JP2003248505A - 分散型制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御バスを介して上位装置と通信する複数の
ＦＣＳを有し、特定のＦＣＳのデータを他のＦＣＳが参
照する形態をとる分散型制御装置において、ＦＣＳの保
守性を向上させると共に、プラント全体の安全性、制御
の連続性を向上させた分散型制御装置を実現する。 【解決手段】 制御バスを介して上位装置と通信する複
数のフィールドコントロールステーションを有し、特定
のフィールドコントロールステーションのデータを他の
ＦＣＳが参照する形態をとる分散型制御装置において、
前記上位装置より前記特定のフィールドコントロールス
テーションのメンテナンスが実行され、所定期間そのフ
ィールドコントロールステーションのデータが利用でき
なくなる場合に、他のフィールドコントロールステーシ
ョンに対して前記特定のフィールドコントロールステー
ションがメンテナンス中である旨のブロードキャストを
発信する発信手段を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、制御バスを介して
上位装置と通信する複数のフィールドコントロールステ
ーション（以下ＦＣＳ）を有し、特定の前記ＦＣＳのデ
ータを他のＦＣＳが参照する形態をとる分散型制御装置
におけるＦＣＳの保守性の向上に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、分散型制御装置の一般的な階層
構造を示す機能ブロック図である。１は制御バス２に接
続された上位装置、３は制御バス２に接続され上位装置
１と通信するメンテナンス対象の特定ＦＣＳ、４は同じ
く制御バス２に接続された他ＦＣＳであり、制御バス２
を介して特定ＦＣＳ３のデータを参照している関係にあ
る。

【０００３】特定ＦＣＳ３に対する上位装置１から実行
されるメンテナンスが、ＦＣＳ３内のシステムソフトウ
ェアの更新である場合には、上位装置にインストールさ
れたソフトウェア変更コマンドにより、ＦＣＳ３に対す
る停止と起動指令並びに更新されるプログラムのダウン
ロードが実行される。

【０００４】このようなソフトウェア更新機能は、ＦＣ
Ｓ内で二重化されたＣＰＵ手段を利用し、１〜２秒間の
制御機能停止時間でシステムソフトウェアを変更できる
機能として分散型制御装置の標準機能として搭載されて
いるものである。

【０００５】特定ＦＣＳ３内は、制御側ＣＰＵ手段３Ａ
と待機側ＣＰＵ手段３Ｂにより二重化カード構成されて
いる。各ＣＰＵ手段は、制御入出力カードを通じてプラ
ントとインターフェイスするＩ／Ｏモジュールと繋がっ
ている。

【０００６】制御側ＣＰＵ手段３Ａと待機側ＣＰＵ手段
３Ｂには、同一のシステムソフトウェアがインストール
され、定常状態では制御側ＣＰＵ手段３Ａが制御権を持
ち、そのアプリケーションデータは定周期で待機側ＣＰ
Ｕ手段３Ｂのアプリケーションデータを等値化してい
る。

【０００７】図５はＦＣＳ３の制御側及び待機側にイン
ストールされたシステムソフトウェアを更新処理する流
れの概略を示すタイムチャートである。ユーザは、上位
機器１の操作でソフトウェア更新コマンドを起動する。
コマンドは、更新対象となるＦＣＳの状態を所定の診断
アルゴリズムでチェックし、実行可能であればユーザに
対して更新可能を返す。

【０００８】ユーザは、待機側停止要求を上位装置に出
し、上位装置は待機側停止命令をＦＣＳに発信して待機
側ＣＰＵ手段３Ｂを停止させる。さらにユーザはロード
要求を上位装置に出し、上位装置は予め用意された新ソ
フトウェアのプログラムを待機側ＣＰＵ手段３Ｂにダウ
ンロードする。

【０００９】ロードが完了すると、ユーザの更新要求で
待機側ＣＰＵ手段３Ｂに更新指令が出され、待機ＣＰＵ
手段３Ｂは制御側ＣＰＵ手段３Ａのアプリケーションデ
ータをコピーし、アプリケーションデータの等値化を行
う。

