアップ受付手順を開始する。ここで、バックアッ
プ受付手段６２３０はそれ自身を含むコントローラの記
憶手段６２６０に格納されている受付用タスクキューと
タスク負荷表を用いる。

【０１６４】（ＣＭ６）手順６７１０：バックアップ受
付手段６１３０がメッセージ６６００によって依頼され
たタスクとバックアップを依頼されたプロセッサが実行
しているタスクを受付用タスクキューに登録する。詳細
にはバックアップ受付手段６２３０はまず記憶手段６２
６０内の受付用タスクキューを初期化する。続いて、メ
ッセージ６６００から依頼されたタスクの名称をとりだ
し、記憶手段6260内のタスク負荷表からそのタスク名に
対応する負荷率と属性と原籍を読みだし、先に初期化し
た受付用タスクキューに登録する。さらに、記憶手段６
２６０内の実行分担表から依頼先のプロセッサの名前に
対応するタスク名を読みだし、タスク負荷表からそれら
のタスクに対する負荷率と属性を読みだす。そしてそれ
らのタスクを受付用タスクキューに追加する。同時にそ
れらの負荷率及び属性も追加する。

【０１６５】図５１の例示では、メッセージ６６００に
よりバックアップを依頼されたタスクの名称Ｔ１８を受
付用タスクキューに登録する。同時に、タスク負荷表か
らその名称に対応した負荷率２６％と属性“somewher
e” と原籍ＤＣ１．ＰＲ４を読みだしこれらを登録す
る。さらに、バックアップを依頼されたプロセッサ７１
２が実行しているタスクの名称として、そのプロセッサ
名ＤＣ２．ＰＲ２に対応するタスク名ＯＳ２２とＴ２１
とＴ２２を実行分担表から読みだす。さらに、タスク負
荷表から各々のタスクに対応した負荷率５％，１８％，
３５％と属性“fixed”，“communicative”，“somewh
ere”と原籍ＤＣ２．ＰＲ２，ＤＣ２.ＰＲ２，ＤＣ２．
ＰＲ２とを読みだす。そして、これらのタスク名と負荷
率と属性と原籍を受付用タスクキューに追加する。

【０１６６】（ＣＭ７）手順６７２０：バックアップ受
付手段６１３０はバックアップを依頼されたプロセッサ
がバックアップ後に実行すべきタスクを受付用タスクキ
ューから選択する。具体的には、受付用タスクキューを
タスクの属性による優先順位と負荷率で並べ変えて、優
先順位の高いタスクのなかで限界負荷率に最も近くなる
組合せを選択し、さらにすべてを選択しても負荷率に余
裕があるならば次の優先度のタスクのなかでその余裕に
最も近くなる組合せを選択する。何れかの優先順位のタ
スクの中で選択できないものが生じるまで、あるいは、
全てのタスクが選択されるまでこの組合せと選択を繰り
返す。図５１の例示では受付用タスクキューが図５４に
示した内容になり、タスクＯＳ２２とＴ２１とＴ２３と
Ｔ１８が最終的に選択さる。ここで、バックアップされ
るタスクはＴ１８であり、バックアップされないタスク
は無い、追い出されるタスクも無い。すなわち、受付用
タスクキュー内の全てのタスクが選択された。

【０１６７】（ＣＭ８）手順６７３０：バックアップ受
付手段６１３０は前手順により選択されたタスクをスケ
ジューラ６２４０に登録し、それらの実行を開始する。
具体的には、バックアップされるタスクをスケジューラ
６２４０に追加して登録し、その実行を開始させる。ま
た追い出されるタスクの登録をスケジューラ６２４０か
ら削除し、その実行を停止させる。図５１の例示ではタ
スクＴ１８を登録し、実行を開始させる。登録を削除す
るものはない。

