JP2006285734A - Method for diagnosing controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラントに配置されたフィールド機器を管理・制御するプラント制御システムにおいて、制御動作における各種処理タスクの実行状況を監視する診断方法に関するものである。 The present invention relates to a diagnostic method for monitoring the execution status of various processing tasks in a control operation in a plant control system that manages and controls field devices arranged in a plant.
このようなプラント制御システムにおいては、プラントの安全を図るために安全システムが導入されている。安全システムは、フィールド機器などに異常が認められた場合に、警報を通知するとともに、必要な措置を実行するシステムであり、プラント制御システムの一部として、あるいは、プラント制御システムとは独立して設けられる。 In such a plant control system, a safety system is introduced in order to ensure plant safety. A safety system is a system for notifying an alarm and performing necessary measures when an abnormality is found in a field device, etc., and as a part of the plant control system or independent of the plant control system. Provided.
図8は、従来の診断機能を有する制御装置の一例を示す構成図である。図において、1はフィールド機器からのプロセスデータを取り込み、制御バルブなどの操作端を駆動する制御信号を出力する制御装置、2は制御装置1の設定値を変更したり、動作状態の監視などを行うエンジニアリングステーション、3はこれらの機器間を接続する制御バスである。制御装置1は各種の処理タスクを有するものであるが、ここでは、診断タスク10および制御タスク20を例示している。
FIG. 8 is a configuration diagram illustrating an example of a control device having a conventional diagnostic function. In the figure, 1 is a control device that captures process data from a field device and outputs a control signal for driving an operation end such as a control valve. 2 is a method for changing a set value of the
診断タスク10は、設定された診断周期(例えば、1秒)で動作し、フィールド機器の異常診断や、制御装置1の自己診断などを行い(診断処理11)、異常が認められた場合には、警報を通知するとともに、必要な措置を実行したり、システムを停止させる。
The
制御タスク20は、設定された制御周期(スキャン周期)で動作し、プロセスデータなどを取り込むINPUT処理21、各種演算などを行うLOGIC処理22、制御信号などを出力するOUTPUT処理23を実行する。また、処理の異常を検出するために、ウォッチドックタイマーを起動するWDT(ウォッチドックタイマー)処理24を行う。
The
したがって、フィールド機器や制御装置1のハードウエア的な故障などは、診断処理11により検出することができ、ソフトウエアの暴走などは、WDT処理24により検出することができる。
Therefore, a hardware failure or the like of the field device or the
しかしながら、上記のような制御装置の診断方法においては、以下のような状況においては、異常が検出されず、安全上問題となってしまう。 However, in the control device diagnosis method as described above, no abnormality is detected in the following situation, which causes a safety problem.
図9は、診断処理11における各種診断(処理単位)の流れを示すフロー図である。図において、(a)は本来の処理順を示すフローであり、例えば、フィールド機器(1)の診断11−1、フィールド機器(2)の診断11−2、フィールド機器(3)の診断11−3、・・・の順で診断の実行が設定されている。
FIG. 9 is a flowchart showing the flow of various diagnoses (processing units) in the
これに対して、(b)に示す如く、一部の処理(診断11−2)が抜けてしまうと、フィールド機器(2)の故障を検出することができず、故障した機器により制御動作が継続されてしまう恐れがある。 On the other hand, as shown in (b), if a part of the processing (diagnosis 11-2) is lost, the failure of the field device (2) cannot be detected, and the control operation is performed by the failed device. There is a risk of being continued.
図10は、LOGIC処理22における各種処理(処理単位)の流れを示すフロー図である。図において、(a)は本来の処理順を示すフローであり、例えば、演算(1)22−1、演算(2)22−2、演算(3)22−3、・・・の順で各種演算の実行が設定されている。
FIG. 10 is a flowchart showing the flow of various processes (processing units) in the
これに対して、(b)に示す如く、演算の順序が入れ替わってしまうと、意図した演算結果を得ることができず、正常な制御動作を行うことができなくなってしまう。
また、INPUT処理21やOUTPUT処理23においても、処理順が狂うと、適切でないデータを読み込んだり、書き込んでしまう可能性がある。
On the other hand, as shown in (b), if the order of computation is changed, the intended computation result cannot be obtained and normal control operation cannot be performed.
Also, in the INPUT
図11は、WDT処理24における誤検出の様子を示すフロー図である。図において、(a)を本来の処理順を示すフローとし、例えば、処理(1)25−1、処理(2)25−2、処理(3)25−3、・・・の順で各処理が実行され、各処理の終了に応じてWDTがトリガされているとする。
FIG. 11 is a flowchart showing a state of erroneous detection in the
ここで、(b)に示す如く、同じ処理25−4が繰り返され、WDTにトリガが供給され続けた場合には、WDTは期待される監視動作を行うことができず、処理の異常を検出することができない。 Here, as shown in (b), when the same processing 25-4 is repeated and the trigger continues to be supplied to the WDT, the WDT cannot perform the expected monitoring operation and detects a processing abnormality. Can not do it.
