JP2006202167A - Redundant apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は冗長化装置に関し、詳しくは、CPUが冗長化されている装置の改良に関するものである。 The present invention relates to a redundancy device, and more particularly to improvement of a device in which CPUs are made redundant.
例えばCPUを含むシステムでは、CPUの故障によってシステムが動作不能に陥ってしまうことを回避するために、複数のCPUを組み込んでシステムを構築し、常時はいずれかのCPUをマスターとし他のCPUをスレーブとしてシステムを稼動させ、マスターCPUが故障した場合には他のCPUにマスター権限を切り替えてシステムを連続稼動させることが広く行われている。 For example, in a system including a CPU, in order to prevent the system from becoming inoperable due to a failure of the CPU, a system is constructed by incorporating a plurality of CPUs. When a system is operated as a slave and the master CPU fails, it is widely performed to switch the master authority to another CPU and continuously operate the system.
一般に、各種工業プラントに用いられるプロセス制御システムでは、1〜5Vの電圧や10〜20mAの電流などのアナログ入力信号をA/D変換器でデジタル信号に変換し、CPUに入力するように構成されている。 In general, a process control system used in various industrial plants is configured to convert an analog input signal such as a voltage of 1 to 5 V or a current of 10 to 20 mA into a digital signal by an A / D converter and input it to a CPU. ing.
特許文献1の図6には、必要な時のみデータを収集するスマートセンサを設け、常用系アナログ入力カードと待機系アナログ入力カードの2系統により冗長化された測定データ収集装置の構成が、常用系には添字aを、待機系には添字bを付けて記載されている。これら常用系アナログ入力カードと待機系アナログ入力カードには、それぞれA/D変換器とCPUが実装されている。 In FIG. 6 of Patent Document 1, a smart sensor that collects data only when necessary is provided, and the configuration of a measurement data collection device that is made redundant by two systems of a normal system analog input card and a standby system analog input card is commonly used. The system is indicated with a suffix a, and the standby system is indicated with a suffix b. An A / D converter and a CPU are mounted on the regular analog input card and the standby analog input card, respectively.
図4は従来例のブロック図である。図4では、冗長化された2系統のCPU1,2にそれぞれ個別にA/D変換器3,4が設けられていて、これらA/D変換器3,4には共通のアナログ入力信号Sinが入力されている。CPU1,2は相互に通信が行えるように接続されていて、互いのマスター・スレーブ関係を認識している。そして、マスター権限を有するいずれかのCPU1,2がそれぞれ対応したA/D変換器3,4に対してA/D変換動作開始およびデータ出力開始を制御するための制御信号Sc1,Sc2を選択的に与えることによりアクセスし、A/D変換器3,4はアクセスに応答して変換したデジタル信号D3,D4をマスター権限を有するいずれかのCPU1,2に選択的に入力する。
FIG. 4 is a block diagram of a conventional example. In FIG. 4, the A /
図5は他の従来例のブロック図である。図5においても、冗長化された2系統のCPU5,6は相互に通信が行えるように接続されていて、互いのマスター・スレーブ関係を認識している。そして、マスター権限を有するいずれかのCPU5,6が共通のA/D変換器7に対してオアゲート8を介してそれぞれ個別にA/D変換動作開始およびデータ出力開始を制御するための制御信号Sc5,Sc6を与えることによりアクセスし、A/D変換器7はアクセスに応答して変換したデジタル信号D7をマスター権限を有するいずれかのCPU5,6に選択的に入力する。
FIG. 5 is a block diagram of another conventional example. Also in FIG. 5, the two
しかしながら、図4の構成によれば、2個のA/D変換器3,4を持つのでこの分のコストアップにつながる。
However, according to the configuration of FIG. 4, since the two A /
一方、図5の構成によれば、1つのA/D変換器7に対して2つのCPU5,6がアクセスするので、A/D変換器7に制御信号Sc5,Sc6を与えるのにあたり、オアゲート8を介在させて入力する必要がある。
On the other hand, according to the configuration of FIG. 5, since two CPUs 5 and 6 access one A /
各CPU5,6がA/D変換器7にアクセスする時間を分割(タイムシェアリング)して制御することも必要となるため、時間的なパフォーマンスが低下することになり、これらを制御するためのソフトプログラムが複雑になる。
Since it is also necessary to divide (time sharing) the time for each
また、いずれの場合も、各CPU1,2または5,6間で測定データを取得するタイミングにずれが発生するので、各CPU1,2または5,6が取得する測定データは違うものとなる。
In any case, since the timing at which measurement data is acquired between the
この結果、各CPU1,2または5,6が取得した測定データを互いに交換して比較照合しようとしてもそのままでは測定データの一致を確認できず、全測定データの交換や、測定データの異常を判定する範囲内診断や、有効とする測定データの選択などの処理が必要になる。
As a result, even if the
本発明は、これらの従来の問題点を解決するものであり、その目的は、回路等の異常検出率を下げることなく測定データを取得できて時間を効率よく使用でき、プログラム面においては複雑なタイムシェアリング処理などを使用することなく低コストで構成できる冗長化装置を提供することにある。 The present invention solves these conventional problems, and its purpose is to obtain measurement data without lowering the abnormality detection rate of a circuit or the like and to use time efficiently, and is complicated in terms of programs. An object of the present invention is to provide a redundant apparatus that can be configured at low cost without using time sharing processing or the like.