【０１６８】（ＣＭ９）手順６７４０：バックアップ受
付手段６１３０はバックアップを依頼されたプロセッサ
の新しい実行状態を示すメッセージ６７００をネットワ
ーク１０００に放送（ブロードキャスト）する。このメ
ッセージ６７００はバックアップの依頼に対する回答で
あることを示す情報と、バックアップ受付手順が終了し
たときにバックアップを依頼されたプロセッサが実行し
ているタスクの情報と、バックアップを依頼されたタス
クの中でバックアップしたタスクを示す情報と、バック
アップを依頼されたプロセッサから追い出されてその実
行を停止されたタスクを示す情報を含む。このメッセー
ジにより他のコントローラはバックアップを依頼された
プロセッサの新しい実行状態を知り、各々の記憶手段に
格納している実行分担表とタスク負荷表と外部受付順位
表を修正する。また、このメッセージ６７００によりバ
ックアップの依頼元であるバックアップ依頼手段６１２
０は待ち状態から抜け出し、バックアップ依頼手順を再
開する。図５１の例示において、メッセージ６７００は
新しい実行状況としてプロセッサ７１２が実行している
タスクＯＳ２２，Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ１８を示す。バッ
クアップされたタスクとしてタスクＴ１８を示す。追い
出されたタスクとしては、該当するものがないため、追
い出されたものがないことを示す。

【０１６９】（ＣＭ１０）バックアップ受付手段６２３
０がバックアップ受付手順を終了する。

【０１７０】以降、メッセージ６７００により処理を再
開したバックアップ依頼手順6120の処理について説明す
る。

【０１７１】（ＣＭ１１）手順６６４２：バックアップ
依頼手段６１２０がメッセージ6700からバックアップさ
れたタスクを示す情報をとりだす。そして、バックアッ
プされたタスクがあるか否かを判定する。もし、バック
アップされたタスクがないならば手順６６４４にて全て
のプロセッサにバックアップを依頼したか否かを判定す
る。さらにもし、すべてのプロセッサに依頼していない
ならば手順６６４６にて外部負荷順位表を参照して、今
回の依頼先に次いで負荷が小さいプロセッサを依頼先に
選定する。そして、再び手順６６２０以降によりバック
アップの依頼を繰り返す。手順６６４４にて、もし全て
のプロセッサに依頼した後であったならば、バックアッ
プが失敗したため、縮退運転手段を起動し縮退運転を行
う。さて、手順６６４２に戻る。ここで、バックアップ
されたタスクが存在するならば手順６６５０へ進む。

【０１７２】図５１の例示ではタスクＴ１８がバックア
ップされたため、手順６６５０へ進む。

【０１７３】（ＣＭ１２）手順６６５０：バックアップ
依頼手段６１２０はメッセージ6700の内容に応じて記憶
手段６１６０内の実行分担表とタスク負荷表と外部受付
順位表を変更する。図５１の例示では図５５の実行分担
表のマイクとコンピュータＤＣ２．ＰＲ２の実行してい
るタスクの欄にタスクＴ１８を追加する。同じく負荷率
の欄を５８％の負荷率から８４％に変更する。コントロ
ーラ２（ＤＣ２）関係の内部負荷順位を変更し、プロセ
ッサＤＣ２．ＰＲ１を２番に、プロセッサＤＣ２.ＰＲ
２を４番に、プロセッサＤＣ２.ＰＲ３を１番に、プロ
セッサＤＣ２．ＰＲ４を３番にする。外部受付順位表で
は受付順位１番のプロセッサＤＣ２．ＰＲ２が負荷率８
４％となったためそれを後ろに回し、負荷率８４％以下
のプロセッサの順位を１番ずつ繰り上げる。したがっ
て、外部受付順位が１番のプロセッサはＤＣ３．ＰＲ１
になる。

【０１７４】（ＣＭ１３）手順６６６０：バックアップ
依頼手段６１２０は依頼用タスクキューからメッセージ
６７００に示されたところのバックアップされたタスク
を削除する。また、依頼用タスクキューにメッセージ６
７００に示されたところの追い出されたタスクを追加す
る。この操作は１回のバックアップ依頼で全てのバック
アップが終了しなくてもよいように設けた。すなわち、
１回のバックアップでバックアップできなかったタス
ク、あるいは、負荷率を上げるために追い出されたタス
クがある場合には、依頼用タスクキューにタスクが残
り、これを今回の依頼先と異なった依頼先に次回に依頼
できるようにしたものである。図５１の例示では依頼用
タスクキューからタスクＴ１８が削除され、依頼用タス
クキューが空になる。

