JP2004094310A

JP2004094310A - 多重系制御システム及びその故障判定方法並びに故障判定プログラム

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Publication number: JP2004094310A
Application number: JP2002250746A
Authority: JP
Inventors: Masataka Kono; 河野　正隆
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】制御装置に故障が発生したことを検出することを可能にする。
【解決手段】基準パルス信号を出力する発振器１と、基準パルス信号に含まれるパルス数をカウントし、当該カウントされたパルス数が所定のパルス数に達するごとに、クロックパルス信号を出力するカウンタ２Ａと、クロックパルス信号に含まれるパルス数をカウントし、当該カウントされたパルス数を出力する第１のパルスカウンタ５と、両パルス信号の波形データに基づき、各波形データの多数決を行い、得られた多数決パルス信号を出力する多数決照合回路４Ｂと、多数決パルス信号に含まれるパルス数をカウントし、当該パルス数を出力する第２のパルスカウンタ６と、両パルス数の相対差を算出し、当該相対差が所定の範囲内にあるか否かを判定するカウント値比較回路７とを備えて構成する。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、鉄道車両の制御に用いられる故障判定機能を有する多重系制御システム及びその故障判定方法並びに故障判定プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、鉄道車両及び航空機の制御を行うような極めて高度の安全性が必要とされる制御システムには、フェールセーフを働かせる観点から、多重系制御システムが採用されている。
【０００３】
この種の多重系制御システムとしては、例えば図８に示すような互いに同期する複数の制御装置を備えた多重系制御システムが提案されている。
【０００４】
この種の多重系制御システムに設けられた各制御装置Ａ_１は、同図に示すように発振器１と、当該発振器１に接続されたカウンタ２Ａと、当該カウンタ２Ａ又は図示しない他の制御装置に接続された３つの保持回路３Ａ〜３Ｃと、各保持回路３Ａ〜３Ｃに、個別に接続された多数決照合回路４Ａと、当該多数決照合回路４Ａと各保持回路３Ａ〜３Ｃとに個別に接続されたＣＰＵ８Ａとから構成される。
【０００５】
発振器１は、当該制御装置Ａ_１自体のクロック周波数を有する基準パルス信号としてのパルス信号を出力させ、当該出力したパルス信号をカウンタ２Ａに出力する。
【０００６】
カウンタ２Ａは、発振器１から出力された基準信号のパルス数をカウントし、当該カウントしたパルス数が所定のパルス数に達するごとに、クロックパルス信号としてのパルス信号を保持回路３Ａ〜３Ｃに出力すると共に、図示しない他の制御装置に対する割込みパルス信号としての当該パルス信号を他の制御装置に出力する。
【０００７】
各保持回路３Ａ〜３Ｃは、当該カウンタ２Ａ又は他の制御装置から出力されたクロック周波数のパルス信号（クロックパルス信号及び割込みパルス信号）の波形データを保持し、当該保持した波形データを、各制御装置間で同期させるように多数決照合回路４Ａに出力すると共に、多数決照合回路４Ａから出力されたリセット信号により、保持したパルス信号の波形データをリセットされる。
【０００８】
多数決照合回路４Ａは、各保持回路３Ａ〜３Ｃから出力された当該制御装置Ａ_１自体又は図示しない他の制御装置から出力された両パルス信号（クロックパルス信号及び割込みパルス信号）の波形データを比較し、当該比較の結果として過半数を占めたパルス信号の波形データをＣＰＵ８Ａに出力すると共に、リセット信号を全ての保持回路３Ａ〜３Ｃに出力する。
【０００９】
ＣＰＵ８Ａは、多数決照合回路４Ａから出力されたパルス信号の有するクロック周波数に同期して動作する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種の多重系制御システムでは、１つの制御装置が故障し、当該故障に起因して、当該故障の出力した制御装置の有する発振器の出力するパルス信号のクロック周波数にずれが出力したり、当該発振器が停止したりした場合であっても、他の制御装置に故障が出力していなければ、多数決照合回路によって故障が出力していない他の制御装置の有する発振器の出力するパルス信号のクロック周波数と同期して当該パルス信号の有するクロック周波数を出力し、故障出力前と同様の条件で動作することが出来るので、制御装置に故障が発生したことを検出できない可能性がある。
【００１１】
そこで本発明は、上記事情に考慮してなされたもので、制御装置に故障が発生したことを検出することを可能にする、多重系制御システム及びその故障判定方法並びに故障判定プログラムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の主旨はクロックパルス信号に含まれるパルス数と、多数決パルス信号に含まれるパルス数との相対差が所定の範囲内にあるか否かを判定する構成により、制御装置に故障が発生したことを検出することが可能になるという効果を達成することにある。
【００１３】
さて、以上のような本発明の主旨は、具体的には以下のような手段を講じることにより実現される。
【００１４】
