JP2004078425A - 二重化制御システムの二重化切換方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】二重化切換開始時、稼働中の親局(1Aとする)は二重化状態データ10Aを待機としハンドシェイクデータ(H/Sデータ)11Aの定周期更新を開始し、待機中の親局1Bも二重化状態データ10Bを稼働としH/Sデータ11Bの定周期更新を開始する。以後親局1A,1Bはこの定周期更新のつど相手側H/Sデータを監視し、所定時間経過後読出した相手側二重化状態データが自身側データと正しく異なれば二重化切換完了とする。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は稼働側と待機側に二重化された親局の制御演算手段としてのコントローラが、コントローラ別に設けられたI/O伝送回線と、各コントローラに共通の子局としてのI/Oノードとを介して、外部の末端機器を制御する二重化制御システムにおいて、特に稼働中のコントローラ側の異常によって稼働中のコントローラが待機側に、待機中のコントローラが稼働側にそれぞれ切換わる(なお、この切換を二重化切換とよぶ)際の誤動作を防止する二重化切換方法としての、二重化制御システムの二重化切換方法に関する。
【0002】
なお以下各図において同一の符号は同一もしくは相当部分を示す。
【0003】
【従来の技術】
図2はこの種の二重化制御システムの要部の構成例を示す。なお、同図における#0〜#7の8台のI/Oノード2の内部の構成を#0のI/Oノード2を代表にして示す。
図2において1A,1Bは、図外の末端機器(センサ,バルブ等)に対する演算,制御を行う親局としてのコントローラで、一方が稼働側、他方が待機側に二重化されており、この二重化制御システムの制御演算装置01を構成している。
【0004】
3は2つのコントローラ1A,1Bが保持するデータを常時、等しく保つために、稼働側コントローラ1A(1B)から待機側コントローラ1B(1A)へ常時、データを伝えたり、2つのコントローラ1A,1Bそれぞれのシステム内の故障情報(換言すれば、稼働中のコントローラを待機側に、待機中のコントローラを稼働側に切換える、いわゆる二重化切換の要因となる情報)を常時、相互に交換したりするために用いられる等値化伝送路である。
【0005】
2はコントローラ1A,1Bの子局となり、且つ外部の末端機器に対する本システムの入出力インタフェースとなるI/Oノードで、本例では#0〜#7の8台のI/Oノード2によって、この二重化制御システムのI/O装置02を構成している。
6は各I/Oノード2を構成し、外部の末端機器に直接接続されてアナログ信号やデジタル信号の入出力を行うI/Oモジュールで、本例では1台のI/Oノード2ごとに#0〜#7の8台のI/Oモジュール6が設けられているものとする。
【0006】
5A,5Bは各I/Oノード2を構成する、二重化された通信中継部で、8台の各I/Oノード2の通信中継部5Aは、コントローラ1Aから延びるデジタル伝送路としてのI/O回線4Aにマルチドロップ状に接続され、同様に8台の各I/Oノード2の通信中継部5Bは、コントローラ1Bから延びるデジタル伝送路としてのI/O回線4Bにマルチドロップ状に接続されている。
【0007】
そして、各I/Oノード2の通信中継部5A,5Bは、それぞれ当該I/Oノード2内の8台のI/Oモジュール6と、内部バス7を介して接続されている。稼働側となったコントローラ1A(1B)は、I/O回線4A(4B)を介し各I/Oノード2の通信中継部5A(5B)との間で、ホ°ーリング/セレクティング(コマンド/レスポンス)の伝送制御手順により交信する。
【0008】
即ち、稼働側コントローラ1A(1B)は、規則的に各I/Oノード2の各I/Oモジュール6を1つずつ順次指定して、当該I/Oノード2の通信中継部5A(5B)に対し、指定したI/Oモジュール6のデータを稼働側コントローラ1A(1B)へ送信することを要求し(ホ°ーリング)、また必要なI/Oモジュール6に送る稼働側コントローラ1A(1B)のデータを、対応する通信中継部5A(5B)に受信することを要求する(セレクティング)。