【０１７５】（ＣＭ１４）手順６６７０：バックアップ
依頼手段６１２０は依頼用タスクキューにタスクが残っ
ているか否かを判定する。もし残っているならば再び手
順６６１０に戻り新規に依頼先を決定し、バックアップ
を依頼する。また、もし、依頼用タスクキューにタスク
が残っていないならば、全てのタスクのバックアップを
終了したことになる。このときバックアップ依頼手段６
１２０はバックアップ依頼手順の終了に進む。

【０１７６】（ＣＭ１５）バックアップ依頼手段６１２
０はバックアップ依頼手順を終了する。

【０１７７】以上のステップにより本実施例の分散制御
システムは１台のプロセッサ(DC1．ＰＲ１）７０１のダ
ウンに対して、そこで実施されていたタスクＮＣ１，Ｃ
Ｍ１，Ｔ１１を自律的に分割してそれぞれをコントロー
ラ１のプロセッサ（ＤＣ１．ＰＲ４）７０４，コントロ
ーラ１のプロセッサ（ＤＣ１．ＰＲ３）７０３，コント
ローラ２のプロセッサ（ＤＣ２．ＰＲ２）７１２におい
てバックアップする。図５１の例示ではダウンしたプロ
セッサを持つコントローラと、バックアップを依頼する
コントローラが同じ場合を示した。しかし、本発明の主
旨によればコントローラ１、２、３、４の各々がすべて
のコントローラの実行状態を記述している実行分担表を
持っているために、あるコントローラのダウンにおいて
他の一つのコントローラがさらに他のもう一つのコント
ローラに対してバックアップを依頼することが可能であ
る。具体的には図５１の例示において、コントローラ１
のプロセッサ７０４でバックアップされたタスクＣＭ１
によって提供されるバックアップ依頼手段６１２０の代
わりに、コントローラ２のプロセッサ７１１で実行され
ているタスクＣＭ２によって提供されるバックアップ依
頼手段６２２０が記憶手段６２６０に格納された実行分
担表と外部受付順位表を用いてバックアップを依頼する
こともできる。このために、実行分担表とタスク負荷表
と外部受付順位表は全てのコントローラ、あるいは、全
てのプロセッサの状態を記憶している。図５１の例示で
はダウンを検出したコントローラのバックアップ依頼手
段が作動するものとした。

【０１７８】本実施例はコントローラが４台のシステム
であるが、本発明の主旨を逸脱しない範囲で２台以上の
コントローラを持つシステムに拡張できる。さらに、本
実施例では１台のコントローラが４個のプロセッサを含
むものとしたが本発明の主旨を逸脱しない範囲で１個以
上のプロセッサを持つシステムに拡張できる。

【０１７９】

【発明の効果】一つのコントローラを数値演算機能はも
とよりニューロ，ファジィ，行列等を高速に演算するた
めの並列演算機能を実行するプロセッサ，シーケンス制
御演算を高速に実行するするプロセッサ、さらには、ネ
ットワークとの通信機能を実行するプロセッサ等の複数
のプロセッサから構成し、各機能を並列に実行可能とす
ることにより、幅広い分野に適用可能なコントローラが
実現できる。このコントローラをネットワークワーク接
続することにより、幅広い分野に適用可能分散制御シス
テムが実現できる。

【０１８０】また、入出力及びプロセッサを機能プログ
ラムできるチップを実現する方法も提供した。このこと
により、多種多様な制御対象に対しても少ない種類のコ
ントローラで対応でき、保守性の点で優れたシステムを
構成できる。