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、
複数のCPUと、これら複数のCPUに共通するA/D変換器とで構成される冗長化装置であって、
前記CPUのいずれかがマスターCPUとしてA/D変換器を駆動制御してA/D変換器から変換出力されるデータを取り込み、他のCPUはスレーブCPUとしてマスターCPUと同じデータを共通のA/D変換器から取り込むことを特徴とする。
In order to achieve such a problem, the invention according to claim 1 of the present invention is:
A redundancy device comprising a plurality of CPUs and an A / D converter common to the plurality of CPUs,
One of the CPUs controls the drive of the A / D converter as a master CPU and captures data converted and output from the A / D converter, and the other CPUs as slave CPUs share the same data as the master CPU with a common A / D It takes in from D converter, It is characterized by the above-mentioned.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の冗長化装置において、
前記受複数のCPUは、前記A/D変換器から取り込んだデータを相互間で転送し、互いのデータを比較照合してA/D変換器の出力系統の分岐点から各CPUのデータ受信部に至る部分の異常を判断することを特徴とする。
The invention according to
The plurality of CPUs transfer data fetched from the A / D converter to each other, compare and collate each other data, and from each branch point of the output system of the A / D converter, a data receiving unit of each CPU It is characterized in that an abnormality in the part leading to is judged.
請求項3記載の発明は、請求項1記載の冗長化装置において、
前記A/D変換器に既知の基準アナログ入力信号を入力して変換データをマスターCPUに取り込み、マスターCPUは変換データを既知の値と比較照合して冗長化されていない共通部分の異常を判断することを特徴とする。
The invention according to
A known reference analog input signal is inputted to the A / D converter and the converted data is taken into the master CPU, and the master CPU compares and compares the converted data with a known value to determine an abnormality of the common part which is not made redundant. It is characterized by doing.
請求項4記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載された冗長化装置において、
前記スレーブCPUが複数接続されていることを特徴とする。
The invention according to
A plurality of slave CPUs are connected.
本発明によれば、回路等の異常検出率を下げることなく測定データを取得できて時間を効率よく使用でき、プログラム面においては複雑なタイムシェアリング処理などを使用することなく低コストで冗長化装置を実現できる。 According to the present invention, measurement data can be acquired efficiently without lowering the abnormality detection rate of circuits, etc., and time can be used efficiently. On the program side, redundancy is achieved at low cost without using complicated time sharing processing. A device can be realized.