第１の発明は、互いに同期する複数の制御装置を備えた多重系制御システムであって、各制御装置は、所定のクロック周波数を有する基準パルス信号を出力する基準パルス信号出力手段と、基準パルス信号出力手段により出力された基準パルス信号に含まれるパルス数をカウントし、当該カウントされたパルス数が所定のパルス数に達するごとに、クロックパルス信号を出力するクロックパルス信号出力手段と、クロックパルス信号出力手段により出力されたクロックパルス信号に含まれるパルス数をカウントし、当該カウントされたパルス数が所定のパルス数に達するごとにクロック検出信号を出力するクロックパルス数カウント手段と、クロックパルス信号出力手段から出力されたクロックパルス信号の波形データと多重系制御システム内の他の制御装置から出力された割込みパルス信号の波形データとに基づいて、当該各波形データの多数決を行い、かつ、当該多数決の結果、得られた波形データに対応する多数決パルス信号を出力する多数決手段と、多数決手段から出力された多数決パルス信号に含まれるパルス数をカウントし、当該カウントされたパルス数が所定のパルス数に達するごとに多数決パルス検出信号を出力する多数決パルス数カウント手段と、クロック検出信号の数に対応するパルス数と、多数決パルス検出信号の数に対応するパルス数との相対差を算出し、当該相対差が所定の範囲内にあるか否かにより、当該制御装置に故障が発生したか否かを判定する第１故障判定手段とを備えた多重系制御システムである。
【００１５】
このように、基準パルス信号出力手段により所定のクロック周波数を有する基準パルス信号が出力され、クロックパルス信号出力手段により、当該基準パルス信号に含まれるパルス数がカウントされ、当該カウントされたパルス数が所定のパルス数に達するごとに、クロックパルス信号が出力され、クロックパルス数カウント手段により当該クロックパルス信号に含まれるパルス数がカウントされ、当該カウントされたパルス数が所定のパルス数に達するごとにクロック検出信号が出力され、当該クロックパルス信号の波形データと多重系制御システム内の他の制御装置から出力された割込みパルス信号の波形データとに基づいて、多数決手段により当該各波形データの多数決が行われ、かつ、当該多数決の結果、得られた波形データに対応する多数決パルス信号が出力され、多数決パルス数カウント手段により当該多数決パルス信号に含まれるパルス数がカウントされ、当該カウントされたパルス数が所定のパルス数に達するごとに多数決パルス検出信号が出力され、第１故障判定手段によりクロック検出信号の数に対応するパルス数と、多数決パルス検出信号の数に対応するパルス数との相対差が算出され、当該相対差が所定の範囲内にあるか否かにより、当該制御装置に故障が発生したか否かが判定されるので、制御装置に故障が発生したことを検出することが出来る。
【００１６】
第２の発明は、互いに同期する複数の制御装置を備えた多重系制御システムであって、各制御装置は、所定のクロック周波数を有する基準パルス信号を出力する基準パルス信号出力手段と、基準パルス信号出力手段により出力された基準パルス信号に含まれるパルス数をカウントし、当該カウントされたパルス数が所定のパルス数に達するごとに、クロックパルス信号を出力するクロックパルス信号出力手段と、クロックパルス信号出力手段から出力されたクロックパルス信号の波形データと多重系制御システム内の他の制御装置から出力された割込みパルス信号の波形データとに基づいて、当該各波形データの多数決を行い、かつ、当該多数決の結果、得られた波形データに対応する多数決パルス信号を出力する多数決手段と、クロックパルス信号と多数決パルス信号とに基づいて、各制御装置本体に故障が発生したか否かを判定する第２故障判定手段とを備えている多重系制御システムである。
【００１７】
このように、基準パルス信号出力手段により所定のクロック周波数を有する基準パルス信号が出力され、クロックパルス信号出力手段により当該基準パルス信号に含まれるパルス数がカウントされ、当該カウントされたパルス数が所定のパルス数に達するごとに、クロックパルス信号が出力され、当該クロックパルス信号の波形データと多重系制御システム内の他の制御装置から出力された割込みパルス信号の波形データとに基づいて、多数決手段により、当該各波形データの多数決が行われ、かつ、当該多数決の結果、得られた波形データに対応する多数決パルス信号が出力され、当該クロックパルス信号と多数決パルス信号とに基づいて、第２故障判定手段により各制御装置本体に故障が発生したか否かが判定されるので、制御装置に故障が発生したことを検出することが出来る。
【００１８】
第３の発明は、第２の発明の多重系制御システムにおいて、第２故障判定手段は、クロックパルス信号出力手段から出力されたクロックパルス信号に含まれるパルス数をカウントするクロックパルス数カウント手段と、多数決手段から出力された多数決パルス信号に含まれるパルス数をカウントする多数決パルス数カウント手段と、クロックパルス数カウント手段によりカウントされたクロックパルス信号に含まれるパルス数と、多数決パルス数カウント手段によりカウントされた多数決パルス信号に含まれるパルス数との相対差を算出するパルス差算出手段と、パルス数算出手段により算出された相対差が所定の範囲内にあるか否かにより、当該制御装置に故障が出力しているか否かを判定する第３故障判定手段とを含む多重系制御システムである。
【００１９】
これにより、第２の発明の作用と同様の作用を奏することが出来る。
【００２０】