【００１０】アプリケーションデータの等値化後、直ち
に制御側ＣＰＵ手段３Ａに停止指令が出され、このタイ
ミングｔ１で待機側ＣＰＵ手段３Ｂが新しい制御側とし
て起動される。この起動により、待機側ＣＰＵ手段３Ｂ
の初期化が行われ、制御権は時刻ｔ２で待機側ＣＰＵ手
段３Ｂに移る。これに伴い、それまで制御権を持ってい
たＣＰＵ手段３Ａは自動的に待機側となる。

【００１１】上記の制御権切り替えに要するｔ１からｔ
２までの時間τ１は、通常１〜２秒である。この切り替
え完了後にユーザより旧制御側ＣＰＵ手段３Ａの待機側
への起動要求が出されると、ＣＰＵ手段３Ａに待機側起
動指令が出され、ＣＰＵ手段３Ａの待機側への切り替え
が完了する。

【００１２】切り替え後、ＦＣＳ３は初期化スタートす
るが、連続制御系など処理が継続可能なものに関して
は、ＦＣＳのプログラムが、ソフトウェア更新による初
期化スタートであることを識別し、標準と異なる初期化
スタートを行なわせることにより、プラントに与える影
響を削減している。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】現状のソフトウェア更
新機能の仕組みでは、ＣＰＵ手段の切り替えのタイミン
グで制御機能が一時的に止まることは避けられない。ソ
フトウェア更新処理から立ちあがったＦＣＳ３にとって
は、一般的な初期化スタートではないことを認識できる
ので、前記の様にシステムソフトウェアでアプリケーシ
ョンに与える影響を小さくすることは可能である。

【００１４】しかしながら、更新対象となるＦＣＳのデ
ータを参照する他のＦＣＳ４から見ると参照先のＦＣＳ
３が一旦停止したように見え、その間のアクセスが異常
になる。アプリケーションによっては、異常の検知によ
り制御状態を強制的に手動モードに変更する、マニュア
ルフォールバック動作をする場合もあり、プラント全体
の継続運転に支障がでることも考えられる。

【００１５】このような支障に対応するためには、ユー
ザがあらかじめ影響のある個所を調査し、それに対応す
る処置を行なわなくてはならないため、アプリケーショ
ンごとに煩雑なシステム設計を必要とし、ＦＣＳの保守
性を低下させ、コストアップの要因となる。

【００１６】本発明の目的は、制御バスを介して上位装
置と通信する複数のＦＣＳを有し、特定のＦＣＳのデー
タを他のＦＣＳが参照する形態をとる分散型制御装置に
おいて、ＦＣＳの保守性を向上させると共に、プラント
全体の安全性、制御の連続性を向上させる分散型制御装
置の実現にある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明のうち請求項１記載発明の特徴は、制
御バスを介して上位装置と通信する複数のフィールドコ
ントロールステーションを有し、特定のフィールドコン
トロールステーションのデータを他のフィールドコント
ロールステーションが参照する形態をとる分散型制御装
置において、前記上位装置より前記特定のフィールドコ
ントロールステーションのメンテナンスが実行され、所
定期間そのフィールドコントロールステーションのデー
タが利用できなくなる場合に、他のフィールドコントロ
ールステーションに対して前記特定のフィールドコント
ロールステーションがメンテナンス中である旨のブロー
ドキャストを発信する発信手段を有する点にある。

【００１８】請求項２記載発明の特徴は、前記特定のフ
ィールドコントロールステーションのメンテナンスが、
前記上位装置からダウンロードされるソフトウェアの更
新である点にある。

【００１９】請求項３記載発明の特徴は、前記特定のフ
ィールドコントロールステーションは、制御側と待機側
の二重化構成とされ、前記上位装置からダウンロードさ
れるソフトウェアは前記待機側にダウンロードされ、前
記制御側とのアプリケーションデータの等値化の後、制
御権を前記待機側に切り替える点にある。

【００２０】請求項４記載発明の特徴は、フィールドコ
ントロールステーションがメンテナンス中であることを
システムグローバルスイッチに設定し、前記発信手段は
システムグローバルスイッチの設定内容を他のフィール
ドコントロールステーションにブロードキャストする点
にある。

