JP2003140707A - プロセス制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 並列動作する３つ以上のコントローラの制御
演算結果を多数決判定してプロセス制御する際、特定動
作タイミングに起因して発生する不具合の影響を回避す
る。 【解決手段】 コントローラとして、ネットワークイン
タフェース１０とプロセス機器インタフェース３０との
間に並列的に設けられ、それぞれ個別のクロックで動作
するとともに共通の処理タイミング信号に同期させて各
種処理を実行するＮ個（Ｎは３以上の自然数）のコント
ローラ２０を設け、ネットワークインタフェース１０の
リクエスト配信部１３では、制御ＬＡＮ３を介して監視
装置２から受信したリクエストを各コントローラ２０へ
通知し、応答比較部１５では当該リクエストに対する各
コントローラ２０からの応答を多数決判定して監視装置
２へ送信する１つの応答を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プロセス制御装置
に関し、特に冗長構成を有するプロセス制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、プラントなどのプロセス制御に用
いるプロセス制御装置において、高信頼性を要求される
場合には制御演算を行うコントローラを複数設えた冗長
構造を持つものが用いられている。このような冗長構造
をもつ従来のプロセス制御装置は、主系と従系の２つの
コントローラを備え、主系コントローラに異常が発生す
ると待機中の従系コントローラに切り替わる二重化待機
冗長方式が一般的である。

【０００３】しかしながら、このような二重化待機冗長
方式のプロセス制御装置は、コントローラが主系から従
系に切り替わる切り替わる際、主系の停止を検出後、待
機していた従系が処理を開始するため、制御空白時間が
生じ、プロセスの制御周期が短いプロセス制御には使用
できないという問題があった。このため、稼働中のコン
トローラに異常が生じた場合でも制御空白時間の生じな
いプロセス制御装置が求められていた。

【０００４】これに対して、同一構成の３つ以上のコン
トローラを並列動作させ、これらコントローラの制御出
力について多数決判定を行い、その判定結果を用いてプ
ロセス制御を行う方式が考えられる。通常、プロセス制
御装置では、上位の監視装置からの処理要求や下位のプ
ロセス機器のための制御をタイムシェアリングで処理し
ているため、異なる制御演算処理をわずかな時間で行っ
ている。したがって、上記方式で所望の制御演算結果を
得るためには、各コントローラから同一の制御演算処理
に対する制御演算結果を得る必要がある。そのため、外
部からハードウェアによる動作クロックを入力すること
により複数のコントローラ間で処理を同期させる方法
が、通常使われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなＣＰＵなどのマイクロプロセッサを用いるコント
ローラにおいて、複数のコントローラ間の処理をハード
ウェア的に完全に同期させると、ソフトウェアの動作タ
イミングによって発生するバグがあった場合に、各コン
トローラのすべてにおいてタイミングずれの不具合を発
生してしまうという問題点があった。また、処理タイミ
ングを同期させるために外部のハードウェアによるクロ
ックを使用していると、そのハードウェアが故障した場
合には、すべてのコントローラの処理が停止してしま
う。本発明は、このような課題を解決するためのもので
あり、並列動作する３つ以上のコントローラの制御演算
結果を多数決判定してプロセス制御する際、特定動作タ
イミングに起因して発生する不具合の影響を回避できる
プロセス制御装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明にかかるプロセス制御装置は、プロセス
制御のための制御演算を行うコントローラと、ネットワ
ークを介して上位装置から受信したリクエストをコント
ローラへ通知するとともに、当該リクエストに対するコ
ントローラからの応答を上位装置へ送信するネットワー
クインタフェースと、コントローラでの制御演算に基づ
いてＩＯバスに接続されているプロセス機器へ制御デー
タを送信するとともに、プロセス機器から計測データを
受信するプロセス機器インタフェースとを有し、ネット
ワークインタフェースを介して受信されたリクエストに
基づきコントローラで制御演算を行い、得られた制御デ
ータをプロセス機器インタフェースを介してプロセス制
御機器へ送信することによりプロセス機器を制御し、プ
ロセス制御機器から得られた計測データをコントローラ
から応答としてネットワークインタフェースへ出力し、
ネットワークインタフェースから上位装置へ応答として
送信するプロセス制御装置であって、コントローラとし
て、ネットワークインタフェースとプロセス機器インタ
フェースとの間に並列的に設けられ、それぞれ個別のク
ロックで動作するとともに、共通の処理タイミング信号
に同期させて各種処理を実行するＮ個（Ｎは３以上の自
然数）のコントローラを備えるようにしたものである。

【０００７】処理タイミング信号としては、複数ビット
のパラレル信号であり、各処理タイミングごとにいずれ
か１ビットずつ変化するグレイコードを用いてもよい。
プロセス機器インタフェースの処理タイミング生成部
で、処理タイミング信号を生成して各コントローラへ供
給するようにしてもよい。

【０００８】また、ＩＯバスの多重化に応じて複数のプ
ロセス機器インタフェースを備え、各コントローラで、
各プロセス機器インタフェースから並列して供給される
処理タイミング信号のうち、現用系として動作している
プロセス機器インタフェースからの処理タイミング信号
に同期させて各種処理を実行するようにしてもよい。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実
施の形態にかかるプロセス制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。同図において、プロセス制御装置１は、１
つのネットワークインタフェース１０と、３つの同一構
成のコントローラ２０（コントローラＡ，コントローラ
Ｂ，コントローラＣ）と、１つのプロセス機器インタフ
ェース３０を備えている。

【００１０】ネットワークインタフェース１０と３つの
コントローラ２０は、内部ＬＡＮ（Local Area Networ
k）４０に接続されており、相互通信可能に構成されて
いる。プロセス機器インタフェース３０は、３つのコン
トローラ２０と個別にＵＳＢ（Universal Serial Bus）
などのデータ通信路５０で接続されており、これらとの
間で１対１の通信が可能に構成されている。また、ネッ
トワークインタフェース１０と３つのコントローラ２０
とプロセス機器インタフェース３０は、図示しないバス
に接続されている。さらに、ネットワークインタフェー
ス１０は、監視装置２が接続された外部の制御ＬＡＮ３
（ネットワーク）に接続されており、プロセス機器イン
タフェース３０は、プロセス機器４が接続された外部の
ＩＯバス５に接続されている。

【００１１】このような構成において、プロセス制御装
置１のネットワークインタフェース１０では、制御ＬＡ
Ｎ３を介して受信した監視装置２からのリクエストを３
つのコントローラ２０の各々に与えるとともに、このリ
クエストに対する３つのコントローラ２０の各々からの
応答の中から多数決によって定まる１つの応答を制御Ｌ
ＡＮ３に出力して監視装置２へ回答する。３つのコント
ローラ２０の各々では、ネットワークインタフェース１
０から与えられたリクエストの処理を行い、リクエスト
に対する応答をネットワークインタフェース１０に出力
するとともに、プロセス制御の演算を行い、演算結果を
制御データとしてプロセス機器インタフェース３０に出
力する。