【0009】
このようにして本例では、稼働側コントローラ1A(1B)は、所定周期で各I/Oモジュール6を順次指定しつつ、当該I/Oモジュール6に対応する外部の末端機器からの入力データを送信することを、I/O回線4A(4B)を介し対応する通信中継部5A(5B)に要求する。
この送信要求を受信した当該I/Oモジュール6に対応する通信中継部5A(5B)は、当該I/Oノード2内の内部バス7を介し、この送信要求を当該I/Oモジュール6に伝え、この送信要求に応じてI/Oモジュール6が外部末端機器から取り込み送信する入力データをI/O回線4A(4B)を介してコントローラ1A(1B)に送信する。
【0010】
また、稼働側コントローラ1A(1B)は、上記入力データ等を用いた自身が実行する処理に応じてI/Oモジュール6を指定し、外部の末端機器へ与える出力データの受信を要求する。
この受信要求をI/O回線4A(4B)を介して受信した、当該I/Oモジュール6に対応する通信中継部5A(5B)は、当該I/Oノード2内の内部バス7を介し、この受信要求を当該I/Oモジュール6に伝え、続いてコントローラ1A(1B)から送信される出力データを同じ伝送経路で当該I/Oモジュール6に送信し、この出力データを外部末端機器へ出力させる。
【0011】
また別に、稼働側コントローラ1A(1B)は、等値化伝送路3を介し待機側コントローラ1B(1A)とホ°ーリング/セレクティングにより交信する。
こうして、稼働側コントローラ1A(1B)は、前述のようにI/Oモジュール6との通信によって変化した保持データを待機側コントローラ1B(1A)に随時送信する。また、コントローラ1Aと1Bは、それぞれ常時、自系内の故障情報を収集しており、前記した故障情報を相互に交換している。
【0012】
次にこのシステムの二重化切換の手順を説明する。以下の例では今までコントローラ1Aが稼働側となって動作しており、コントローラ1Bは待機中であったものとする。
▲1▼稼働中であったコントローラ1Aに異常(切換要因)が発生し、待機中であったコントローラ1Bに異常(切換要因)がないものとすると、コントローラ1Aは等値化伝送路3を介して制御権移動(つまり、コントローラ1Bが1Aに代わって稼働側になるべき旨の指示)をコントローラ1Bに通知する。
【0013】
▲2▼次にコントローラ1AはI/O回線4Aを介し、8台の各I/Oノード2の通信中継部5Aに待機側に切換わる指令(待機指示)を通知する。
▲2▼’前記▲1▼の通知に基づき、コントローラ1Bは、コントローラ1Aとは非同期でI/O回線4Bを介し、8台の各I/Oノード2の通信中継部5Bに稼働側に切換わる指令(稼働指示)を通知し、続いて切換完了をアプリケーションに通知する。
【0014】
▲3▼前記▲2▼におけるコントローラ1Aからの待機指示により各I/Oノード2の通信中継部5A(内の図外のCPU)は、自身内の二重化状態データ10Aを「稼働」から「待機」に書換えて待機状態となる。
▲3▼’前記▲2▼’におけるコントローラ1Bからの稼働指示により各I/Oノード2の通信中継部5B(内の図外のCPU)は、内部バス7を介して相手の通信中継部5Aの二重化状態データ10Aを監視し、この二重化状態データ10Aが「待機」に書換わったことを確認して自身内の二重化状態データ10Bを「待機」から「稼働」に書換え、稼働状態となる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図2の二重化制御システムでは、二重化切換の際、上述の例では稼働側から待機側に切り換わるべきコントローラ1Aが複数の通信中継部5Aに与える待機指示と、待機側から稼働側に切り換わるべきコントローラ1Bが複数の通信中継部5Bに与える稼働指示とが非同期で発せられるため、前記▲3▼の手順で二重化状態データ10Aを「稼働」から「待機」に書換える動作が遅れる通信中継部5Aが存在する場合がある。
【0016】