第４の発明は、制御装置と、当該制御装置に同期する１つ以上の他の制御装置とがそれぞれ出力するクロックパルス信号と割込みパルス信号とに基づいて、当該制御装置が故障を発生したか否かを判定する多重系制御システムの故障判定方法であって、制御装置自体が出力するクロックパルス信号に含まれるパルス数をカウントするクロックパルス数カウント工程と、１つ以上の他の制御装置が出力する割込みパルス信号とクロックパルス信号との多数決を行うことにより多数決パルス信号を得る多数決工程と、多数決工程で得られた多数決パルス信号に含まれるパルス数をカウントする多数決パルス数カウント工程と、クロックパルス数カウント工程によりカウントされたパルス数と、多数決パルス数カウント工程によりカウントされたパルス数との相対差を算出するパルス差算出工程と、パルス差算出工程により算出された相対差が所定の範囲内にあるか否かにより、制御装置に故障が出力しているか否かを判定する故障判定工程とを含む多重系制御システムの故障判定方法である。
【００２１】
このように、クロックパルス数カウント工程で、制御装置自体が出力するクロックパルス信号に含まれるパルス数がカウントされ、多数決工程で、１つ以上の他の制御装置が出力する割込みパルス信号とクロックパルス信号との多数決を行うことにより多数決パルス信号が得られ、多数決パルス数カウント工程で、当該多数決パルス信号に含まれるパルス数がカウントされ、クロックパルス数カウント工程によりカウントされたパルス数と、多数決パルス数カウント工程によりカウントされたパルス数との相対差がパルス差算出工程で算出され、当該算出された相対差が所定の範囲内にあるか否かにより、故障判定工程で制御装置に故障が出力しているか否かが判定されるので、制御装置に故障が発生したことを検出することが出来る。
【００２２】
第５の発明は、互いに同期する複数の制御装置を備えた多重系制御システムの各制御装置の有するメモリに記憶され、各制御装置自体が故障したか否かを判定する故障判定プログラムであって、各制御装置のコンピュータを、各制御装置自体が出力するクロックパルス信号に含まれるパルス数をカウントするクロックパルス数カウント手段、他の制御装置が出力する割込みパルス信号とクロックパルス信号との多数決の結果、得られた多数決パルス信号に含まれるパルス数をカウントする多数決パルス数カウント手段、クロックパルス数カウント手段によりカウントされたパルス数と、多数決パルス数カウント手段によりカウントされたパルス数との相対差を算出するパルス差算出手段、パルス差算出手段により算出された相対差が所定の範囲内にあるか否かにより、各制御装置に故障が出力しているか否かを判定する第３故障判定手段として機能させるための故障判定プログラムである。
【００２３】
このように、当該故障判定プログラムでは、各制御装置のコンピュータを
当該制御装置自体が出力するクロックパルス信号に含まれるパルス数をカウントするクロックパルス数カウント手段として機能させ、他の制御装置が出力する割込みパルス信号とクロックパルス信号との多数決の結果、得られた多数決パルス信号に含まれるパルス数をカウントする多数決パルス数カウント手段として機能させ、両パルス数の相対差を算出するパルス差算出手段として機能させ、当該算出された相対差が所定の範囲内にあるか否かにより、各制御装置に故障が出力しているか否かを判定する第３故障判定手段として機能させるので、制御装置に故障が発生したことを検出することが出来る。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る多重系制御システムの構成例を示す模式図である。なお、前述した図面と同一部分には、同一符号を付してその詳しい説明を省略し、ここでは主として異なる部分について説明する。以下の各実施の形態においても、同様に重複した説明を省略する。
【００２６】
また、本実施の形態に係る多重系制御システムは、互いに同一の３個の制御装置が接続された３重系の制御システムである。
【００２７】
なお、以下、説明の簡略化を図る観点から、多重系制御システム内の制御装置Ａ_２に関してのみ説明するが、他の制御装置に関しても同様であることはいうまでもない。
【００２８】
本実施の形態に係る多重系制御システムに備えられた制御装置Ａ_２は、は、発振器１と、当該発振器１に接続されたカウンタ２Ａ（クロックパルス信号出力手段）と、当該カウンタ２Ａ又は他の制御装置と個別に接続された３個の保持回路３Ａ〜３Ｃと、当該各保持回路３Ａ〜３Ｃと個別に接続された多数決照合回路４Ｂ（多数決手段）と、前述のカウンタ２Ａと接続された第１のパルスカウンタ５（クロックパルス数カウント手段）と、前述の多数決照合回路４Ｂに接続された第２のパルスカウンタ６（多数決パルス数カウント手段）と、当該第１及び第２のパルスカウンタ５、６と個別に接続されたカウント値比較回路７（第１故障判定手段）と、当該カウント値比較回路７と前述の多数決照合回路４Ｂとに、個別に接続されたＣＰＵ８Ｂと、当該ＣＰＵ８Ｂにバス９Ａを介して接続された表示部１０Ａから構成される。
【００２９】
多数決照合回路４Ｂは、各保持回路３Ａ〜３Ｃから出力されたクロックパルス信号又は割込みパルス信号の波形データ、換言すれば、出力レベル（「Ｈ」及び「Ｌ」の何れか）の入力を受付け、当該波形データの多数決を取り、当該多数決の結果として得られた波形データに対応する多数決パルス信号を第２のパルスカウンタ６及びＣＰＵ８Ｂに出力する。例えば、図２に示す例では、多数決照合回路４の入力側のクロックパルス信号の出力レベルが「Ｈ」で、かつ、割込みパルス信号の保持回路３Ｂの出力レベルが「Ｈ」であるので、保持回路３Ｃの出力レベルが「Ｌ」であってもこれらの多数決を取り、多数決照合回路４Ｂの出力側の出力レベルは、「Ｈ」になる。