【００２１】請求項５記載発明の特徴は、前記特定のフ
ィールドコントロールステーションのデータを参照する
他のフィールドコントロールステーションは、前記ブロ
ードキャスト情報により前記特定のフィールドコントロ
ールステーションのデータが利用できない期間は、前記
特定のフィールドコントロールステーションのデータス
テータスを正常とし、ブロードキャスト前の前回値デー
タを一時的に利用する点にある。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施態様を、図面を
用いて説明する。図１は本発明を適用した分散型制御装
置の一例を示す機能ブロック図であり、図４の従来装置
で説明した要素と同一要素には同一符号を付して説明を
省略する。

【００２３】本発明の特徴は、上位装置より特定のＦＣ
Ｓのメンテナンス（ソフトウェアの更新等）が実行さ
れ、所定期間そのＦＣＳデータの参照利用できなくなる
場合に、他のＦＣＳに対して特定のＦＣＳがメンテナン
ス中である旨のブロードキャストを発信せしめることで
ある。

【００２４】図１の実施例では、図４と同一目的でフト
ウェア更新コマンドの実行での制御権を切りかえる場
合、上位装置１は更新対象ＦＣＳに対して制御権を切り
かえる前に、標準機能として搭載されたシステムグロー
バルスイッチ５を利用し、その所定ビットに更新対象Ｆ
ＣＳ名と更新処理中を表すフラグを設定するよう指令す
る。システムグローバルスイッチの内容は、スキャン伝
送により同一ドメイン内の他のＦＣＳ４に伝達される。
この伝達は発信手段６が行う。発信手段６はシステムグ
ローバルスイッチ５の設定内容をブロードキャストによ
り他のＦＣＳ４に発信する。

【００２５】制御権切り替えにともなう制御喪失時間
（図５のτ１）の間、参照先ＦＣＳ３に対するデータア
クセスは異常になるが、参照元の他のＦＣＳ４のシステ
ムソフトウェアは、スキャン伝送されるシステムグロー
バルスイッチ５の状態をチェックし、該当ＦＣＳ３がソ
フトウェア更新中なのか、停電等による停止状態にある
かのステータスを判別することができるので、データの
利用形態を切り分け、アクセス異常をマスクすることが
可能となる。

【００２６】図２は、参照元ＦＣＳ４のシステムソフト
ウェアに組み込まれる参照先ＦＣＳ３へのアクセス処理
の流れを示すフローチャートである。アクセス異常時に
システムグローバルスイッチ状態により、データの扱い
を切り替えている。

【００２７】ステップＳ１で参照先ＦＣＳへのアクセス
が開始され、ステップＳ２でデータが取得されると、ス
テップＳ３のチェックでデータ取得が異常終了の場合
は、ステップＳ４でシステムグローバルスイッチ５の状
態がチェックされ、参照先ＦＣＳがソフトウェア更新中
のフラグが立っていれば、ステップＳ５でデータ値とし
ては前回取得のデータ値とし、データステータスは正常
としてステップＳ６で参照先ＦＣＳへのアクセス処理を
終了する。

【００２８】ステップＳ３のチェックでデータ取得が異
常終了でなければ、システムグローバルスイッチ５の状
態がチェックは実行されずにステップＳ７で取得データ
を今回データとする。また、ステップＳ４でシステムグ
ローバルスイッチ５のフラグが立っていない場合には、
ソフトウェア更新中ではないので、他の要因による参照
先ＦＣＳ異常と判断し、データステータスを異常として
ステップＳ６で処理を終了する。

【００２９】図３は、図５に対応する本発明での処理の
流れの概要を示すタイムチャートである。図５の処理と
相違している点は、ソフトウェア更新コマンドからの更
新要求でシステムグローバルスイッチの設定処理を時刻
ｔ０で更新対象の特定ＦＣＳ３が実行する。

【００３０】このスイッチは、制御権が待機側に切り替
わり、ＦＣＳ３が正常に立ちあがった時点ｔ２でリセッ
トされる。時刻ｔ０からｔ２までの時間τ２がシステム
グローバルスイッチのフラグがオンとなり、ＦＣＳ３が
ソフトウェア更新中であることをドメイン内の他のＦＣ
Ｓに広報するブロードキャストとなる。従って、その後
に本当の異常が発生しても参照元ＦＣＳ４は正しく異常
時の動作を行なうことができる。