【００１２】プロセス機器インタフェース３０では、３
つのコントローラ２０の各々から出力される制御データ
の中から多数決によって定まる１つの制御データをＩＯ
バス５に出力してプロセス機器４を制御する。このた
め、コントローラ２０の１つに異常が生じ、他の２つと
異なる応答や制御データを出力した場合であっても、監
視装置２やプロセス機器４へ正常な応答や制御データを
途切れることなく出力することができる。

【００１３】次に、ネットワークインタフェース１０に
ついて図２を参照して詳細に説明する。図２は、ネット
ワークインタフェース１０の機能ブロック図である。図
２に示すように、ネットワークインタフェース１０は、
応答／リクエスト送受信部１１、負荷チェック部１２、
リクエスト配信部１３、応答受信部１４、応答比較部１
５および異常通知部１６を備えている。

【００１４】監視装置２が制御ＬＡＮ３に出力したリク
エストは、応答／リクエスト送受信部１１で受信され、
負荷チェック部１２に送られる。負荷チェック部１２
は、コントローラ２０ごとのリクエストの処理状況（処
理負荷）をチェックし、稼働中の全てのコントローラ２
０が送られたリクエストを受け入れ可能な状態のとき
は、応答／リクエスト送受信部１１から送られたリクエ
ストをリクエスト配信部１３へ転送し、稼働中で受け入
れ不可能な状態のコントローラがあるときは応答／リク
エスト送受信部１１へ当該リクエストの受け入れ不可を
通知するとともに、このリクエストを消去する。

【００１５】この場合、負荷チェック部１２は、コント
ローラ２０で実行中のリクエストの数が所定数以下のと
き、次のリクエストを受け入れ可能と判定する。実行中
のリクエストの数は、例えば転送したリクエスト数から
応答数を差し引いて求める。応答数は、後述する応答受
信部１４から入力される。応答／リクエスト送受信部１
１は、リクエストの受け入れ不可が通知されると、リク
エスト元へリクエスト実行不可を通知する。

【００１６】リクエスト配信部１３は、負荷チェック部
１２から転送されたリクエストに処理すべきタイミング
を示す処理タイミング情報を付加した後、内部ＬＡＮ４
０を介して３つのコントローラ２０に同報配信する。こ
の場合、処理タイミング情報は、１制御周期中における
処理タイミングを示す３ｂｉｔコードであり、リクエス
ト配信部１３は後述するプロセス機器インタフェース３
０が図示しないバス上にパラレル出力する３ｂｉｔの処
理タイミング信号１０３の現在値を参照し、リクエスト
を実行するタイミングとして将来生成される処理タイミ
ング信号の値を設定する。この際、各コントローラへ送
信したリクエストの処理状況に基づいて、新たに受信し
たリクエストを実行するタイミングやリクエストの応答
を送信するタイミングが選択される。リクエストの処理
状況については、負荷チェック部１２で管理されている
ものを用いればよい。

【００１７】一方、３つのコントローラ２０の各々から
リクエストの応答が送信されると、応答受信部１４が受
信し、応答比較部１５に送るとともに、応答を返したコ
ントローラを負荷チェック部１２に通知する。この場
合、応答受信部１４は、受信した応答を一時的に保持
し、３つのコントローラ２０からの応答が揃った後、応
答比較部１５に送る。所定時間内に３つのコントローラ
２０の内の１つから応答がなかったときは、当該コント
ローラ２０を負荷チェック部１２に通知するとともに、
例えばヌルデータのような予め定めた特定のデータを当
該コントローラ２０の応答として、他の２つの応答とと
もに応答比較部１５に送る。

【００１８】ここで、所定時間内に応答がなかったとき
に応答のないコントローラ２０を負荷チェック部１２に
通知するのは、負荷チェック部１２で応答のないコント
ローラ２０の未処理リクエストが処理されないまま残る
ことにより実行中のリクエストの数が所定数を超えて、
動作中の２つのコントローラがリクエストを実行できな
くなることを防ぐためである。

【００１９】応答比較部１５は、応答受信部１４から送
られた３つのコントローラ２０からの応答を比較し、内
容の一致する応答が２つ以上ある場合のみ応答／リクエ
スト送受信部１１へこの内容の応答を１つ送る。ただ
し、一致した内容がヌルデータのような予め定めた特定
のデータであった場合は、その応答を送信しない。応答
／リクエスト送受信部１１へ送られた応答は、制御ＬＡ
Ｎ３へ出力され、リクエスト元の監視装置２へ送信され
る。また、応答比較部１５は、他と異なる内容の応答を
返したコントローラを異常通知部１６へ通知する。異常
通知部１６は、応答比較部１５から通知されたコントロ
ーラに内部ＬＡＮ４０を介して異常通知を送信する。

【００２０】このネットワークインタフェース１０は、
制御ＬＡＮ３用のＬＡＮインタフェースと、内部ＬＡＮ
４０用のＬＡＮインタフェースと、処理タイミング信号
１０３入力用のディジタル入力インタフェースと、ネッ
トワークインタフェース１０の機能を実現するプログラ
ムを格納した不揮発性半導体メモリと、この不揮発性半
導体メモリに格納されたプログラムを実行する演算処理
装置（ＣＰＵ）と、プログラム実行時の一時記憶に用い
られるＲＡＭと、これらを接続するバスとから構成され
ている。

【００２１】次に、コントローラ２０について図３を参
照して詳細に説明する。図３は、コントローラ２０の機
能ブロック図である。図３に示すように、コントローラ
２０は、リクエスト処理部２１、データベース２２、演
算処理部２３、入出力処理部２４および異常処理部２５
を備えており、データベース２２にはプロセス制御条件
の設定値、計測データの現在値およびプロセス機器を制
御する制御データが格納されている。この場合、内部Ｌ
ＡＮ４０に出力されたリクエストは、リクエスト処理部
２１で受信されてリクエスト内容が解析され、リクエス
トに応じた処理がリクエストに付加された処理タイミン
グ情報に基づいて実行される。

【００２２】例えば、リクエストがプロセス制御条件の
変更であれば、データベース２２の指定された制御条件
の設定値をリクエストで指示された設定値に書き換え、
書き換えた設定値をデータベース２２から読み出して応
答内容とする。また、リクエストがプロセス条件の現在
値の要求であれば、データベース２２から指定されたプ
ロセス条件の現在値を読み出して応答内容とする。この
ような応答は、リクエスト処理部２１により内部ＬＡＮ
４０に出力され、ネットワークインタフェース１０へ送
信される。この場合、リクエスト処理は、プロセス機器
インタフェース３０が出力する処理タイミング信号１０
３を参照し、この信号の示す情報がリクエストに付加さ
れた処理タイミング情報と一致したときに実行する。

【００２３】演算処理部２３は、所定のタイミングでデ
ータベース２２からプロセス制御条件の設定値とプロセ
ス条件の現在値を読み出し、現在値を設定値に合わせる
ために必要な制御量を算出する制御演算を行い、演算結
果を制御データとしてデータベース２２に書き込む。入
出力処理部２４は、所定のタイミングでデータベース２
２から制御データを読み出してプロセス機器インタフェ
ース３０へ送信する。また、プロセス機器が計測したプ
ロセスデータの送信を要求するコマンドをプロセス機器
インタフェース３０へ送信するとともに、プロセス機器
インタフェース３０から送信されるプロセス機器が計測
したプロセスデータを受信し、現在値としてデータベー
ス２２に書き込む。