このような場合、前記 ▲3▼’の手順に示したように、当該通信中継部5Aの相手の通信中継部5Bはコントローラ1Bからの稼働指示により自身内の二重化状態データ10Bを「待機」から「稼働」に書換えようとするが、監視する相手の通信中継部5Aの二重化状態データ10Aが「稼働」のまま「待機」に書換わらないため、自身内の二重化状態データ10Bを「待機」のままとしているタイミングが存在する。
【0017】
しかし一方、前記 ▲2▼’の手順に示したように、コントローラ1Bは各通信中継部5Bに稼働指示を発行し、次いで切換完了をアプリケーションに通知するため、新たに稼働側となるコントローラ1Bに結ばれた通信中継部5Bの全てが稼働状態に移行しないうちに、コントローラ1Bによってアプリケーションが再開されることとなり、アプリケーションの処理が異常となる場合がある。
【0018】
本発明の目的はこの問題を解消し、二重化切換に必要な最小の時間で確実な二重化切換を行うことができる二重化制御システムの二重化切換方法を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項1の二重化制御システムの二重化切換方法では、
一方が稼働側、他方が待機側に二重化され、等値化伝送路(3)を介する交信により保持データを互いに等しく保つ親局の制御演算手段としての第1,第2のコントローラ(1A,1B)と、
この第1,第2のコントローラにそれぞれ接続された第1,第2のI/O回線(4A,4B)と、
この第1のI/O回線にマルチドロップ状に接続され第1のコントローラの子局を構成する1または複数の第1の通信中継部(5A)と、
前記第2のI/O回線にマルチドロップ状に、且つそれぞれ前記第1の通信中継部と対をなして接続され、第2のコントローラの子局を構成する1または複数の第2の通信中継部(5B)と、
対をなす前記第1,第2の通信中継部を結合する内部バス(7)にそれぞれ接続され、対応する該対の第1,第2の通信中継部に共通に属する1または複数のI/Oモジュール(6)とを備え、
常時は稼働側となった前記コントローラ(本例では1A)が前記I/Oモジュールをそれぞれ指定しつつ、自身側の前記I/O回線を介し指定したI/Oモジュールに対応する自身側の前記通信中継部と交信し、さらに該通信中継部が前記内部バスを介して当該I/Oモジュールと交信することにより、稼働側の前記コントローラが、当該I/Oモジュールに対応する外部機器との間でデータを授受し、該外部機器の制御等を行う二重化制御システムにおいて、
これまで稼働してきたコントローラ側に生じた切換要因によって稼働側と待機側のコントローラが入れ替わる二重化切換の際における、第1のコントローラの二重化切換状態を判定するデータを格納する第1のデータ格納領域(切換状態データ格納部8A)を前記第1の通信中継部内に、同じく第2のコントローラの二重化切換状態を判定するデータを格納する第2のデータ格納領域(切換状態データ格納部8B)を前記第2の通信中継部内にそれぞれ設け、
二重化切換の際、前記第1のコントローラが前記第1のI/O回線および第1の通信中継部を介し前記第1のデータ格納領域に少なくとも自身がこれから向かうべき待機または稼働の二重化状態を示す二重化状態データ(10A、本例では「待機」を示す)を書込んで該当する二重化状態へ移行するモードに入り、同様に前記第2のコントローラが前記第2のI/O回線および第2の通信中継部を介し前記第2のデータ格納領域に自身がこれから向かうべき稼働または待機の二重化状態を示す二重化状態データ(10B、本例では「稼働」を示す)を書込んで該当する二重化状態へ移行するモードに入るようにし、
その後所定時間を経て、前記第1のコントローラが前記第1のI/O回線、第1の通信中継部および内部バスを介し前記第2のデータ格納領域の二重化状態データを読出し、同様に前記第2のコントローラが前記第2のI/O回線、第2の通信中継部および内部バスを介し前記第1のデータ格納領域の二重化状態データを読出すようにし、