【００３１】以上説明した実施例では、特定ＦＣＳ３に
ついてはソフトウェアの更新の場合を説明したが、本発
明はこれに限定されず定期的なメンテナンスや障害復帰
のために一時的に機能停止する場合に、これを参照する
他のＦＣＳに対して的確な対応をとる機能として有効で
ある。

【００３２】ブロードキャストの実現手段では、標準機
能であるシステムグローバルスイッチの利用例を示した
が、これとは別に上位装置又はその指令でメンテナンス
対象ＦＣＳより専用のブロードキャストを発信すること
も可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によればソフトウェア更新処理のように意図的に
ＦＣＳを一旦停止するメンテナンスの際に、システムグ
ローバルスイッチ等の設定状態を発信手段により事前に
同一ドメインの他ＦＣＳに対しブロードキャストで通知
することができる。

【００３４】本発明により、特定ＦＣＳのアプリケーシ
ョンデータを参照するＦＣＳの保守性を著しく高めるこ
とができるので、プラント運転に与える影響を最小限に
することが可能となり、安全性の向上とメンテナンス工
数の削減につなげることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した分散型制御装置の一例を示す
機能ブロック図である。

【図２】参照元ＦＣＳのシステムソフトウェアに組み込
まれる、参照先ＦＣＳへのアクセス処理の流れを示すフ
ローチャートである。

【図３】図５に対応する、本発明での処理の流れの概要
を示すタイムチャートである。

【図４】分散型制御装置の一般的な階層構造を示す機能
ブロック図である。

【図５】ＦＣＳ３にインストールされたシステムソフト
ウェアを更新処理する流れの概略を示すタイムチャート
である。

【符号の説明】

１ 上位装置 ２ 制御バス ３ 特定ＦＣＳ ４ 他ＦＣＳ ５ システムグローバルスイッチ ６ 発信手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】制御バスを介して上位装置と通信する複数
   のフィールドコントロールステーションを有し、特定の
   フィールドコントロールステーションのデータを他のフ
   ィールドコントロールステーションが参照する形態をと
   る分散型制御装置において、前記上位装置より前記特定
   のフィールドコントロールステーションのメンテナンス
   が実行され、所定期間そのフィールドコントロールステ
   ーションのデータが利用できなくなる場合に、他のフィ
   ールドコントロールステーションに対して前記特定のフ
   ィールドコントロールステーションがメンテナンス中で
   ある旨のブロードキャストを発信する発信手段を有する
   ことを特徴とする分散型制御装置。
2. 【請求項２】前記特定のフィールドコントロールステー
   ションのメンテナンスが、前記上位装置からダウンロー
   ドされるソフトウェアの更新であることを特徴とする請
   求項１記載の分散型制御装置。
3. 【請求項３】前記特定のフィールドコントロールステー
   ションは、制御側と待機側の二重化構成とされ、前記上
   位装置からダウンロードされるソフトウェアは前記待機
   側にダウンロードされ、前記制御側とのアプリケーショ
   ンデータの等値化の後、制御権を前記待機側に切り替え
   ることを特徴とする請求項２記載の分散型制御装置。
4. 【請求項４】フィールドコントロールステーションがメ
   ンテナンス中であることをシステムグローバルスイッチ
   に設定し、前記発信手段はシステムグローバルスイッチ
   の設定内容を他のフィールドコントロールステーション
   にブロードキャストすることを特徴とする請求項１乃至
   ３のいずれかに記載の分散型制御装置。
5. 【請求項５】前記特定のフィールドコントロールステー
   ションのデータを参照する他のフィールドコントロール
   ステーションは、前記ブロードキャスト情報により前記
   特定のフィールドコントロールステーションのデータが
   利用できない期間は、前記特定のフィールドコントロー
   ルステーションのデータステータスを正常とし、ブロー
   ドキャスト前の前回値データを一時的に利用することを
   特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の分散型制御
   装置。