従来、このような処理タスク内の処理順に関しては、監視する手段がなく、必要な処理が意図した順序で正常に実行されているか否かを検出することはできない。 Conventionally, with respect to the processing order in such processing tasks, there is no means for monitoring and it is not possible to detect whether or not necessary processing is normally executed in the intended order.
本発明は、上記のような従来装置の欠点をなくし、各種処理タスクにおける異常を漏れなく検出し、必要な処理が意図した順序で正常に実行されていることを検出することのできる制御装置の診断方法を実現することを目的としたものである。 The present invention eliminates the drawbacks of the conventional apparatus as described above, detects abnormalities in various processing tasks without omission, and can detect that necessary processes are normally executed in the intended order. The purpose is to realize a diagnostic method.
上記のような目的を達成するために、本発明の請求項1では、各種処理タスクを実行する制御装置のタスク実行状況を監視する診断方法において、前記処理タスクにおける処理単位の実行順を記憶した実行順情報を有し、この実行順情報を基にして実際の処理単位の実行状況を診断することを特徴とする。
In order to achieve the above object, in
請求項2では、請求項1の制御装置の診断方法において、前記処理タスクにおける処理単位は、プログラムのファンクション単位であることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the control device diagnosis method according to the first aspect, the processing unit in the processing task is a function unit of a program.
請求項3では、請求項1または2の制御装置の診断方法において、前記実行順情報は、処理順をインデックスとして、その時に処理すべき処理単位と、次に処理すべき処理単位とを関連させて記憶することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the diagnosis method of the control device according to the first or second aspect, the execution order information associates a processing unit to be processed at that time with a processing unit to be processed next, using the processing order as an index. And memorize it.
請求項4では、請求項1乃至3のいずれかの制御装置の診断方法において、前記実行順情報は、処理タスクの最初の実行時に、プログラムを基に構築されることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the method for diagnosing a control device according to any one of the first to third aspects, the execution order information is constructed based on a program when the processing task is first executed.
請求項5では、請求項1乃至4のいずれかの制御装置の診断方法において、前記処理タスクには、ウォッチドックタイマー処理を含むことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the diagnosis method for a control device according to any one of the first to fourth aspects, the processing task includes a watchdog timer process.
請求項6では、請求項1乃至5のいずれかの制御装置の診断方法において、前記処理タスクは、制御タスクであることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the control device diagnosis method according to any one of the first to fifth aspects, the processing task is a control task.
請求項7では、請求項6の制御装置の診断方法において、前記制御タスクには、装置の自己診断を行う診断処理を含むことを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the control device diagnosis method according to the sixth aspect, the control task includes a diagnostic process for performing self-diagnosis of the device.
請求項8では、請求項1乃至7のいずれかの制御装置の診断方法において、前記実行順情報を基にして実際の処理単位の実行状況を診断する動作を、前記処理タスクの一部として実行することを特徴とする。
According to claim 8, in the diagnosis method of the control device according to any one of
このように、処理タスクにおける処理単位の実行順を記憶した実行順情報を設け、この実行順情報を基にして実際の処理単位の実行状況を診断するように構成すると、必要な処理が意図した順序で実行されているか否かを容易に検出することができる。
また、処理タスクの最初の実行時に実行順情報を構築するようにすると、処理タスクの実行内容が逐次変更されるような場合でも、処理タスクの変更の都度、実行順情報を再構築することができ、常に変更された実行内容に基づいて監視を行うことができる。
さらに、WDT処理を処理タスクの中に含めることにより、処理時間に対する異常を検出することができ、一連の処理が時間内に実行されているか否かを検出することができる。
As described above, when the execution order information storing the execution order of the processing units in the processing task is provided and the execution status of the actual processing unit is diagnosed based on the execution order information, the necessary processing is intended. It is possible to easily detect whether or not they are executed in order.
In addition, if the execution order information is constructed at the first execution of the processing task, the execution order information can be reconstructed every time the processing task is changed even if the execution contents of the processing task are sequentially changed. It is possible to monitor based on the changed execution contents.
Furthermore, by including the WDT process in the processing task, it is possible to detect an abnormality with respect to the processing time, and it is possible to detect whether or not a series of processes are executed within the time.
以下、図面を用いて、本発明の制御装置の診断方法を説明する。 Hereinafter, a diagnosis method for a control device of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の制御装置の診断方法の一実施例を示す構成図である。図において、前記図8と同様のものは同一符号を付して示す。30は制御装置1内で実行される制御タスクであり、この制御タスク30は、診断処理31、INPUT処理32、LOGIC処理33、OUTPUT処理34、WDT処理35から構成され、これらの処理を順次実行する。なお、各処理の内容は、前記図8における同一名の処理と同様である。
また、制御タスク30は、各処理の実行順および各処理内における処理単位の実行順を監視する実行順監視機能36を有している。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a diagnosis method for a control device of the present invention. In the figure, the same components as those in FIG.