【００３０】
第１のパルスカウンタ５は、図３に示すように、当該制御装置Ａ_２内で出力されたクロックパルス信号のパルス数をカウントし、カウントしたパルス数が所定のカウント数に達するごとに、クロック検出信号としてのパルス信号をカウント値比較回路７に出力する。
【００３１】
第２のパルスカウンタ６は、図４に示すように、多数決照合回路４Ｂから出力された多数決パルス信号の数が所定のパルス数に達するごとに、多数決パルス検出信号としてのパルス信号をカウント値比較回路７に出力する。
【００３２】
カウント値比較回路７は、第１のパルスカウンタ５と第２のパルスカウンタ６とから出力された両パルス信号（クロック検出信号及び多数決パルス検出信号）にそれぞれ対応する、各パルス数の相対差を算出し、当該算出された相対差が所定の範囲内にない場合に、当該制御装置Ａ_２に故障が発生したと判定し、当該判定結果として異常検知信号をＣＰＵ８Ｂに出力する。
【００３３】
ＣＰＵ８Ｂは、多数決照合回路４Ｂから出力されたパルス信号のクロック周波数と同一の周波数で動作すると共に、カウント値比較回路７から出力された異常検知信号により当該制御装置Ａ_２の有する発振器１が故障したことを検出する。
【００３４】
なお、本実施の形態に係る多重系制御システムでは、ＣＰＵ８Ｂが設けられていたが、これに限らず、当該ＣＰＵ８Ｂは、当該ＣＰＵ８Ｂと同様の機能を有するＭＰＵ又はＡＳＩＣに変更することが可能である。
【００３５】
バス９Ａは、ＣＰＵ８Ｂが異常検知信号により制御装置Ａ_２内に故障が出力していることを検出した場合に、当該制御装置Ａ_２に故障が出力していることを示す情報を表示部１０Ａに伝送するための伝送路である。
【００３６】
表示部１０Ａは、ＣＰＵ８Ｂにより制御装置Ａ_２内に故障が出力していることが検出された場合に、当該制御装置Ａ_２内に故障が出力していることを外部に表示する。
【００３７】
なお、本実施の形態に係る多重系制御システムに設けられた制御装置Ａ_２の発振器１、カウンタ２Ａ、及び各保持回路３Ａ〜３Ｃに関しては、先に従来技術で述べたものと同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００３８】
また、本実施の形態に係る多重系制御システムでは、３重系を説明したが、４重系〜７重系又は２重系〜１６重系の何れの制御系に変更してもよいことはいうまでもない。
【００３９】
なお、本実施の形態に係る多重系制御システムの説明中で、「パルス数」は、「割込み信号の出力回数」と読み替えてもよいことはいうまでもない。
【００４０】
次に、以上のように構成された多重系制御システムの動作を図を用いて説明する。
【００４１】
図５は、本実施の形態に係る多重系制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【００４２】
始めに、発振器１から所定のクロック周波数の基準パルス信号がカウンタ２Ａに出力される（ＳＴ１）。
【００４３】
次に、カウンタ２Ａは、発振器１から出力された基準パルス信号に含まれるパルス数をカウントし、当該カウント数が所定のカウント数に達するごとにクロックパルス信号を図示しない他の制御装置、保持回路３Ａ、及び第１のパルスカウンタ５に出力する（ＳＴ２）。
【００４４】
次に、各保持回路３Ａ〜３Ｃは、カウンタ２Ａ又は他の制御装置から出力された両パルス信号（クロックパルス信号及び割込みパルス信号）の波形データを同期させるために保持し、当該保持した波形データを多数決照合回路４Ｂに出力する（ＳＴ３）。
【００４５】
次に、多数決照合回路４Ｂは、各保持回路３Ａ〜３Ｃから出力された波形データの多数決を取り、当該多数決の結果、得られた波形データに該当する多数決パルス信号をＣＰＵ８Ｂと第２のパルスカウンタ６とに出力する（ＳＴ４）。
【００４６】
次に、第１のパルスカウンタ５は、カウンタ２Ａから出力されたクロックパルス信号に含まれるパルスの数をカウントし、当該カウントしたパルス数が所定のパルス数に達するごとに、パルス信号をカウント値比較回路７に出力する（ＳＴ５）。
【００４７】
次に、第２のパルスカウンタ６は、多数決照合回路４Ｂから出力された多数決パルス信号に含まれるパルスの数をカウントし、当該カウントしたパルス数が所定のパルス数に達するごとに、パルス信号をカウント値比較回路７に出力する（ＳＴ６）。
【００４８】
次に、カウント値比較回路７は、第１のパルスカウンタ５及び第２のパルスカウンタ６からそれぞれ出力されたパルス信号に対応する両パルス数の相対差を算出する（ＳＴ７）。
【００４９】
次に、カウント値比較回路７は、算出した相対差が所定の範囲内にあるか否かにより制御装置Ａ_２に故障が発生したか否かを判定する（ＳＴ８）。
【００５０】
カウント値比較回路７は、この工程ＳＴ８で、算出した相対差が所定の範囲内にあると判定した場合には（ＳＴ８：ＹＥＳ）、そのまま動作を終了する。
【００５１】
一方、カウント値比較回路７は、この工程ＳＴ８で、算出した相対差が所定の範囲内にないと判定した場合には（ＳＴ９：ＮＯ）、当該制御装置Ａ_２に故障が発生したと判定して異常検出信号をＣＰＵ８に出力する（ＳＴ１０）。
【００５２】
次に、ＣＰＵ８は、カウント値比較回路７から出力された異常検出信号を受け取り、当該制御装置Ａ_２の故障を検出し、バス９Ａを介して接続された表示部１０Ａに当該制御装置Ａ_２が故障したことを表示させる（ＳＴ１１）。
【００５３】