【０１８１】各プロセッサをより小さい単位のプロセッ
サエレメントで構成することにより、フレキシビリティ
が向上しＬＳＩ化も容易になり、コントローラの小型化
を図れる。従って、コントローラ本体の小型化が図れ、
分散設置可能なコントローラが実現できる。また予備プ
ロセッサ及び不揮発性メモリの予備領域を設けたことに
より、部分故障に対してコントローラ自身で自己修復が
可能となる。

【０１８２】また、バスの拡張が容易なバスコネクタつ
きの外観構造を採ることで小規模から大規模まで広い範
囲の制御対象への対応が可能となる。

【０１８３】また、ユーザの書いたプログラムとニュー
ラルネットワーク等の複数の出力生成手段によって得ら
れる複数の出力を、学習状況や経時変化等に対し適応的
に複合させてより良い制御を可能にすると共に、簡単な
操作でユーザの好みの制御を行わせることができる。

【０１８４】さらに、本発明により分散制御システムに
おけるコモンモード故障時に異常情報が多数ネットワー
クに発生し通信ネックが発生することを防止することが
できる。また、分散制御システムにおける故障箇所の同
定が可能である。

【０１８５】さらにまた、本発明により分散制御システ
ムのコントローラの多重ダウンに対しても負荷を自律的
に稼働中のコントローラに分散しバックアップすること
が可能である。さらにまた、本発明により分散制御シス
テムのコントローラを複数のプロセッサで構成したた
め、同一コントローラ内のプロセッサの多重ダウンに対
しても負荷を自律的に稼働中のプロセッサに分散しバッ
クアップすることが可能である。このため、信頼性及び
耐故障性を高めることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるところのプラント制御
システム。