以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明の具体例を示すブロック図であり、図2は図1を機能別に共通部と冗長化部に区分けしたブロック図である。これらの図において、冗長化された2系統のCPU9,10は例えばUART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)により相互に通信が行えるように接続されていて、互いのマスター・スレーブ関係を認識している。そして、マスター権限を有するCPU9が共通のA/D変換器11に対してA/D変換動作開始およびデータ出力開始を制御するための制御信号Sc9を与えることによりアクセスする。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a specific example of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram in which FIG. 1 is divided into a common part and a redundant part by function. In these figures, two
A/D変換器11はCPU9のアクセスに応答して、アナログ入力信号Sinを変換したデジタル信号D11を2系統のCPU9,10に同時に入力する。すなわち、2系統のCPU9,10には、全く同一のデータが入力されることになる。
A /
2系統のCPU9,10は、入力され取り込んだデータを互いに転送し、自分側のデータと相手側のデータとを比較照合する。ここで、2系統のCPU9,10は全く同一のデータを取得しているので、全てが正常であれば比較照合結果は一致することになる。従って、比較照合結果が不一致の場合は、A/D変換器11の出力系統の分岐点から各受信部に至る部分が異常と判断できる。
The two systems of
ところで、A/D変換器を1つにしたことにより、マスター権限を有するCPU9が出力する制御信号Sc9の系統、A/D変換器11、A/D変換器11の出力系統の分岐点までなどの冗長化されていない共通回路部分が存在することになり、図4に示したA/D変換器が2系統の従来構成よりもこれら共通回路部分の異常検出率が落ちてしまう。
By the way, by making one A / D converter, the control signal Sc9 output from the
これについては、A/D変換器11に既知の基準アナログ入力信号を入力して変換データを取得し、変換データを既知の値と比較照合することによって共通回路の異常を見つけることができる。
For this, a common reference analog input signal is inputted to the A /
図3は、本発明の他の実施例を示すブロック図である。図3の例では、スレーブとして機能するCPU12を追加してCPUを3系統とし、これら3系統のCPU9,10,12相互間で通信を行うように接続されている。A/D変換器11はCPU9のアクセスに応答して、アナログ入力信号Sinを変換したデジタル信号D11を3系統のCPU9,10,12に同時に入力する。すなわち、3系統のCPU9,10,12には、全く同一のデータが入力されることになる。
FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the present invention. In the example of FIG. 3, the
3系統のCPU9,10,12は、入力され取り込んだデータを互いに転送し、自分側のデータと相手側のデータとを比較照合する。ここで、3系統のCPU9,10,12は全く同一のデータを取得しているので、全てが正常であれば比較照合結果は一致することになる。従って、比較照合結果が不一致の場合は、これらCPU9,10,12の組み合わせを適宜変えることにより、A/D変換器11の出力系統の分岐点から各受信部に至る部分のいずれのCPU系統が異常かを判断できる。
The three systems of
以上説明したように、本発明によれば、従来回路のようなタイムシェアリング制御が不要になることから時間的なパフォーマンスを向上させることができ、プログラム構成も簡単になる。 As described above, according to the present invention, the time sharing control as in the conventional circuit is not required, so that the temporal performance can be improved and the program configuration is simplified.
また、回路構成が単純になるので回路のコストを削減できる。 In addition, since the circuit configuration is simplified, the cost of the circuit can be reduced.
また、各CPUはA/D変換器から同じ変換データを取得するので、複数系統設けられている冗長化回路部分の診断を行うことができる。 Further, since each CPU acquires the same conversion data from the A / D converter, it is possible to diagnose a redundant circuit portion provided in a plurality of systems.
また、A/D変換器に既知の基準アナログ入力信号を入力して変換データをマスターCPUに取り込むことにより、マスターCPUは変換データを既知の値と比較照合して冗長化されていない共通部分の異常を判断することができ、各CPUにそれぞれA/D変換器を設ける構成に場合に比べても異常の検出率が低化することはない。 Further, by inputting a known reference analog input signal to the A / D converter and taking in the converted data to the master CPU, the master CPU compares and compares the converted data with a known value for a common portion that is not made redundant. Abnormalities can be determined, and the detection rate of abnormalities does not decrease compared to the case where each CPU is provided with an A / D converter.
さらに、CPUとA/D変換器が絶縁された系の場合は、その絶縁間の絶縁素子についても異常の有無を診断できるので有効である。 Furthermore, in the case of a system in which the CPU and the A / D converter are insulated, it is effective because the presence or absence of abnormality can be diagnosed with respect to the insulating element between the insulations.
9 CPU(マスター)
10 CPU(マスター)
11 A/D変換器
12 CPU(マスター)
9 CPU (Master)
10 CPU (Master)
11 A /
Claims (4)
前記CPUのいずれかがマスターCPUとしてA/D変換器を駆動制御してA/D変換器から変換出力されるデータを取り込み、他のCPUはスレーブCPUとしてマスターCPUと同じデータを共通のA/D変換器から取り込むことを特徴とする冗長化装置。 A redundancy device comprising a plurality of CPUs and an A / D converter common to the plurality of CPUs,
One of the CPUs controls the drive of the A / D converter as a master CPU and captures data converted and output from the A / D converter, and the other CPUs as slave CPUs share the same data as the master CPU with a common A / D A redundancy device, wherein the redundancy device is fetched from a D converter.
4. The redundancy apparatus according to claim 1, wherein a plurality of slave CPUs are connected.
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- 2005-01-24 JP JP2005015026A patent/JP2006202167A/en active Pending
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