以上のような一連の処理（ＳＴ１〜ＳＴ１１）により多重系制御システムは、制御装置Ａ_２の故障の検出動作を終了する。
【００５４】
上述したように本実施の形態によれば、発振器１により所定のクロック周波数を有する基準パルス信号が出力され、カウンタ２Ａにより当該基準パルス信号に含まれるパルス数がカウントされ、当該カウントされたパルス数が所定のパルス数に達するごとに、クロックパルス信号が出力され、第１のパルスカウンタ５により当該クロックパルス信号に含まれるパルス数がカウントされ、当該カウントされたパルス数が出力され、カウンタ２Ａ及び図示しない他の制御装置から出力された割込みパルス信号の波形データに基づいて、多数決照合回路４Ｂにより、当該各波形データの多数決が行われ、当該多数決の結果、得られた多数決パルス信号が出力され、第２のパルスカウンタ６により当該多数決パルス信号に含まれるパルス数がカウントされ、当該パルス数が出力され、カウント値比較回路７により、第１および第２のパルスカウンタ５、６から出力されたパルス数の相対差が算出され、当該相対差が所定の範囲内にあるか否かにより、当該制御装置Ａ_２に故障が発生したか否かが判定されるので、制御装置Ａ_２に故障が発生したことを検出することが出来る。
【００５５】
本実施の形態によれば、故障した制御装置を特定できるため、故障が潜在化せず、復旧させて正常に戻すことが出来る。
【００５６】
本実施の形態によれば、カウント値比較回路７によって、パルス数の相対差が所定の範囲内にあるか否かの判定を行うことにより故障した制御装置を特定することが出来るので、制御装置の故障が潜在化することにより、故障した制御装置の出力する割込みパルス信号同士、又はクロックパルス信号及び割込みパルス信号同士の多数決を防止することが可能となり、多重系制御システムの動作の正確性をより一層確実に保証することが出来る。
【００５７】
＜第２の実施の形態＞
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る多重系制御システムの構成例を示す模式図である。
【００５８】
なお、本実施の形態に係る多重系制御システムは、互いに同一の３個の制御装置が接続された３重系の制御システムである。
【００５９】
なお、以下、説明の簡略化を図る観点から、多重系制御システム内の制御装置Ａ_３に関してのみ説明するが、他の制御装置に関しても同様であることはいうまでもない。
【００６０】
本実施の形態に係る多重系制御システムに備えられた制御装置Ａ_３は、図６に示すように発振器１と、当該発振器１と接続されたカウンタ２Ａと、当該カウンタ２Ａ又は図示しない他の制御装置と接続された３個の保持回路３Ａ〜３Ｃと、各保持回路３Ａ〜３Ｃと個別に接続された多数決照合回路４Ａと、当該多数決照合回路４Ａ、前述のカウンタ２Ａ、及び図示しない他の制御装置と個別に接続されたＣＰＵ８Ｃ（第２の故障判定手段）と、当該ＣＰＵ８Ｃにバス９Ｂを介して接続されたＲＯＭ１１と、前述のＣＰＵ８Ｃにバス９Ｂを介して接続されたＲＡＭ１２と、前述のＣＰＵ８Ｃとバス９Ｂを介して接続された表示部１０Ｂとから構成されている。
【００６１】
また、本実施の形態に係る多重系制御システムに備えられた各制御装置Ａ_３のＣＰＵ８Ｃは、周知のＣＰＵと同様に、バスインターフェースユニット８Ｃ_１と、汎用レジスタ８Ｃ_２と、実行ユニット８Ｃ_３とを内蔵している。
【００６２】
なお、本実施の形態に係る多重系制御システムでは、ＣＰＵ８Ｃが設けられていたが、これに限らず、当該ＣＰＵ８Ｃは、当該ＣＰＵ８Ｃと同様の機能を有するＭＰＵ又はＡＳＩＣに変更することが可能である。
【００６３】
カウンタ２Ｂは、発振器１から出力された所定のクロック周波数を有する基準パルス信号に含まれるパルス数をカウントし、当該カウントされたパルス数が所定のパルス数に達するごとに、クロックパルス信号を、図示しない他の制御装置及び保持回路３Ａ並びにＣＰＵ８Ｃに出力する。
【００６４】
バスインターフェースユニット８Ｃ_１は、バス９Ｂに接続されたＲＯＭ１１から読出した故障判定プログラムに含まれる命令及びクロックパルス信号に関する波形データ並びに多数決パルス信号に関する波形データをＣＰＵ８Ｃの内部に取り込むためのものである。
【００６５】
汎用レジスタ８Ｃ_２は、カウンタ２Ｂから出力され、バスインターフェースユニット８Ｃ_１から取り込まれたクロックパルス信号の波形データと、多数決照合回路４Ａから出力された多数決パルス信号の波形データとを格納するためのものである。
【００６６】
実行ユニット８Ｃ_３は、ＲＯＭ１１から読出された故障判定プログラムが読込まれ、当該故障判定プログラムにより汎用レジスタ８Ｃ_２に記憶されたクロックパルス信号の波形データを読出し、読出した波形データに含まれるパルス数をカウントする機能（クロックパルス数カウント手段）と、多数決パルス信号の波形データを読出し、読出した波形データに含まれるパルス数をカウントする機能（多数決パルス数カウント手段）と、両パルス数の相対差を算出する機能（パルス差算出手段）と、当該相対差が所定の範囲内にあるか否かを判定することにより、制御装置Ａ_３に故障が発生したか否かを判定する機能（第３故障判定手段）とを実現するものである。
【００６７】
なお、本実施の形態に係る実行ユニット８Ｃ_３は、クロックパルス信号と多数決パルス信号とに含まれるパルス数の相対差が所定の範囲内にあるか否かにより故障が出力しているか否かを判定する機能を有していたが、クロックパルス信号と多数決パルス信号との出力レベルが一致しない場合に行われる割込み処理の回数をカウントし、当該割込み処理の回数が所定の範囲内にあるか否かで制御装置Ａ_３に故障が発生したか否かを判定する機能を有していてもよいことはいうまでもない。