【図２】従来のの鉄鋼圧延制御システム。

【図３】具体的な本発明の応用例であるところの鉄鋼圧
延制御システム。

【図４】別の具体的な本発明の応用例であるところの自
動車の制御システム。

【図５】別の具体的な本発明の応用例であるところの自
動車の制御システム。

【図６】本発明を階層システムに適用した場合のシステ
ム構成例。

【図７】本発明の一実施例であるところのコントローラ
の内部構成図。

【図８】本発明の一実施例であるところのコントローラ
の内部構成図。

【図９】本発明の他の一実施例であるところのコントロ
ーラの内部構成図。

【図１０】本発明の他の一実施例であるところのコント
ローラの内部構成図。

【図１１】本発明のさらに他の一実施例であるところの
コントローラの内部構成図。

【図１２】本発明のさらに他の一実施例であるところの
コントローラの内部構成図。

【図１３】機能プログラム可能なコントローラの全体ブ
ロック図。

【図１４】入出力間の接続を不揮発性メモリを用いてプ
ログラマブルとしたスイッチアレイの構成例。

【図１５】図１０に示したスイッチアレイの中のメモリ
セルの構成例。

【図１６】スイッチアレイに予備領域を設けた実施例。

【図１７】マイクロプログラムメモリに不揮発性メモリ
を用いたプロセッサの内部構成例。

【図１８】各プロセッサをプロセッサエレメントの組み
合せで構成した実施例。

【図１９】Ｉ／Ｏ８３の内部構成図。

【図２０】Ｉ／Ｏ８３を１チップの半導体で実現した構
成図。

【図２１】Ｉ／Ｏ８３を１チップの半導体で実現した構
成図。

【図２２】本発明のコントローラ１′を１チップの半導
体で実現した構成図。

【図２３】本発明のコントローラ１′を１チップの半導
体で実現した構成図。

【図２４】本発明の一実施例であるところのコントロー
ラの外観をそれぞれ示す図。

【図２５】本発明の一実施例であるところのコントロー
ラの外観をそれぞれ示す図。

【図２６】本発明の一実施例であるところのコントロー
ラの外観をそれぞれ示す図。

【図２７】本発明の一実施例であるところのコントロー
ラの外観をそれぞれ示す図。

【図２８】本発明における制御演算部の基本構成図。

【図２９】本発明における制御演算部の全体概要図。

【図３０】出力計算部の構成。

【図３１】評価部の構成。

【図３２】複数の評価基準を有する場合の全体概要図。

【図３３】ニューラルネットによって重み値を生成する
場合の基本構成図。

【図３４】診断機能つきの分散型コントローラ構成図。

【図３５】分散システムの各コントローラの制約条件の
例図。

【図３６】各コントローラの通信インタフェースの構成
図。

【図３７】異常情報フォーマット図。

【図３８】制約未充足時の異常信号送信処理の処理手順
図。

【図３９】不要情報判定アルゴリズムの処理手順図。

【図４０】診断情報取込み判断処理手順図。

【図４１】故障情報の加工処理手順図。

【図４２】異常情報の包含関係を示す例図。

【図４３】自律分散制御システムの論理的構成図。

【図４４】自律的なバックアップ依頼手順図。

【図４５】自律的なバックアップ受付手順図。

【図４６】内部バックアップ手順図。

【図４７】自律分散制御システムの物理的構成図。

【図４８】実行分担表を示す例図。

【図４９】タスク負荷表を示す例図。

【図５０】外部受付順位表を示す例図。

【図５１】自律分散制御システムのバックアップ方法を
示す例図。

【図５２】１回目の内部バックアップにおける受付用タ
スクキューの例図。

【図５３】２回目の内部バックアップにおける受付用タ
スクキューの例図。

【図５４】１回目の外部バックアップにおける受付用タ
スクキューの例図。

【図５５】内部バックアップ後の実行分担表を示す例
図。

【図５６】内部バックアップ後の受付順位表を示す例
図。

【符号の説明】

１，２，３，４，５，６，６０００…コントローラ、４
０…ＮＣＰ、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ…ネット
ワーク接続用コネクタ、５２，８２，８２ａ，８２ｂ，
８２ｃ，８２ｄ…グローバルメモリ、５３…Ｉ／Ｏ、５
４，５６，５８，８４，８７，９０，９３…プロセッ
サ、５５，５７，５９，８５，８８，９１，９４…ロー
カルメモリ、６０，６１，６２，６３…バス拡張用コネ
クタ、６４…Ｉ／Ｏコネクタ、７０ａ，７０ｂ，７０
ｃ，７０ｄ…バス、７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ…
シリアルデータ通信用のバス、７２ａ，７２ｂ，７２