【００２４】また、リクエスト処理部２１は、リクエス
トと同様にしてネットワークインタフェース１０の異常
通知部１６が送信する異常通知を受信し、異常処理部２
５に通知する。入出力処理部２４は、プロセス機器イン
タフェース３０から送信される情報に異常通知が含まれ
ているか否か確認し、異常通知が含まれているときは、
異常処理部２５に通知する。異常処理部２５は、異常通
知を受けるとコントローラ２０の処理を停止させる。

【００２５】このコントローラ２０は、内部ＬＡＮ４０
用のＬＡＮインタフェースと、データ通信路５０用の通
信インタフェースと、処理タイミング信号１０３入力用
のディジタル入力インタフェースと、コントローラ２０
の機能を実現するプログラムを格納した不揮発性半導体
メモリと、この不揮発性半導体メモリに格納されたプロ
グラムを実行する演算処理装置（ＣＰＵ）と、データベ
ース２２の格納領域やプログラム実行時の一時記憶領域
として用いられるＲＡＭと、これらを接続するバスとか
ら構成されている。また、このコントローラ２０は、活
線挿抜可能にして、３つのコントローラ２０のうちの１
つが故障した時はプロセス制御を継続したまま交換可能
に構成されている。

【００２６】次に、プロセス機器インタフェース３０に
ついて図４を参照して詳細に説明する。図４は、プロセ
ス機器インタフェース３０の機能ブロック図である。図
４に示すように、プロセス機器インタフェース３０は、
コントローラ通信処理部３１、データ比較部３２、ＩＯ
バス入出力処理部３３、異常通知部３４および処理タイ
ミング信号生成部３５を備えている。

【００２７】各コントローラ２０がそれぞれのデータ通
信路５０を介して送信したコマンドや制御データは、コ
ントローラ通信処理部３１で受信され、データ比較部３
２に送られる。この場合、コントローラ通信処理部３１
は、受信データを一時的に保持し、３つのコントローラ
２０からの受信データが揃った後、データ比較部３２に
送る。所定時間内に３つのコントローラ２０からの受信
データが揃わなかったときは、例えばヌルデータのよう
な予め定めた特定のデータを未受信コントローラ２０の
受信データとし、他の受信データとともにデータ比較部
３２に送る。

【００２８】データ比較部３２は、コントローラ通信処
理部３１から送られた３つの受信データを比較し、内容
の一致する受信データが２つ以上ある場合のみ、ＩＯバ
ス入出力処理部３３へ内容の一致した受信データを１つ
入力する。ただし、一致した内容がヌルデータのような
予め定めた特定のデータであった場合は、送信しない。
ＩＯバス入出力処理部３３へ送られたデータは、ＩＯバ
ス５へ出力され、プロセス機器４へ送信される。また、
データ比較部３２は、他と異なるデータを送信したコン
トローラを異常通知部３４へ通知する。異常通知部３４
は、コントローラ通信処理部３１を介してデータ比較部
３２から通知されたコントローラ２０に異常通知を送信
する。

【００２９】一方、プロセス機器４がＩＯバス５へ出力
したデータは、ＩＯバス入出力処理部３３が受信し、コ
ントローラ通信処理部３１へ送られる。コントローラ通
信処理部３１は、送られたデータを３つのデータ通信路
５０にそれぞれ出力し、各コントローラ２０に送信す
る。処理タイミング信号生成部３５は、処理タイミング
信号１０３を生成し、ネットワークインタフェース１０
と３つのコントローラ２０とプロセス機器インタフェー
ス３０とに接続されているバスに出力する。

【００３０】ここで、処理タイミング信号１０３は、例
えば３ｂｉｔのパラレル信号であり、プロセス制御装置
の１制御周期中に順次３ｂｉｔの組み合わせから得られ
る８つの状態をとることにより、８個の処理タイミング
を設けるものである。なお、処理タイミング信号１０３
は３ｂｉｔに限られるものではなく、１制御周期中に実
行する処理の種類やコントローラ２０の処理速度に応じ
て他のｂｉｔ数に変更してもよい。

【００３１】このプロセス機器インタフェース３０は、
３つのデータ通信路５０用の通信インタフェースと、Ｉ
Ｏバス５用インタフェースと、処理タイミング信号１０
３出力用のディジタル出力インタフェースと、プロセス
機器インタフェース３０の機能を実現するプログラムを
格納した不揮発性半導体メモリと、この不揮発性半導体
メモリに格納されたプログラムを実行する演算処理装置
（ＣＰＵ）と、プログラム実行時の一時記憶に用いられ
るＲＡＭと、これらを接続するバスとから構成されてい
る。

【００３２】次に、このプロセス制御装置の動作につい
て説明する。最初に、監視装置からのリクエストがない
ときの動作を説明する。図５は、第１の実施の形態のプ
ロセス制御装置の動作を説明するシーケンス図であり、
監視装置からのリクエストがないときの動作を示す。図
５に示すように、このプロセス制御装置は、３つのコン
トローラ（コントローラＡ，コントローラＢ，コントロ
ーラＣ）が並列して同じ処理を実行している。

【００３３】ここで、周期ｎ（ｎは自然数）の制御周期
が開始されると、各々のコントローラは、処理タイミン
グ信号が所定のタイミングとなったときにプロセス機器
インタフェースに計測データ要求のコマンドを送信す
る。プロセス機器インタフェースは、各々のコントロー
ラから送信されたコマンドの多数決を採って多数側のコ
マンドをプロセス機器に送信するとともに、このコマン
ドを受信したプロセス機器から送信される計測データを
受信し、各々のコントローラに送信する。この場合、多
数決の判定は、各々のコントローラから送信されたコマ
ンドを比較し、２つ以上のコントローラからのコマンド
が一致した場合に一致したコマンドを多数のコマンドと
決することにより行う。

【００３４】各々のコントローラは、計測データを受信
するとデータベースの現在値を更新し、所定の処理タイ
ミングとなったらデータベースの設定値と現在値を入力
とする制御演算を行い、データベースの制御データを演
算結果で更新し、所定の処理タイミングとなったときに
この制御データをプロセス機器インタフェースに送信す
る。プロセス機器インタフェースは、各々のコントロー
ラから送信された制御データの多数決を採って多数側の
制御データをプロセス機器に送信し、プロセス機器を制
御する。この場合も多数決の判定は、各々のコントロー
ラから送信された制御データを比較し、２つ以上のコン
トローラからの制御データが一致した場合に一致した制
御データを多数の制御データと決することにより行う。