【００６８】
ＲＯＭ１１には、制御装置Ａ_３の内部の動作を制御する制御プログラムと、カウンタ２Ｂと多数決照合回路４Ａとからそれぞれ出力されたパルス信号の波形データにより制御装置Ａ３の故障判定を行うための故障判定プログラムとが記憶されており、ＣＰＵ８Ｃにより当該制御プログラムと故障判定プログラムとが読出される。
【００６９】
ＲＡＭ１２は、実行ユニット８Ｃ_３によってなされた故障判定処理の結果に関するデータがＣＰＵ８Ｃから、バスインターフェースユニット８Ｃ_１及びバス９Ｂを介して出力されて書き込まれる。
【００７０】
バス９Ｂは、制御装置Ａ_３内でデータのやり取りを行うための共通路である。
【００７１】
表示部１０Ｂは、実行ユニット８Ｃ_３による故障判定の結果、当該制御装置Ａ_３に故障が出力していると判定した場合に、当該制御装置Ａ_３に故障が出力していることを外部に表示する。
【００７２】
なお、上記以外の構成に関しては、従来技術に係る多重系制御システムと同様であるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
【００７３】
以上のように構成された多重系制御システムの動作に関し、図を用いて説明する。
【００７４】
図７は、本実施の形態に係る多重系制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【００７５】
始めに、ＣＰＵ８Ｃは、制御装置Ａ_３内部の動作を制御する制御プログラムに基づいて、ＲＯＭ１１から、制御装置Ａ_３の故障を判定するための故障判定プログラムをバス９Ｂとバスインターフェースユニット８Ｃ_１とを介して読出し、当該読出した故障判定プログラムを内蔵の実行ユニット８Ｃ_３に予め読み込んでいる。
【００７６】
続いて、第１の実施の形態に係る多重系制御システムの場合と同様に、発振器１から基準パルス信号がカウンタ２Ｂに出力される（ＳＴ２１）。
【００７７】
次に、カウンタ２Ｂは、発振器１から出力された基準パルス信号に含まれるパルス数をカウントし、当該カウントされたパルス数が所定のパルス数に達するごとに、クロックパルス信号を図示しない他の制御装置、保持回路３Ａ、及びＣＰＵ８Ｃに出力する（ＳＴ２２）。
【００７８】
次に、各保持回路３Ａ〜３Ｃは、第１の実施の形態に係る多重系制御システムの場合と同様に、クロックパルス信号及び割込みパルス信号の波形データを保持し、当該保持した波形データを多数決照合回路４Ａに出力する（ＳＴ２３）。
【００７９】
次に、多数決照合回路４Ａは、各保持回路３Ａ〜３Ｃから出力された波形データの多数決を取り、当該多数決の結果、得られた波形データに該当する多数決パルス信号をＣＰＵ８Ｃに出力する（ＳＴ２４：多数決工程）。
【００８０】
次に、ＣＰＵ８Ｃは、カウンタ２Ｂから出力されたクロックパルス信号の波形データと、多数決照合回路４Ａから出力された多数決パルス信号の波形データとをバスインターフェースユニット８Ｃ_１を介して受け取り、当該受け取った波形データを内蔵の汎用レジスタ８Ｃ_２に格納する（ＳＴ２５）。
【００８１】
次に、実行ユニット８Ｃ_３は、汎用レジスタ８Ｃ_２に格納したクロックパルス信号の波形データを読出し、当該クロックパルス信号に含まれるパルス数をカウントする（ＳＴ２６：クロックパルス数カウント工程）。
【００８２】
次に、実行ユニット８Ｃ_３は、汎用レジスタ８Ｃ_２に格納した多数決パルス信号の波形データを読出し、当該多数決パルス信号に含まれるパルス数をカウントする（ＳＴ２７：多数決パルス数カウント工程）。
【００８３】
なお、本実施の形態に係る多重系制御システムでは、工程ＳＴ２６でクロックパルス信号に含まれるパルス数をカウントした後、工程ＳＴ２７で多数決パルス信号に含まれるパルス数をカウントしていたが、工程ＳＴ２６と工程ＳＴ２７とは、時間的に逆に行ってもよいし、時間的に、同時に行ってもよいことはいうまでもない。
【００８４】
工程ＳＴ２８では、実行ユニット８Ｃ_３は、カウントした各パルス数の相対差を算出する（パルス差算出工程）。
【００８５】
次に、実行ユニット８Ｃ_３は、算出した相対差が所定の範囲内にあるか否かにより、当該制御装置Ａ_３に故障が出力しているか否かを判定する（ＳＴ２９：故障判定工程）。
【００８６】
実行ユニット８Ｃ_３は、この工程ＳＴ２９で、算出した相対差が所定の範囲内にあると判定した場合（ＳＴ２９：ＹＥＳ）、換言すれば、制御装置Ａ_３に故障が出力していないと判定した場合には、バスインターフェースユニット８Ｃ_１及びバス９Ｂを介して正常な制御装置Ａ_３に関する情報をＲＡＭ１２に書き込む（ＳＴ３０）。その後、当該故障判定処理を終了する。
【００８７】
一方、実行ユニット８Ｃ３は、工程ＳＴ２９で、算出した相対差が所定の範囲内にないと判定した場合（ＳＴ２９：ＮＯ）、換言すれば、制御装置Ａ_３に故障が出力していると判定した場合には、バスインターフェースユニット８Ｃ_１及びバス９Ｂを介して、故障の出力した制御装置Ａ_３に関する情報をＲＡＭ１２に書き込むと共に、表示部１０Ｂに当該制御装置Ａ_３が故障していることを表示させる（ＳＴ３１）。その後、当該故障判定処理を終了する。
【００８８】
以上のような一連の処理（ＳＴ２１〜ＳＴ３１）により、多重系制御システムは、制御装置Ａ_３の故障の検出動作を終了する。
【００８９】