ｃ，72ｄ…故障通知用のバス、８３ａ，８３ｂ，８３
ｃ，８３ｄ…入出力処理装置（Ｉ／Ｏ）、８６，８９，
９２，９５…ランアダプタ、１００…プラント、７０
１，７０２，７０３，７０４…コントローラ１のプロセ
ッサ、７１１,７１２,７１３，７１４…コントローラ２
のプロセッサ、７２１，７２２，７２３，７２４…コン
トローラ３のプロセッサ、７３１，７３２，７３３，７
３４…コントローラ４のプロセッサ、１０００…ネット
ワークワーク、２００１…センサ等からの入力データ、
２００２…入力データ、２００３…出力データ、２００
４…アクチュエータ等への出力データ、２０１０…セン
サ等、２０１１…入力処理部、２０１２…出力計算部、
２０１３…出力処理部、２０１４…アクチュエータ等、
２０１５…評価部、１２００…マンマシン装置、２０１
７…タッチパネル，マウス等のポインティングデバイ
ス、２０２１…重み付け部、２０２２…出力データ合成
部、２１０１…ニューラルネットワーク、２１０２…出
力生成手段２、２１０３…出力生成手段３、２１２２…
重み値更新信号、６１１０，６２１０，６３１０，６
４１０…通信手段、６１２０，６２２０，６３２０，６
４２０…バックアップ依頼手段、６１３０，６２３０，
６３３０，６４３０…バックアップ受付手段、６１４
０，６２４０，６３４０，６４４０…スケジューラ、６
１５０，６２５０，６３５０，６４５０…制御手段、６
１６０，６２６０，６３６０，６４６０…記憶手段、６
１７０，６２７０，６３７０，６４７０…内部バックア
ップ手段、６１８０，６２８０，６３８０，６４８０…
切り離し手段、６８１１…汎用エンジン（ＧＥ）、６８
１２…ニューラルエンジン（ＮＥ）、６８１３…シーケ
ンスエンジン（ＳＥ）、６８１４…ランアダプタ（Ｌ
Ａ）、６８１５…フリーランタイマ（ＦＲＴ）、６８１
６…ローカルメモリ（ＬＭ）、６８１７…バスインタフ
ェース（ＢＩＦ）、６８１８…ダイレクトメモリアクセ
ス制御（ＤＭＡＣ）、６８１９…プロセッサ内のバ
ス、６８２０…故障制御回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０６Ｆ 15/16 ６２０Ｇ０６Ｆ 15/16 ６２０Ａ 15/177 ６７４ 15/177 ６７４Ｂ６７４Ｃ６７８６７８ＦＧ０６Ｎ 3/00 ５５０Ｇ０６Ｎ 3/00 ５５０Ｅ (72)発明者笠原孝保茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者柴田克成東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者松原清東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者諸岡泰男茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者舩橋誠壽神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地株式会社日立製作所システム開発研究所内Ｆターム(参考） 5B034 BB00 5B045 AA05 BB12 BB28 DD01 DD13 GG04 GG06 GG09 5H004 GA13 GA29 GB01 KA66 KA80 KC38 KC44 KD18 KD36 LA15 LB03 LB10 MA52 5H209 AA01 BB01 CC01 CC07 CC09 CC13 DD04 DD11 EE11 GG04 HH13 HH14 SS01 SS02 SS06 SS09 TT07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の制御対象機器を有するプロセスの
制御装置において制御対象機器に制御指令を発するコン
トローラを各制御対象機器に対応して現場設置したこと
を特徴とする分散制御装置。
【請求項２】複数のプロセッサからなる制御システム
用コントローラにおいて各コントローラ内の複数のプロ
セッサは自己の健全／異常の判別手段、プロセッサの負
荷を測定または予測する手段を有し、一つのプロセッサ
が異常または負荷オーバーとなることを予測または検知
した場合、他のプロセッサが負荷の代替を行うことを特
徴とするコントローラ。
【請求項３】複数のコントローラと各コントローラを
接続する伝送手段を有する分散制御システムにおいて各
コントローラのうち少なくとも一台のコントローラは複
数のプロセッサから構成され、該コントローラ内の複数
のプロセッサは自己の健全／異常の判別手段、プロセッ