【００３５】次に、監視装置からリクエストがなされた
ときの動作を説明する。図６は、第１の実施の形態のプ
ロセス制御装置の動作を説明するシーケンス図であり、
監視装置から計測データの現在値を要求するリクエスト
がなされたときの動作を示す。図６に示すように、３つ
のコントローラ（コントローラＡ，コントローラＢ，コ
ントローラＣ）が周期ｎ（ｎは自然数）の制御周期にお
いて同じ処理を並列に実行しているときに、ネットワー
クインタフェースがリクエストを受信すると、ネットワ
ークインタフェースは、３つのコントローラの負荷チェ
ックを行う。

【００３６】負荷チェックの結果、３つのコントローラ
がともにリクエストを実行可能であれば、リクエストに
処理タイミング情報を付加して３つのコントローラに送
信する。この場合、ネットワークインタフェースは、リ
クエストを実行するタイミングを指定する情報を処理タ
イミング情報として付加するが、リクエストを実行する
タイミングには、処理が割り当てられていない処理タイ
ミングを割り当てる。３つのコントローラは、各々リク
エストを受信すると、処理タイミング情報で指定された
処理タイミングでリクエストを実行する。

【００３７】この場合、３つのコントローラは、それぞ
れデータベースの現在値更新後の処理タイミングで各々
のデータベースにアクセスし、現在値を読み出してネッ
トワークインタフェースへリクエストに対する応答とし
て送信する。ネットワークインタフェースは、各々のコ
ントローラから送信された応答を受信し、これらの内容
（現在値）を比較し、内容の一致する２つ以上の応答の
うちのいずれか１つを制御ＬＡＮに出力し、監視装置に
送信する。この場合、応答内容は３つとも一致している
ので、３つのコントローラは、以後も図５で説明したも
のと同じ動作を行う。ここで、３つのコントローラのリ
クエスト処理以外の処理タイミングにおける処理動作
と、プロセス機器インタフェースの動作は、図５で説明
したものと同じであるので説明を省略する。

【００３８】次に、ネットワークインタフェースが応答
の不一致を検出したときの動作を説明する。図７は、第
１の実施の形態のプロセス制御装置の動作を説明するシ
ーケンス図であり、ネットワークインタフェースが３つ
のコントローラからの応答に不一致を検出したときの動
作を示す。図７において、３つのコントローラがリクエ
ストに付加された処理タイミング情報で指定された処理
タイミングでリクエストを実行し、応答をネットワーク
インタフェースに送信するまでは、図６での説明と同じ
であるので、説明を省略する。

【００３９】ネットワークインタフェースが各々のコン
トローラから送信された応答を受信した後、これらの内
容（現在値）を比較し、コントローラＡの応答内容が他
の２つのコントローラの応答内容と一致しないことを検
出すると、ネットワークインタフェースは、内容が一致
したコントローラＢとコントローラＣの応答をリクエス
トに対する応答として制御ＬＡＮに出力し、監視装置に
送信するとともに、コントローラＡに異常通知を送信す
る。

【００４０】コントローラＡは、異常通知を受信すると
異常処理を実行し、制御演算処理からの切り離しを行
う。一方、コントローラＢとコントローラＣは、以後も
図５で説明したものと同じ動作を行う。ネットワークイ
ンタフェースとプロセス機器インタフェースは、コント
ローラＡが切り離された後も、コントローラＢとコント
ローラＣの応答や制御データが一致している限り以前と
同じ動作を行い、プロセス制御装置全体として無瞬断の
プロセス制御を続行する。

【００４１】次に、プロセス機器インタフェースが３つ
のコントローラ間でコマンドや制御データに不一致を検
出したときの動作を説明する。図８は、第１の実施の形
態のプロセス制御装置の動作を説明するシーケンス図で
あり、プロセス機器インタフェースが３つのコントロー
ラ間でコマンドや制御データに不一致を検出したときの
動作を示す。図８において、３つのコントローラが所定
の処理タイミングで指定された制御演算を実行し、演算
結果の制御データをプロセス機器インタフェースに送信
するまでは、図５での説明と同じであるので、説明を省
略する。

【００４２】プロセス機器インタフェースが各々のコン
トローラから送信されたコマンドや制御データを受信し
た後、これらの内容を比較し、コントローラＣの内容が
他の２つのコントローラの内容と一致しないことを検出
すると、プロセス機器インタフェースは、内容が一致し
たコントローラＡとコントローラＢのコマンドや制御デ
ータをＩＯバスに出力し、プロセス機器に送信するとと
もに、コントローラＣに異常通知を送信する。

【００４３】コントローラＣは、異常通知を受信すると
異常処理を実行し、制御演算処理からの切り離しを行
う。一方、コントローラＡとコントローラＢは、以後も
図５で説明したものと同じ動作を行う。ネットワークイ
ンタフェースとプロセス機器インタフェースは、コント
ローラＣが切り離された後も、コントローラＡとコント
ローラＢの応答や制御データが一致している限り以前と
同じ動作を行い、プロセス制御装置全体として無瞬断の
プロセス制御を続行する。

【００４４】以上説明したように、この実施の形態のプ
ロセス制御装置は、制御演算処理を行うコントローラを
３つ並列動作させるとともに、これらの出力するデータ
を比較し、２つ以上が一致している間、動作を続けるよ
うにしたので、コントローラの１つに異常が生じて制御
演算処理から切り離されても、無瞬断でプロセス制御を
続行可能である。なお、この実施の形態では、コントロ
ーラを３つ並列動作させるものとして説明したが、この
数は３つに限られるものではなく、３以上であればよ
い。並列動作させるコントローラの数を３より増やすに
したがい、無瞬断のプロセス制御を続行するのに許容さ
れるコントローラの異常発生数を増やすことができる。
よって、プロセス制御装置に求められる信頼性とコント
ローラの信頼性とに基づいて、最適な個数を選択すれば
よい。

【００４５】また、制御演算処理を行うコントローラを
並列実行による冗長構成としたので、ネットワークイン
タフェースとプロセス機器インタフェースの信頼性を確
保することで、コントローラに高信頼性を求めなくとも
プロセス制御装置全体としての信頼性を確保することが
できる。このため、コントローラに低価格の市販製品を
用いることができ、信頼性を確保したままコストを下げ
ることができる。また、世代交代の早い市販製品の利用
が可能となることで、半導体技術の向上による処理能力
の向上がタイムリーにでき、製品開発期間の短縮も可能
となる。

【００４６】また、ネットワークインタフェースとプロ
セス機器インタフェースにより、コントローラの出力が
正常であることを常時確認しているため、プロセス制御
装置として十分な信頼性が確保できるので、コントロー
ラの使用するメモリシステムにエラー訂正機能を設けな
くてもよく、またエラー訂正機能では訂正不可能な宇宙
線などに起因すると考えられるマルチビットエラーにも
対処でき、より低コスト化を図ることができる。

【００４７】次に、図９および図１０を参照して、並列
動作する各コントローラ２０で処理タイミングを同期さ
せるための構成について説明する。図９はコントローラ
へ供給される処理タイミング信号を示す説明図である。
図１０は処理タイミング信号の構成例を示すタイミング
チャートである。図９に示すように、各コントローラ２
０には、プロセス機器インタフェース３０の処理タイミ
ング信号生成部３５（図４参照）からタイミング信号バ
ス５１を介して処理タイミング信号１０３が並列的に供
給されている。各コントローラ２０のリクエスト処理部
２１、演算処理部２３および入出力処理部２４（図３参
照）では、この処理タイミング信号１０３の内容に基づ
き処理内容を決定している。