この読出の結果、前記第1のコントローラは前記第1のデータ格納領域に書込んだ二重化状態データと、全ての前記第2のデータ格納領域から読出した二重化状態データとが正しく異なることを判別して二重化切換後の通常動作(本例では待機側コントローラとしての動作)に入り、同様に前記第2のコントローラは前記第2のデータ格納領域に書込んだ二重化状態データと、全ての前記第1のデータ格納領域から読出した二重化状態データとが正しく異なることを判別して二重化切換後の通常動作(本例では稼働側コントローラとしての動作)に入るようにする。
【0020】
また請求項2の二重化制御システムの二重化切換方法では、請求項1に記載の二重化制御システムの二重化切換方法において、
前記第1,第2のデータ格納領域にさらに、それぞれ第1,第2のコントローラがが正常に二重化切換の動作をしていることを示すハンドシェイクデータ(11A,11B)を格納するようにし、
前記第1,第2のコントローラが前記のように第1,第2のデータ格納領域に二重化状態データを書込む際、それぞれ同時に当該データ格納領域のハンドシェイクデータのインクリメントを開始し、
前記第1,第2のコントローラがそれぞれ前記のように第2,第1のデータ格納領域から二重化状態データを読出す際、同時に当該データ格納領域のハンドシェイクデータを読出し、
この読出されたハンドシェイクデータが正しく更新されているとき、同時に読出された前記二重化状態データを有効とする。
【0021】
即ち本発明の作用は、二重化切換制御をコントローラ部でのみ行うと共に、2つのコントローラが互いに相手側の二重化切換の進行状態を監視して二重化切換完了を判別し、二重化切換後の通常動作を開始するようにするものである。
【0022】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の一実施例としての二重化制御システムの構成を示し、この図は図2に対応している。なお、図1においても、各I/Oノード2内の要部の構成を、#0のI/Oノード2を代表例にして示す。
図1の図2に対する相違は、図1においては各I/Oノード2の通信中継部5A内に当該側コントローラ1Aについての二重化状態データ10Aとハンドシェイクデータ11Aからなる切換状態データ格納部8Aが、また同様に各I/Oノード2の通信中継部5B内に当該側コントローラ1Bについての二重化状態データ10Bとハンドシェイクデータ11Bからなる切換状態データ格納部8Bが、それぞれ設けられた点と、
この切換状態データ格納部8Aの内容が、自身側のコントローラ1Aの指令により通信中継部5A(内の図外のCPU)を介して書き込まれ、且つ相手側のコントローラ1Bの指令により通信中継部5B(内の図外のCPU)を介し、内部バス7を経て読出されるようにし、また同様に切換状態データ格納部8Bの内容が、自身側のコントローラ1Bの指令により通信中継部5B(内の図外のCPU)を介して書き込まれ、且つ相手側のコントローラ1Aの指令により通信中継部5A(内の図外のCPU)を介し、内部バス7を経て読出されるようにした点である。
【0023】
ここで、ハンドシェイクデータ11A,11Bは、二重化切換の際、それぞれコントローラ1A,1Bにより通信中継部5A,5Bを介し所定周期でインクリメントされるカウンタの値であり、コントローラ1A,1Bが異常なく二重化切換の動作をしていることを確認するためのデータとなる。
次に図1のシステムの二重化制御の切換わり手順を説明する。この例でも今までコントローラ1Aが稼働側となって動作しており、コントローラ1Bは待機中であったものとする。
【0024】
▲1▼コントローラローラ1Aに異常(切換要因)が発生し、コントローラ1Bに異常(切換要因)がないものとすると、コントローラ1Aは等値化伝送路3を介して制御権移動(つまり、コントローラ1Bが1Aに代わって稼働側になるべき旨の指示)をコントローラ1Bに通知する。
▲2▼次にコントローラ1Aは、I/O回線4Aを通じ、8台の各I/Oノード2の通信中継部5A(内の図外のCPU)を介して、各通信中継部5A内の切換状態データ格納部8Aにおける二重化状態データ10Aを「稼働」から「待機」に書換え、ハンドシェイクデータ11Aのインクリメントを開始して、待機側に移行するモードに入る。
【0025】