サの負荷を測定または予測する手段を有し、一つのプロ
セッサが異常または負荷オーバーとなることを予測また
は検知した場合、同一コントローラ内の他のプロセッサ
が負荷の代替を行うことを特徴とする分散制御システ
ム。
【請求項４】複数のコントローラと各コントローラを
接続する伝送手段を有する分散制御システムにおいて各
コントローラのうち少なくとも一台のコントローラはメ
モリまたは入出力を共有する複数のプロセッサから構成
され、該伝送手段は該コントローラ内プロセッサ群の正
常、異常に関係なく該コントローラの上記メモリまたは
入出力の内容を読み書きできるように構成したことを特
徴とする分散制御システム。
【請求項５】複数のコントローラと各コントローラを
接続する伝送手段を有する分散制御システムにおいて少
なくとも一台のコントローラは複数のプロセッサから構
成され、上記プロセッサ群は上記伝送手段を制御する通
信プロセッサを含み、該通信プロセッサが故障時は他の
プロセッサが通信プロセッサを代替するように構成した
ことを特徴とする分散制御システム。
【請求項６】複数のコントローラと各コントローラを
接続する伝送手段を有する分散制御システムにおいて少
なくとも一台のコントローラは複数のプロセッサから構
成され、上記プロセッサのうち一つのプロセッサが故障
時は他のプロセッサが該故障プロセッサを代替するよう
に構成したことを特徴とする分散制御システム。
【請求項７】複数のプロセッサからなる制御システム
用コントローラにおいて、各プロセッサの故障を検出す
る第１の手段（６１８０）と、各プロセッサの負荷状況
を記憶する第２の手段（６１６０）と、各プロセッサの
負荷を制御する第３の手段（６１７０）を有し、第１の
手段（６１８０）が一つのプロセッサの故障を検出した
場合に、第２の手段（６１６０）に記憶された各プロセ
ッサの負荷状況に応じて第３の手段（６１７０）が故障
したプロセッサの負荷を他の一つ以上のプロセッサに対
して分割して代替させることを特徴とするコントロー
ラ。
【請求項８】複数のプロセッサを有し、各プロセッサ
が複数のタスクを実行している制御システム用コントロ
ーラにおいて、各プロセッサの故障を検出する第１の手
段（６１８０）と、各プロセッサの負荷状況を記憶する
第２の手段（６１６０）と、各プロセッサの負荷を制御
する第３の手段（６１７０）を有し、第１の手段(６１
８０)が一つのプロセッサの故障を検出した場合に、第
２の手段(６１６０)に記憶された各プロセッサの負荷状
況に応じて第３の手段（６１７０）が故障したプロセッ
サのタスクを他の一つ以上のプロセッサに対して選択し
て代替させることを特徴とするコントローラ。
【請求項９】複数のプロセッサからなり、各プロセッ
サが複数のタスクを実行している制御システム用コント
ローラにおいて、各プロセッサの故障を検出する第１の
手段（６１８０）と、各プロセッサの負荷状況を記憶す
る第２の手段（６１６０）と、各プロセッサの負荷を制
御する第３の手段（６１７０）を有し、第１の手段(６
１８０)が一つのプロセッサの故障を検出した場合に、
第２の手段(６１６０)に記憶された各プロセッサの負荷
状況に基づいて、第３の手段（６１７０）が故障したプ
ロセッサのタスクと他の一つ以上のプロセッサが実行し
ているタスクとからその一つ以上のプロセッサの各々が
実行するタスクを選択し、それらプロセッサが選択され
たタスクを実行することを特徴とするコントローラ。
【請求項１０】複数のプロセッサを有する制御システ
ム用コントローラにおいて、各プロセッサの負荷を検出
する第１の手段（６１４０）と、各プロセッサの負荷状
況を記憶する第２の手段（６１６０）と、各プロセッサ
の負荷を制御する第３の手段（６１７０）を有し、第１
の手段（６１４０）が一つのプロセッサの負荷オーバを
検出した場合に、第２の手段（６１６０）に記憶された
各プロセッサの負荷状況に応じて第３の手段（６１７
０）が負荷オーバとなったプロセッサの負荷を一つ以上
のプロセッサに対して分割して代替させることを特徴と
するコントローラ。
【請求項１１】複数のプロセッサからなり、各プロセ
ッサが複数のタスクを実行している制御システム用コン
トローラにおいて、各プロセッサの負荷を検出する第１
の手段（６１４０）と、各プロセッサの負荷状況を記憶
する第２の手段（６１６０）と、各プロセッサの負荷を
制御する第３の手段（６１７０）を有し、第１の手段
（６１４０）が一つのプロセッサの負荷オーバを検出し
た場合に、第２の手段(６１６０)に記憶された各プロセ
ッサの負荷状況に応じて第３の手段(６１７０)が負荷オ
ーバとなったプロセッサのタスクを一つ以上のプロセッ