【００４８】処理タイミング信号１０３は、図１０に示
すように、３ｂｉｔのパラレル信号すなわち処理タイミ
ング信号１０３Ａ〜１０３Ｃからなり、１制御周期（例
えば、１００ｍｓ）ごとに巡回するコードが出力され
る。ここでは、１制御周期ごとに、コードの値に対応し
て８つの処理タイミングｔ１〜ｔ８が設けられており、
各コントローラ２０では、そのコードの値に基づき処理
タイミングを識別子、各処理タイミングに対して予め設
定されている処理、例えば、上位の監視装置からの処理
要求や下位のプロセス機器のための制御を実行する。

【００４９】このように、各コントローラ２０に対して
処理タイミング信号１０３を並列的に供給し、各コント
ローラ２０では、その処理タイミング信号１０３に基づ
き処理する内容を決定するようにしたので、各コントロ
ーラ２０間でほぼ同期して同一内容の処理を実行するこ
とが可能となる。これにより、従来のように、各コント
ローラ２０で共通の動作クロックを用いてそのマイクロ
プロセッサでの処理を完全に同期させる必要がなくな
り、それぞれ個別の動作クロックを用いることが可能と
なる。

【００５０】したがって、各コントローラが特定動作タ
イミングに起因して発生する不具合を内在している場合
でも、複数のコントローラで同時に不具合が発生する確
率が極めて低くなり、これらコントローラの出力／応答
を多数決判定することにより、プロセス制御装置１全体
に対する影響を回避でき、安定した制御動作を実現でき
る。また、共通クロックを用いて各コントローラの動作
を同期させるための高価な回路構成が不要となり、製品
コストを大幅に削減できる。さらには、コントローラと
して完全に同一構成の装置を用いる必要がなくなり、シ
ステム構成として柔軟性が得られる。

【００５１】なお、処理タイミング信号１０３に用いる
コードとしては、一般的な２進数を用いてもよい。この
とき、複数ビットが同時に変化するため、コントローラ
２０でのビット検出にばらつきが生じた場合は、瞬間的
に異なるコードとして認識される場合も考えられる。本
実施の形態では、処理タイミング信号１０３として、図
１０に示すようなグレイコードを用いている。このグレ
イコードとは、任意の値から次の値へ遷移する際、いず
れか１ビットだけが変化するコードである。したがっ
て、処理タイミングの変遷の際、ビット検出のばらつき
によるコードの誤認を回避でき、各コントローラ２０に
おいて、安定した処理タイミングの同期を実現できる。

【００５２】次に、図１１および図１２を参照して、ネ
ットワークインタフェース１０によるコントローラ管理
処理について説明する。図１１はネットワークインタフ
ェース１０から各コントローラ２０へ送信されるリクエ
スト（メッセージ）の構成例である。図１２は各コント
ローラでの処理スケジュール例である。前述したよう
に、ネットワークインタフェース１０では、各コントロ
ーラ２０へ処理を指示する際、リクエスト配信部１３
（図２参照）から内部ＬＡＮ４０を介してリクエストを
送信する。

【００５３】このリクエストは、図１１に示すように、
イーサネット（登録商標）で用いるパケットの１つであ
り、パケットの送信先や送信元、パケット種別などパケ
ットに関する情報を格納するヘッダ４１と、リクエスト
の内容を示す情報を格納するデータ部４２とから構成さ
れている。データ部４２には、そのリクエストを識別す
るためのリクエストＩＤ４３、リクエストの内容がコー
ド化されたリクエスト内容４４、そのリクエストを実行
するタイミングを示す処理タイミング情報４５が格納さ
れている。例えば、各コントローラ２０に対して設定値
の変更を指示するリクエストの場合は、リクエスト内容
４４として、処理対象となるプロセス機器すなわち制御
ポイントを示すポイントＩＤ４４Ａ、処理の種別を示す
処理種別４４Ｂとその処理に用いる処理データ４４Ｃと
がセットされている。また、処理タイミング情報４５に
は、処理タイミング信号１０３で規定されるグレイコー
ドがセットされている。

【００５４】各コントローラ２０では、このようなリク
エストをリクエスト処理部２１で受信し、その内容を解
析して実行する。このとき、処理の内容はリクエスト内
容４４から決定し、処理タイミングは処理タイミング情
報４５から決定する。図１１のリクエスト４６の例で
は、処理種別４４Ｂが「設定値更新」を示すことから、
リクエスト処理部２１は、処理データ４４Ｃの「ＤＢ設
定値」を取り出して、ポイントＩＤ４４Ａに対応する新
たな設定値としてデータベース２２へ書き込む。また、
この処理は、プロセス機器インタフェース３０からの処
理タイミング信号１０３のグレイコードが「０１１」す
なわち処理タイミングｔ３を示す場合に実行される。こ
れにより、各コントローラ２０において、次の処理タイ
ミングｔ３に同期して一斉に新たな設定値が書き込まれ
ることになる。

【００５５】また、図１１のリクエスト４７の例では、
処理種別４４Ａが「現在値読み出し」を示すことから、
リクエスト処理部２１は、データベース２２に格納され
ているプロセス機器から得られた現在値を読み出して、
ネットワークインタフェース１０へ通知する。また、こ
の処理は、プロセス機器インタフェース３０からの処理
タイミング信号１０３のグレイコードが「１０１」すな
わち処理タイミングｔ５を示す場合に実行される。これ
により、各コントローラ２０から、次の処理タイミング
ｔ５に同期して一斉に現在値が読み出されることにな
る。なお、読み出された現在値は、応答によりコントロ
ーラ２０からネットワークインタフェース１０へ通知さ
れる。このとき、対応するリクエストのリクエストＩＤ
もその応答により通知することにより、各応答がどのリ
クエストに対応するものか識別するようにしてもよく、
複数のリクエストが多重して発行される場合にも対応で
きる。

【００５６】このように、各コントローラ２０に対して
処理タイミング信号１０３を並列的に供給し、各コント
ローラ２０では、その処理タイミング信号１０３に基づ
き処理する内容を決定するものとし、ネットワークイン
タフェース１０から各コントローラ２０へのリクエスト
で、要求した処理を実行するタイミングを指定するよう
にしたので、各コントローラ２０間でほぼ同期して同一
内容の処理を実行することが可能となり、コントローラ
の出力／応答を精度よく多数決判定することができる。
また、従来のように、各コントローラ２０で共通の動作
クロックを用いてそのマイクロプロセッサでの処理を完
全に同期させる必要がなくなり、それぞれ個別の動作ク
ロックを用いることが可能となる。

【００５７】したがって、各コントローラが特定動作タ
イミングに起因して発生する不具合を内在している場合
でも、複数のコントローラで同時に不具合が発生する確
率が極めて低くなり、安定した制御動作を実現できる。
また、共通クロックを用いて各コントローラの動作を同
期させるための高価な回路構成が不要となり、製品コス
トを大幅に削減できる。さらには、コントローラとして
完全に同一構成の装置を用いる必要がなくなり、システ
ム構成として柔軟性が得られる。