上述したように本実施の形態によれば、制御装置Ａ_３のＲＯＭ１１に記憶された故障判定プログラムにより、各制御装置Ａ_３内のＣＰＵ８Ｃが制御装置Ａ_３自体が出力するクロックパルス信号に含まれるパルス数をカウントし（工程ＳＴ２６）、１つ以上の他の制御装置が出力する割込みパルス信号とクロックパルス信号との多数決の結果、多数決パルス信号を得た（ＳＴ２４）後、当該多数決パルス信号に含まれるパルス数をカウントし（ＳＴ２７）、両パルス数の相対差を算出し（ＳＴ２８）、当該算出した相対差が所定の範囲内にあるか否かにより、制御装置Ａ_３に故障が出力しているか否かを判定する（ＳＴ２９）ので、各制御装置Ａ_３が故障を発生していた場合に、当該故障が発生したことを検出することが出来る。
【００９０】
本実施の形態によれば、割込み処理が行われない場合における故障の検出にも使用することが出来る。
【００９１】
なお、上記各実施の形態に記載した手法は、コンピュータに実行させることの出来るプログラムとして、磁気ディスク（フロッピーディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、光磁気ディスク（ＭＯ）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することができる。
【００９２】
また、当該記憶媒体としては、プログラムを記憶でき、かつコンピュータが読み取り可能な記憶媒体であれば、その記憶形式は、何れの形態であっても良い。
【００９３】
また、記憶媒体からコンピュータにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）や、データベース管理ソフト、ネットワークソフト等のＭＷ（ミドルウェア）等が本発明の実施の形態を実現するための各処理の一部を実行しても良い。
【００９４】
さらに、本発明の実施の形態における記憶媒体は、コンピュータと独立した媒体に限らず、ＬＡＮやインターネット等により伝送されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記憶媒体も含まれる。
【００９５】
また、記憶媒体は１つに限らず、複数の媒体から本発明の実施の形態における処理が実行される場合も本発明の実施の形態における記憶媒体に含まれ、媒体構成は何れの構成で有っても良い。
【００９６】
なお、本発明におけるコンピュータは、記憶媒体に記憶されたプログラムに基づき、本実施の形態における各処理を実行するものであって、パソコン等の１つからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等の何れの構成であっても良い。
【００９７】
また、本発明におけるコンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって本発明の機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。
【００９８】
なお、プログラムは、上記の機能を実現するものであれば、例えば、Ｃ（登録商標）、Ｃ＋＋（登録商標）、又はＪＡＶＡ（登録商標）等、どのようなプログラミング言語で記載されたものであっても良い。
【００９９】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形することが可能である。
【０１００】
また、各実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合、組み合わされた効果が得られる。さらに、上記各実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、各実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が省略されることで発明が抽出された場合には、その抽出された発明を実施する場合には、省略部分が周知慣用技術で適宜補われるものである。
【０１０１】
その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【０１０２】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、制御装置に故障が発生したことを検出することを可能にする、多重系制御システム及びその故障判定方法並びに故障判定プログラムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る多重系制御システムの構成例を示す模式図。
【図２】本実施の形態に係る多重系制御システム内の多数決照合回路の動作を説明するための図。
【図３】本実施の形態に係る多重系制御システム内の第１のパルスカウンタの動作を説明するための図。
【図４】本実施の形態に係る多重系制御システム内の第２のパルスカウンタの動作を説明するための図。
【図５】本実施の形態に係る多重系制御システムの動作を説明するためのフローチャート。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る多重系制御システムの構成例を示す模式図。
【図７】本実施の形態に係る多重系制御システムの動作を説明するためのフローチャート。
【図８】従来から用いられている多重系制御システムの構成例を示す模式図。
【符号の説明】
Ａ_２、Ａ_３…制御装置
１…発振器
２…カウンタ
３Ａ〜３Ｃ…保持回路
４Ａ、４Ｂ…多数決照合回路
５…第１のパルスカウンタ
６…第２のパルスカウンタ
７…カウント値比較回路