そしてコントローラ1Aは、この待機移行モード中、所定周期ごとに各通信中継部5Aを介しハンドシェイクデータ11Aをインクリメントすると同時に、同通信中継部5Aを介し内部バス7を経て相手通信中継部5B内の切換状態データ格納部8Bにおけるハンドシェイクデータ11Bを読取り、相手コントローラ1Bの二重化切換動作と同期をとることで、両コントローラ1A,1Bの二重化切換完了のタイミングを一致させる。
【0026】
▲2▼’上記▲1▼の通知によりコントローラ1Bは、コントローラ1Aとは非同期でI/O回線4Bを通じ、8台の各I/Oノード2の通信中継部5B(内の図外のCPU)を介して、各通信中継部5B内の切換状態データ格納部8Bにおける二重化状態データ10Bを「待機」から「稼働」に書換え、ハンドシェイクデータ11Bのインクリメントを開始して、稼働側に移行するモードに入る。
【0027】
そしてコントローラ1Bは、この稼働移行モード中、所定周期ごとに各通信中継部5Bを介しハンドシェイクデータ11Bをインクリメントすると同時に、同通信中継部5Bを介し内部バス7を経て相手通信中継部5A内の切換状態データ格納部8Aにおけるハンドシェイクデータ11Aを読取り、相手コントローラ1Aの二重化切換動作と同期をとることで、両コントローラ1A,1Bの二重化切換完了のタイミングを一致させる。
【0028】
▲3▼上記▲2▼の処理における二重化状態データ10Aの書換え後、所定時間を経て、コントローラ1Aは、I/O回線4Aを通じ、8台の各I/Oノード2の通信中継部5A(内の図外のCPU)を介し内部パス7を経て、当該通信中継部5Aの相手側の通信中継部5B内の切換状態データ格納部8Bにおける二重化状態データ10Bとハンドシェイクデータ11Bを読出す。
【0029】
そして、コントローラ1Aは、読出した各通信中継部5Bごとの二重化状態データ10Bが自系とは異なる「稼働」であり、且つハンドシェイクデータ11Bが正しく更新されていれば切換完了と判断し、完全な待機状態に移る。
▲3▼’同様に上記▲2▼’の処理における二重化状態データ10Bの書換え後、所定時間を経て、コントローラ1Bは、I/O回線4Bを通じ、各I/Oノード2の通信中継部5B(内の図外のCPU)を介し内部バス7を経て、当該通信中継部5Bの相手側の通信中継部5A内の切換状態データ格納部8Aにおける二重化状態データ10Aとハンドシェイクデータ11Aを読出す。
【0030】
そして、コントローラ1Bは、読出した各通信中継部5Aごとの二重化状態データ10Aが自系とは異なる「待機」であり、且つハンドシェイクデータ11Aが正しく更新されていれば切換完了と判断し、完全な稼働状態に移ってアプリケーションの処理を再開する。
なお、図1のシステムでは各通信中継部5A,5Bはそれ自体「稼働」,「待機」を意識することなく、それぞれコントローラ1A,1Bの指示のみに従って動作するものとする。
【0031】
【発明の効果】
本発明によれば、二重化切換制御をコントローラ1A,1Bでのみ行うと共に、通信中継部5A内にコントローラ1Aの二重化状態データ10Aとハンドシェイクデータ11Aを格納する切換状態データ格納部8Aを、通信中継部5B内にコントローラ1Bの二重化状態データ10Bとハンドシェイクデータ11Bを格納する切換状態データ格納部8Bをそれぞれ設け、二重化切換動作中、コントローラ1A,1Bが互いに相手側の切換状態データ格納部8B,8Aの内容を読取ることで、相手コントローラの二重化切換の進行状態を監視し二重化切換完了を判別するようにしたので、
二重化切換に必要な最小の時間で確実な二重化切換を行うことができ、制御の継続性を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例としてのシステム要部の構成図
【図2】図1に対応する従来の構成図
【符号の説明】
01 制御演算装置
02 I/O装置
1A,1B コントローラ
2 I/Oノード
3 等値化伝送路
4A,4B I/O回線
5A,5B 通信中継部
6 I/Oモジュール
7 内部バス
8A,8B 切換状態データ格納部
10A,10B 二重化状態データ
11A,11B ハンドシェイクデータ