【００５８】各コントローラ２０では、このようにし
て、各処理タイミングごとに予め設定された処理が行わ
れる。前述した図６のシーケンスでは、図１２に示すよ
うに、まず処理タイミングｔ１で、プロセス機器への
「計測データ要求」処理が行われ、処理タイミングｔ２
で「リクエスト受付」処理が行われる。また、処理タイ
ミングｔ３でプロセス機器から得られた計測データをデ
ータベース２２へ格納する「ＤＢ現在値更新」処理が行
われ、処理タイミングｔ４でリクエストに基づく「ＤＢ
現在値読み出し」処理が行われる。そして、処理が設定
されていない処理タイミングｔ５の後、処理タイミング
ｔ６でプロセス機器への制御データを算出するための
「制御演算」処理が行われ、処理タイミングｔ７でその
演算結果をデータベース２２へ格納する「ＤＢ制御デー
タ更新」処理が行われ、処理タイミングｔ８でプロセス
機器への「制御データ送信」処理が行われる。

【００５９】このような処理のスケジューリングは、ネ
ットワークインタフェース１０の負荷チェック部１２で
管理しており、新たな処理を要求する際には、処理が設
定されていない処理タイミングを指定してリクエストを
発行する。このとき、監視装置２からの要求に基づきコ
ントローラ２０に対して新たな処理を要求する際、負荷
チェック部１２では、上記のようなスケジューリングに
基づき受け入れ可否を判断する。過負荷であり受け入れ
できない場合あれば、監視装置２へ受け入れ不可を通知
する。これにより、コントローラ２０への過負荷を未然
に回避でき、安定したプロセス制御を実現できる。

【００６０】なお、各処理タイミングでの処理は、すべ
てネットワークインタフェース１０側からコントローラ
２０に対して指定してもよいが、各コントローラ２０で
行われる定常的な処理、例えば「計測データ要求」、
「ＤＢ現在値更新」、「制御演算」、「ＤＢ制御データ
更新」、「制御データ送信」などプロセス機器の制御に
関する処理については、予めその処理タイミングを固定
的に割り当てておくようにしてもよく、ネットワークイ
ンタフェース１０でのリクエスト処理を省くことができ
る。

【００６１】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。この実施の形態のプロセス制御装置が第１の
実施の形態と異なる点は、３つのコントローラのデータ
ベースがそれぞれ正しいか否かの確認を行う自己診断機
能を有することである。この自己診断機能は、図２で示
したネットワークインタフェース１０の応答／リクエス
ト送受信部１１に、図３で示したデータベース２２のデ
ータを所定単位ごとに順次送信させるリクエストを所定
間隔で発行するとともに、このリクエストに応じて応答
／リクエスト送受信部１１へ送られたデータを破棄する
機能を設けることにより実現することができる。すなわ
ち、ネットワークインタフェース１０の機能を実現する
プログラムを格納した不揮発性半導体メモリに、この自
己診断機能を実現するプログラムを加えればよい。

【００６２】この場合、応答／リクエスト送受信部１１
が発行する自己診断機能のリクエストは、負荷チェック
部１２の働きによりコントローラ２０の負荷が軽いとき
のみ３つのコントローラ２０へ送信される。コントロー
ラ２０へ送信されたリクエストは、所定のタイミングで
リクエスト処理部により実行され、データベース２２の
データが所定単位ごとに読み出されて順次ネットワーク
インタフェース１０へ送信させる。３つのコントローラ
２０から送信されたデータベース２２のデータは、応答
比較部１５で比較され、不一致の検出されたコントロー
ラが異常通知部１６に通知される。これにより、異常通
知部１６が当該コントローラに異常通知を送信し、異常
通知を受信したコントローラは、異常処理を実行し制御
演算処理からの切り離しを行う。

【００６３】この実施の形態によれば、３つのコントロ
ーラ２０のデータベース２２のデータ比較をバックグラ
ンドで行うことで、データベース２２のデータを格納す
るＲＡＭのエラーなどを検出することができる。このた
め、頻繁に使用されない領域で発生したエラーを検出で
き、異常の生じたコントローラ２０を除くことができ
る。

【００６４】次に、図１３を参照して、本発明の第３の
実施の形態について説明する。図１３は、本発明のプロ
セス制御装置にかかる第３の実施の形態を示すブロック
図である。この実施の形態のプロセス制御装置６が第１
の実施の形態と異なる点は、ネットワークインタフェー
ス１０、プロセス機器インタフェース３０、内部ＬＡＮ
４０およびデータ通信路５０をそれぞれ冗長構成とした
ことである。図１３において、このプロセス制御装置６
は、２つの同一構成のネットワークインタフェース１０
（ネットワークインタフェースＡ，ネットワークインタ
フェースＢ）と、３つの同一構成のコントローラ２０
（コントローラＡ，コントローラＢ，コントローラＣ）
と、２つの同一構成のプロセス機器インタフェース３０
（プロセス機器インタフェースＡ，プロセス機器インタ
フェースＢ）を備えている。

【００６５】２つのネットワークインタフェース１０
は、系統の異なる内部ＬＡＮ４０（Ａ系内部ＬＡＮ，Ｂ
系内部ＬＡＮ）を介して３つのコントローラ２０と接続
されており、それぞれ３つのコントローラ２０と相互通
信可能に構成されている。この場合、ネットワークイン
タフェースＡはＡ系内部ＬＡＮを介し、ネットワークイ
ンタフェースＢはＢ系内部ＬＡＮを介して、３つのコン
トローラ２０と接続されている。

【００６６】２つのプロセス機器インタフェース３０
は、それぞれ３つのコントローラ２０と個別にデータ通
信路５０で接続されており、これらとの間で１対１の通
信が可能に構成されている。また、２つのプロセス機器
インタフェース３０の間に制御信号線６０が接続されて
おり、相互に制御信号の伝達が可能に構成されている。
さらに、２つのプロセス機器インタフェース３０は、各
々が系統の異なる図示しないバスを介して２つのネット
ワークインタフェース１０と３つのコントローラ２０に
接続されている。

【００６７】また、２つのネットワークインタフェース
１０は、系統の異なる制御ＬＡＮ３（Ａ系制御ＬＡＮ，
Ｂ系制御ＬＡＮ）を介して監視装置２と接続されてお
り、それぞれ監視装置２と相互通信可能に構成されてい
る。この場合、ネットワークインタフェースＡはＡ系制
御ＬＡＮを介し、ネットワークインタフェースＢはＢ系
制御ＬＡＮを介して、監視装置２と接続されている。２
つのプロセス機器インタフェース３０は、各々がプロセ
ス機器４の接続された外部の２つのＩＯバス５（Ａ系Ｉ
Ｏバス，Ｂ系ＩＯバス）に接続されている。