８Ａ〜８Ｃ…ＣＰＵ
８Ｃ_１…バスインターフェースユニット
８Ｃ_２…汎用レジスタ
８Ｃ_３…実行ユニット
９Ａ、９Ｂ…バス
１０Ａ、１０Ｂ…表示部
１１…ＲＯＭ
１２…ＲＡＭ

Claims

互いに同期する複数の制御装置を備えた多重系制御システムであって、
前記各制御装置は、
所定のクロック周波数を有する基準パルス信号を出力する基準パルス信号出力手段と、
前記基準パルス信号出力手段により出力された基準パルス信号に含まれるパルス数をカウントし、当該カウントされたパルス数が所定のパルス数に達するごとに、クロックパルス信号を出力するクロックパルス信号出力手段と、
前記クロックパルス信号出力手段により出力されたクロックパルス信号に含まれるパルス数をカウントし、当該カウントされたパルス数が所定のパルス数に達するごとにクロック検出信号を出力するクロックパルス数カウント手段と、
前記クロックパルス信号出力手段から出力されたクロックパルス信号の波形データと前記多重系制御システム内の他の制御装置から出力された割込みパルス信号の波形データとに基づいて、当該各波形データの多数決を行い、かつ、当該多数決の結果、得られた波形データに対応する多数決パルス信号を出力する多数決手段と、
前記多数決手段から出力された多数決パルス信号に含まれるパルス数をカウントし、当該カウントされたパルス数が所定のパルス数に達するごとに多数決パルス検出信号を出力する多数決パルス数カウント手段と、
前記クロック検出信号の数に対応するパルス数と、前記多数決パルス検出信号の数に対応するパルス数との相対差を算出し、当該相対差が所定の範囲内にあるか否かにより、当該制御装置に故障が発生したか否かを判定する第１故障判定手段と
を備えたことを特徴とする多重系制御システム。
互いに同期する複数の制御装置を備えた多重系制御システムであって、
前記各制御装置は、
所定のクロック周波数を有する基準パルス信号を出力する基準パルス信号出力手段と、
前記基準パルス信号出力手段により出力された基準パルス信号に含まれるパルス数をカウントし、当該カウントされたパルス数が所定のパルス数に達するごとに、クロックパルス信号を出力するクロックパルス信号出力手段と、
前記クロックパルス信号出力手段から出力されたクロックパルス信号の波形データと前記多重系制御システム内の他の制御装置から出力された割込みパルス信号の波形データとに基づいて、当該各波形データの多数決を行い、かつ、当該多数決の結果、得られた波形データに対応する多数決パルス信号を出力する多数決手段と、
前記クロックパルス信号と前記多数決パルス信号とに基づいて、前記各制御装置本体に故障が発生したか否かを判定する第２故障判定手段と
を備えていることを特徴とする多重系制御システム。
請求項２に記載の多重系制御システムにおいて、
前記第２故障判定手段は、
前記クロックパルス信号出力手段から出力されたクロックパルス信号に含まれるパルス数をカウントするクロックパルス数カウント手段と、
前記多数決手段から出力された多数決パルス信号に含まれるパルス数をカウントする多数決パルス数カウント手段と、
前記クロックパルス数カウント手段によりカウントされたクロックパルス信号に含まれるパルス数と、前記多数決パルス数カウント手段によりカウントされた多数決パルス信号に含まれるパルス数との相対差を算出するパルス差算出手段と、
前記パルス数算出手段により算出された相対差が所定の範囲内にあるか否かにより、当該制御装置に故障が出力しているか否かを判定する第３故障判定手段とを含むことを特徴とする多重系制御システム。
制御装置と、当該制御装置に同期する１つ以上の他の制御装置とがそれぞれ出力するクロックパルス信号と割込みパルス信号とに基づいて、当該制御装置が故障を発生したか否かを判定する多重系制御システムの故障判定方法であって、
前記制御装置自体が出力するクロックパルス信号に含まれるパルス数をカウントするクロックパルス数カウント工程と、
前記１つ以上の他の制御装置が出力する割込みパルス信号と前記クロックパルス信号との多数決を行うことにより多数決パルス信号を得る多数決工程と、
前記多数決工程で得られた多数決パルス信号に含まれるパルス数をカウントする多数決パルス数カウント工程と、
前記クロックパルス数カウント工程によりカウントされたパルス数と、前記多数決パルス数カウント工程によりカウントされたパルス数との相対差を算出するパルス差算出工程と、
前記パルス差算出工程により算出された相対差が所定の範囲内にあるか否かにより、前記制御装置に故障が出力しているか否かを判定する故障判定工程と
を含むことを特徴とする多重系制御システムの故障判定方法。
互いに同期する複数の制御装置を備えた多重系制御システムの前記各制御装置の有するメモリに記憶され、前記各制御装置自体が故障したか否かを判定する故障判定プログラムであって、
前記各制御装置のコンピュータを、
前記各制御装置自体が出力するクロックパルス信号に含まれるパルス数をカウントするクロックパルス数カウント手段、
他の制御装置が出力する割込みパルス信号と前記クロックパルス信号との多数決の結果、得られた多数決パルス信号に含まれるパルス数をカウントする多数決パルス数カウント手段、
前記クロックパルス数カウント手段によりカウントされたパルス数と、前記多数決パルス数カウント手段によりカウントされたパルス数との相対差を算出するパルス差算出手段、
前記パルス差算出手段により算出された相対差が所定の範囲内にあるか否かにより、前記各制御装置に故障が出力しているか否かを判定する第３故障判定手段として機能させるための故障判定プログラム。