Claims (2)
- 一方が稼働側、他方が待機側に二重化され、等値化伝送路を介する交信により保持データを互いに等しく保つ親局の制御演算手段としての第1,第2のコントローラと、
この第1,第2のコントローラにそれぞれ接続された第1,第2のI/O回線と、
この第1のI/O回線にマルチドロップ状に接続され第1のコントローラの子局を構成する1または複数の第1の通信中継部と、
前記第2のI/O回線にマルチドロップ状に、且つそれぞれ前記第1の通信中継部と対をなして接続され、第2のコントローラの子局を構成する1または複数の第2の通信中継部と、
対をなす前記第1,第2の通信中継部を結合する内部バスにそれぞれ接続され、対応する該対の第1,第2の通信中継部に共通に属する1または複数のI/Oモジュールとを備え、
常時は稼働側となった前記コントローラが前記I/Oモジュールをそれぞれ指定しつつ、自身側の前記I/O回線を介し指定したI/Oモジュールに対応する自身側の前記通信中継部と交信し、さらに該通信中継部が前記内部バスを介して当該I/Oモジュールと交信することにより、稼働側の前記コントローラが、当該I/Oモジュールに対応する外部機器との間でデータを授受し、該外部機器の制御等を行う二重化制御システムにおいて、
これまで稼働してきたコントローラ側に生じた切換要因によって稼働側と待機側のコントローラが入れ替わる二重化切換の際における、第1のコントローラの二重化切換状態を判定するデータを格納する第1のデータ格納領域を前記第1の通信中継部内に、同じく第2のコントローラの二重化切換状態を判定するデータを格納する第2のデータ格納領域を前記第2の通信中継部内にそれぞれ設け、
二重化切換の際、前記第1のコントローラが前記第1のI/O回線および第1の通信中継部を介し前記第1のデータ格納領域に少なくとも自身がこれから向かうべき待機または稼働の二重化状態を示す二重化状態データを書込んで該当する二重化状態へ移行するモードに入り、同様に前記第2のコントローラが前記第2のI/O回線および第2の通信中継部を介し前記第2のデータ格納領域に自身がこれから向かうべき稼働または待機の二重化状態を示す二重化状態データを書込んで該当する二重化状態へ移行するモードに入るようにし、
その後所定時間を経て、前記第1のコントローラが前記第1のI/O回線、第1の通信中継部および内部バスを介し前記第2のデータ格納領域の二重化状態データを読出し、同様に前記第2のコントローラが前記第2のI/O回線、第2の通信中継部および内部バスを介し前記第1のデータ格納領域の二重化状態データを読出すようにし、
この読出の結果、前記第1のコントローラは前記第1のデータ格納領域に書込んだ二重化状態データと、全ての前記第2のデータ格納領域から読出した二重化状態データとが正しく異なることを判別して二重化切換後の通常動作に入り、同様に前記第2のコントローラは前記第2のデータ格納領域に書込んだ二重化状態データと、全ての前記第1のデータ格納領域から読出した二重化状態データとが正しく異なることを判別して二重化切換後の通常動作に入るようにしたことを特徴とする二重化制御システムの二重化切換方法。 - 請求項1に記載の二重化制御システムの二重化切換方法において、
前記第1,第2のデータ格納領域にさらに、それぞれ第1,第2のコントローラが正常に二重化切換の動作をしていることを示すハンドシェイクデータを格納するようにし、
前記第1,第2のコントローラが前記のように第1,第2のデータ格納領域に二重化状態データを書込む際、それぞれ同時に当該データ格納領域のハンドシェイクデータのインクリメントを開始し、
前記第1,第2のコントローラがそれぞれ前記のように第2,第1のデータ格納領域から二重化状態データを読出す際、同時に当該データ格納領域のハンドシェイクデータを読出し、
この読出されたハンドシェイクデータが正しく更新されているとき、同時に読出された前記二重化状態データを有効とすることを特徴とする二重化制御システムの二重化切換方法。
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