【００６８】このプロセス制御装置６は、２つのネット
ワークインタフェース１０と３つのコントローラ２０が
並列に動作し、２つのプロセス機器インタフェース３０
の一方がマスター（現用系）として常時動作し、他方が
スレーブ（待機系）として待機している。２つのネット
ワークインタフェース１０は、それぞれ系統の異なる制
御ＬＡＮ３を介して受信した監視装置２のリクエストを
別々に３つのコントローラ２０の各々に与えるととも
に、このリクエストに対する３つのコントローラ２０の
各々からの応答の中から多数決によって定まる１つの応
答を各々が接続された制御ＬＡＮ３に出力して監視装置
２へ回答する。

【００６９】２つのネットワークインタフェース１０が
第１の実施の形態若しくは第２の実施の形態で説明した
ものと異なる点は、処理タイミング信号入力用のディジ
タル入力インタフェースを２系統有し、マスターとスレ
ーブの両方のプロセス機器インタフェース３０から出力
される処理タイミング信号が入力され、マスター側の処
理タイミング信号が入力されなくなったときに、スレー
ブ側の処理タイミング信号に基づいて処理を続行するよ
うにしたことである。

【００７０】３つのコントローラ２０は、各々が２つの
ネットワークインタフェース１０から与えられた同じリ
クエストのうち、先に与えられたリクエストのみ処理を
行い、このリクエストに対する応答を２つのネットワー
クインタフェース１０に出力する。また、プロセス機器
４に対するコマンド生成やプロセス制御の演算を行い、
生成したコマンドや演算結果を制御データとして２つの
プロセス機器インタフェース３０に出力する。

【００７１】ここで、２つのネットワークインタフェー
ス１０から与えられた同じリクエストのうち、先に与え
られたリクエストのみ処理を行うことができるのは、監
視装置の送信するリクエストがＡ系とＢ系で同じメッセ
ージヘッダを有するため、応答／リクエスト送受信部１
１が同じメッセージを受信した場合、後から受信したメ
ッセージを先に受信したものと同じメッセージと判定
し、無視するためである。

【００７２】３つのコントローラ２０が第１の実施の形
態若しくは第２の実施の形態で説明したものと異なる点
は、内部ＬＡＮ４０用のＬＡＮインタフェースと、デー
タ通信路５０用の通信インタフェースと、処理タイミン
グ信号１０３入力用のディジタル入力インタフェースと
をそれぞれ２系統有し、応答／リクエスト送受信部１１
が２つの内部ＬＡＮ４０を介して送受信を行うことと、
入出力処理部２４が２つのデータ通信路５０を介して送
受信を行うことと、マスターとスレーブの両方のプロセ
ス機器インタフェース３０から出力される処理タイミン
グ信号が入力され、マスター側の処理タイミング信号が
入力されなくなったときに、スレーブ側の処理タイミン
グ信号に基づいて処理を続行するようにしたことであ
る。

【００７３】プロセス機器インタフェース３０は、マス
ター側が３つのコントローラ２０の各々から出力される
制御データの中から多数決によって定まる１つの制御デ
ータを２つのＩＯバス５に出力してプロセス機器４を制
御し、スレーブ側が制御信号線６０を介してマスター側
の動作を確認する待機動作を行う。スレーブ側のプロセ
ス機器インタフェース３０は、マスター側の動作停止を
検出するとマスターに切り替わる。また、２つのプロセ
ス機器インタフェース３０は、マスター側かスレーブ側
かにかかわらず各々が接続された図示しないバスに処理
タイミング信号を出力している。

【００７４】２つのプロセス機器インタフェース３０が
第１の実施の形態若しくは第２の実施の形態で説明した
ものと異なる点は、ＩＯバス５用インタフェースを２系
統有し、制御データを２つのＩＯバス５に出力可能に構
成したことと、制御信号線６０用のディジタル入出力イ
ンタフェースを有し、マスター・スレーブ切替可能に構
成したことである。マスター・スレーブ切替は、例え
ば、マスターのときは常時、動作中を示す信号をディジ
タル入出力インタフェースに出力し、スレーブのときは
常時、ディジタル入出力インタフェースに入力する信号
を監視し、信号の入力が途絶すると自身をマスターに切
り替えるプログラムを不揮発性半導体メモリに格納して
おき、ＣＰＵがこのプログラムを実行するようにしてお
くことにより行うことができる。

【００７５】このように構成したので、この実施の形態
のプロセス制御装置は、ネットワークインタフェース１
０、制御ＬＡＮ３および内部ＬＡＮ４０のいずれかで異
常が生じた場合であっても、監視装置２との通信が途絶
することがないので、正常に処理を続行することができ
る。また、動作中のプロセス機器インタフェース３０に
異常が生じた場合であっても、待機中のプロセス機器イ
ンタフェース３０によって処理を続行することができ
る。このように、この実施の形態のプロセス制御装置
は、コントローラ２０の１つに異常が生じて制御演算処
理から切り離されても、無瞬断でプロセス制御を続行可
能であるだけでなく、３つのコントローラ２０に接続さ
れたインタフェース部分に異常が生じた場合にも処理を
続行することができる。このため、第１の実施の形態に
比べて、さらに信頼性を向上することができる。

【００７６】この実施の形態では、３つのコントローラ
２０に接続されるものをすべて冗長構成としたが、必ず
しもすべてを冗長構成としなくともよい。プロセス制御
装置として要求される信頼性と、３つのコントローラ２
０に接続されるものの個々の信頼性とを勘案して必要な
箇所のみ冗長構成とすることにより、必要とされる信頼
性を最小限のコスト上昇で得ることができる。例えば、
プロセス制御装置を２つの同一構成のネットワークイン
タフェース１０（ネットワークインタフェースＡ，ネッ
トワークインタフェースＢ）と、３つの同一構成のコン
トローラ２０（コントローラＡ，コントローラＢ，コン
トローラＣ）と、１つのプロセス機器インタフェース３
０とで構成してもよいし、１つのネットワークインタフ
ェース１０と、３つの同一構成のコントローラ２０（コ
ントローラＡ，コントローラＢ，コントローラＣ）と、
２つの同一構成のプロセス機器インタフェース３０（プ
ロセス機器インタフェースＡ，プロセス機器インタフェ
ースＢ）とで構成してもよい。

【００７７】次に、図１４を参照して、並列動作する各
コントローラ２０で処理タイミングを同期させるための
構成について説明する。図１４はコントローラへ供給さ
れる処理タイミング信号を示す説明図である。図１４に
示すように、各コントローラ２０には、プロセス機器イ
ンタフェース３０の処理タイミング信号生成部３５（図
４参照）からタイミング信号バス５１を介して処理タイ
ミング信号１０３が並列的に供給されている。各コント
ローラ２０のリクエスト処理部２１、演算処理部２３お
よび入出力処理部２４（図３参照）では、この処理タイ
ミング信号１０３の内容に基づき処理内容を決定してい
る。