サに対して選択して代替させることを特徴とするコント
ローラ。
【請求項１２】複数のプロセッサを有し、各プロセッ
サが複数のタスクを実行している制御システム用コント
ローラにおいて、各プロセッサの負荷を検出する第１の
手段（６１４０）と、各プロセッサの負荷状況を記憶す
る第２の手段（６１６０）と、各プロセッサの負荷を制
御する第３の手段（６１７０）を有し、第１の手段（６
１４０）が一つのプロセッサの負荷オーバを検出した場
合に、第２の手段（６１６０）に記憶された各プロセッ
サの負荷状況に基づいて、第３の手段（６１７０）が負
荷オーバとなったプロセッサのタスクと他の一つ以上の
プロセッサが実行しているタスクとからその一つ以上の
プロセッサの各々が実行するタスクを選択し、それらプ
ロセッサが選択されたタスクを実行することを特徴とす
るコントローラ。
【請求項１３】複数のコントローラと各コントローラ
を接続するネットワークを有する分散制御システムにお
いて、各コントローラは自コントローラの負荷を測定し
測定した負荷をネットワークに送信する第１の手段（６
１４０）と、任意のコントローラの負荷の代替を他のコ
ントローラに依頼する第２の手段（６１２０）と、他の
コントローラから代替の依頼に対して自己の負荷状況に
基づき回答する手段をする第３の手段を有し、何れかの
コントローラが負荷オーバあるいは故障した場合、その
負荷オーバあるいは故障を検出したコントローラの第２
の手段は各第１の手段から伝えられた負荷状況に応じて
負荷の代替を依頼するコントローラを定め負荷の代替を
依頼し、依頼されたコントローラの第３の手段は自己の
負荷状況に応じて代替する負荷を定めこの負荷の実行を
制御すると共にこの代替状況を回答することを特徴とし
た分散制御システム。
【請求項１４】複数のコントローラと各コントローラ
を接続する伝送手段を有する分散制御システムにおいて
少なくとも一台のコントローラはグローバルメモリまた
は入出力を共有する複数のプロセッサから構成され、上
記プロセッサはキャッシュメモリおよび該キャッシュメ
モリの内容とグローバルメモリの内容一致化手段を有
し、グローバルメモリの内容または入出力の内容は上記
伝送手段を介して他のコントローラから読み取り可能な
ように構成したことを特徴とする分散制御システム。
【請求項１５】複数のコントローラと各コントローラ
を接続する伝送手段からなる分散制御システムにおいて
少なくとも一台以上のコントローラは入出力有し、該入
出力の接続がプログラマブルであることを特徴とする分
散制御システム。
【請求項１６】複数のコントローラを有する分散制御
システムにおいて少なくとも一台のコントローラは複数
のプロセッサから構成され、該複数のプロセッサ各々は
自己の健全／異常の判別手段、各プロセッサの負荷を測
定する手段を有し、一つのプロセッサが負荷オーバーに
なると、他のプロセッサのうち最も負荷の小さいプロセ
ッサが負荷の代替を行うことを特徴とする分散制御シス
テム。
【請求項１７】複数のプロセッサを有する制御システ
ム用コントローラにおいて、該複数のプロセッサのうち
少なくとも一つのプロセッサはニューロ演算，ファジィ
演算，数値演算またはシーケンス演算を実行することを
特徴とするコントローラ。
【請求項１８】それぞれが情報を格納するメモリを有
する複数のプロセッサと上記各メモリ、各プロセッサ及
び外部のネットワークとの間で上記メモリの情報を授受
するために上記相互を連絡する伝送線と少なくとも一つ
のプロセッサにネットワークと各メモリ間の情報授受を
制御するネットワーク制御機能を設定する手段とを有
し、上記手段により特定された一つのプロセッサによっ
て、上記ネットワークと上記メモリ間の情報授受を制御
するようにしたことを特徴とするコントローラ。
【請求項１９】センサ等からの入力を用いて制御出力
を求める制御システムにおいて、該入力から少なくとも
１つのニューラルネットワークを含む複数の手段または
方法によって計算される複数の出力を、重み付けして総
合することによって制御出力を生成し、かつ該重み付け
の値を学習によって更新していくことを特徴とする適応
的制御システム。
【請求項２０】複数のコントローラをネットワークで
接続して制御を実行する分散制御システムにおいて、該
複数のコントローラにおいて感知した異常をネットワー
ク上に送信するか否かの判定をネットワークからの受信
情報に基づいて各コントローラで実行する分散型コント
ローラの診断方式。
【請求項２１】それぞれの機能及び相互接続がプログ
ラマブルなプロセッサを複数内蔵するシングルチップコ
ントローラ。