【００７８】処理タイミング信号１０３は、図１０に示
すように、３ｂｉｔのパラレル信号すなわち処理タイミ
ング信号１０３Ａ〜１０３Ｃからなり、１制御周期（例
えば、１００ｍｓ）ごとに巡回するコードが出力され
る。ここでは、１制御周期ごとに、コードの値に対応し
て８つの処理タイミングｔ１〜ｔ８が設けられており、
各コントローラ２０では、そのコードの値に基づき処理
タイミングを識別子、各処理タイミングに対して予め設
定されている処理、例えば、上位の監視装置からの処理
要求や下位のプロセス機器のための制御を実行する。

【００７９】本実施の形態では、各コントローラ２０お
よび各ネットワークインタフェース１０には、２つのプ
ロセス機器インタフェース３０からそれぞれ個別に処理
タイミング信号１０３が供給される。各コントローラ２
０および各ネットワークインタフェース１０では、２つ
のプロセス機器インタフェース３０から供給された処理
タイミング信号１０３のうち、いずれかマスター側の処
理タイミング信号を選択して処理タイミングの決定に用
いる。選択の方法としては、プロセス機器インタフェー
ス３０との通信によりいずれがマスター側か判断しても
よく、あるいはデフォルトでマスター側を予め決めてお
き、そのマスター側からの処理タイミング信号が停止す
るなど不具合が検出された場合に他方の処理タイミング
信号へ切り替えるようにしてもよい。

【００８０】このように、プロセス機器インタフェース
３０を２重化した場合は、各プロセス機器インタフェー
ス３０からの処理タイミング信号１０３を各コントロー
ラ２０および各ネットワークインタフェース１０を個別
に供給し、各コントローラ２０および各ネットワークイ
ンタフェース１０では、２つのプロセス機器インタフェ
ース３０から供給された処理タイミング信号１０３のう
ち、いずれか現用系のものを選択して利用するようにし
たので、各コントローラ２０において、安定した処理タ
イミングの同期を実現できる。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、コント
ローラとして、ネットワークインタフェースとプロセス
機器インタフェースとの間に並列的に設けられ、それぞ
れ個別のクロックで動作するとともに、共通の処理タイ
ミング信号に同期させて各種処理を実行するＮ個（Ｎは
３以上の自然数）のコントローラを用いるようにしたの
で、各コントローラ間でほぼ同期して同一内容の処理を
実行することが可能となる。

【００８２】これにより、従来のように、各コントロー
ラで共通の動作クロックを用いてそのマイクロプロセッ
サでの処理を完全に同期させる必要がなくなり、それぞ
れ個別の動作クロックを用いることが可能となる。した
がって、各コントローラが特定動作タイミングに起因し
て発生する不具合を内在している場合でも、複数のコン
トローラで同時に不具合が発生する確率が極めて低くな
り、これらコントローラの出力／応答を多数決判定する
ことにより、プロセス制御装置全体に対する影響を回避
でき、安定した制御動作を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態にかかるプロセス
制御装置の構成を示すブロック図である。

【図２】 図１のネットワークインタフェースの機能ブ
ロック図である。

【図３】 図１のコントローラの機能ブロック図であ
る。

【図４】 図１のプロセス機器インタフェースの機能ブ
ロック図である。

【図５】 第１の実施の形態にかかるプロセス制御装置
の動作を説明するシーケンス図である。

【図６】 第１の実施の形態にかかるプロセス制御装置
の他の動作を説明するシーケンス図である。

【図７】 第１の実施の形態にかかるプロセス制御装置
の他の動作を説明するシーケンス図である。

【図８】 第１の実施の形態にかかるプロセス制御装置
の他の動作を説明するシーケンス図である。

【図９】 コントローラへ供給される処理タイミング信
号を示す説明図である。

【図１０】 処理タイミング信号の構成例を示すタイミ
ングチャートである。

【図１１】 リクエスト（メッセージ）の構成例であ
る。

【図１２】 各コントローラでの処理スケジュール例で
ある。

【図１３】 本発明の第３の実施の形態にかかるプロセ
ス制御装置の構成を示すブロック図である。

【図１４】 コントローラへ供給される処理タイミング
信号を示す他の説明図である。

【符号の説明】

１，６…プロセス制御装置、２…監視装置、３…制御Ｌ
ＡＮ、４…プロセス機器、５…ＩＯバス、１０…ネット
ワークインタフェース、１１…応答／リクエスト送受信
部、１２…負荷チェック部、１３…リクエスト配信部、
１４…応答受信部、１５…応答比較部、１６，３４…異
常通知部、２０…コントローラ、２１…リクエスト処理
部、２２…データベース、２３…演算処理部、２４…入
出力処理部、２５…異常処理部、３０…プロセス機器イ
ンタフェース、３１…コントローラ通信処理部、３２…
データ比較部、３３…ＩＯバス入出力処理部、３５…処
理タイミング信号生成部、４０…内部ＬＡＮ、５０…デ
ータ通信路、５１…タイミング信号バス、６０…制御信
号線、１０３…処理タイミング信号。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プロセス制御のための制御演算を行うコ
   ントローラと、ネットワークを介して上位装置から受信
   したリクエストを前記コントローラへ通知するととも
   に、当該リクエストに対する前記コントローラからの応
   答を前記上位装置へ送信するネットワークインタフェー
   スと、前記コントローラでの制御演算に基づいてＩＯバ
   スに接続されているプロセス機器へ制御データを送信す
   るとともに、前記プロセス機器から計測データを受信す
   るプロセス機器インタフェースとを有し、前記ネットワ
   ークインタフェースを介して受信された前記リクエスト
   に基づき前記コントローラで制御演算を行い、得られた
   制御データを前記プロセス機器インタフェースを介して
   前記プロセス制御機器へ送信することにより前記プロセ
   ス機器を制御し、前記プロセス制御機器から得られた計
   測データを前記コントローラから応答として前記ネット
   ワークインタフェースへ出力し、前記ネットワークイン
   タフェースから前記上位装置へ応答として送信するプロ
   セス制御装置であって、 前記コントローラとして、前記ネットワークインタフェ
   ースと前記プロセス機器インタフェースとの間に並列的
   に設けられ、それぞれ個別のクロックで動作するととも
   に、共通の処理タイミング信号に同期させて各種処理を
   実行するＮ個（Ｎは３以上の自然数）のコントローラを
   備えることを特徴とするプロセス制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のプロセス制御装置におい
   て、 前記処理タイミング信号は、複数ビットのパラレル信号
   であり、各処理タイミングごとにいずれか１ビットずつ
   変化するグレイコードからなることを特徴とするプロセ
   ス制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２のいずれかに記載のプ
   ロセス制御装置において、 前記プロセス機器インタフェースは、前記処理タイミン
   グ信号を生成して前記各コントローラへ供給する処理タ
   イミング生成部を有することを特徴とするプロセス制御
   装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載のプロセス制御装置におい
   て、 前記ＩＯバスの多重化に応じて複数のプロセス機器イン
   タフェースを備え、 前記各コントローラは、前記各プロセス機器インタフェ
   ースから並列して供給される前記処理タイミング信号の
   うち、現用系として動作しているプロセス機器インタフ
   ェースからの処理タイミング信号に同期させて各種処理
   を実行することを特徴とするプロセス制御装置。