Further, the
図2は、制御タスク30における各処理の実行順および実行順監視動作の一例を示すフロー図である。設定された制御周期に応じて制御タスク30が起動されると、まず、診断処理31が実行される。
FIG. 2 is a flowchart showing an example of the execution order and execution order monitoring operation of each process in the
図3は、診断処理31の一例を示すもので、フィールド機器の故障診断やメモリのチェックなど、一連の診断処理1〜診断処理Nを決められた順序で実行する。
ここで、各診断処理1〜診断処理Nの終了時には、実行順のチェックが行われ、実行順の異常が検出された場合には、異常終了として、警報の通知やシステムのシャットダウンなど、必要な措置が取られる。
FIG. 3 shows an example of the
Here, at the end of each
図4は、実行順のチェック動作を説明するフロー図である。なお、診断処理1〜診断処理Nなどの処理単位における実行順情報は、図5の如き実行順テーブルとして記憶されている。
このテーブルにおいて、Indexは処理単位の処理順、Currentは現在地点を0以外の整数で指定したもので、最初の地点ならばSTARTを指定する。Nextは次に呼び出す地点を0以外の整数で指定したもので、最初の地点ならばSTARTを指定する。
FIG. 4 is a flowchart illustrating the execution order check operation. Note that the execution order information in the processing units such as the
In this table, Index is the processing order of the processing unit, and Current is the current point designated by an integer other than 0, and if it is the first point, START is designated. Next designates a point to be called next by an integer other than 0, and if it is the first point, START is designated.
図4に戻って、実行順チェックの開始時には、実行順テーブルのIndexポインタを初期化し、処理1(診断処理1)の実行順をテーブルと比較する。実行順テーブルのIndexが指す所に処理1の情報があるか、情報があれば処理1のCurrentおよびNextが実行順テーブルの各々と一致しているかを調べる。なお、CurrentまたはNextが0ならば、情報未登録である。
Returning to FIG. 4, when the execution order check is started, the Index pointer of the execution order table is initialized, and the execution order of process 1 (diagnostic process 1) is compared with the table. It is checked whether the information of the
比較結果が正常であれば、処理単位(診断処理1〜診断処理N)の実行終了に合わせて、順次Indexポインタを更新し、同様な比較動作を繰り返す。
最後の処理Nまで比較を行い、異常が検出されなければ、診断処理31が実行順を含めて正常に終了したことになる。
If the comparison result is normal, the Index pointer is sequentially updated in accordance with the end of execution of the processing unit (
The comparison is made up to the last process N, and if no abnormality is detected, the
したがって、診断処理31を処理単位(診断処理1〜診断処理N)の実行順を含めて監視することができ、前記した図9のような処理の抜けによる不具合を防止することができる。
Therefore, the
図2に戻って、診断処理31が終了すると、この診断処理31に対する実行順のチェックが行われ、処理がINPUT処理32へ移される。
このとき使用される実行順情報は、前記図5の如き、実行順テーブルの形式で記憶したものでも良いし、制御タスク30中に持っている順序情報を利用しても良い。
Returning to FIG. 2, when the
The execution order information used at this time may be stored in the form of an execution order table as shown in FIG. 5, or the order information held in the
INPUT処理32の次は、LOGIC処理33に移るが、LOGIC処理33はエンジニアリングステーション2などからのオンラインメンテナンス操作により、処理の内容が変更される可能性がある。
このような場合には、LOGIC処理33を実行する前に、図6に示す如く、実行順情報の作成を行う。
After the
In such a case, before executing the
図6は、LOGIC処理33の一例を示すフロー図である。LOGIC処理33においては、その実行前に、処理が初回の実行であるか否かが判断される。初回の実行とは、制御装置1の起動後に、制御タスク30が始めて動作した場合と、処理の内容が変更された後に、制御タスク30が始めて動作した場合とが該当する。
FIG. 6 is a flowchart showing an example of the
制御タスク30が初回の実行であった場合、処理単位(LOGIC処理1〜LOGIC処理N)の実行前に実行順情報の作成が行われる。
実行順情報の作成は、プログラムの記載に基づき、図7に示す如き手順により行われ、前記図5の如き、実行順テーブルを再構築する。図7に示すように、処理1(LOGIC処理1)の実行順を実行順テーブルのNo.1(Index)に登録し、以下、順に処理N(LOGIC処理N)までを実行順テーブルに登録する。最後に、実行順テーブルに登録された数字に重複がないか、整合が取れているかなど、実行順テーブルのチェックをして、実行順テーブルの作成を終了する。
When the
Creation of the execution order information is performed according to the procedure shown in FIG. 7 based on the description of the program, and the execution order table is reconstructed as shown in FIG. As shown in FIG. 7, the execution order of process 1 (LOGIC process 1) is set to No. in the execution order table. 1 (Index), and thereafter, processing up to processing N (LOGIC processing N) is sequentially registered in the execution order table. Finally, the execution order table is checked, for example, whether the numbers registered in the execution order table are duplicated or consistent, and the creation of the execution order table is terminated.
このように、初回の実行時には、実行順情報(実行順テーブル)が構築され、その後、処理単位(LOGIC処理1〜LOGIC処理N)とともに、この実行順情報を使用して実行順のチェックが行われる。
したがって、処理タスクの実行内容が逐次変更されるような場合であっても、処理タスクの変更の都度、実行順情報を再構築することができ、常に変更された実行内容に基づいて実行順の監視を行うことができる。
また、実行順情報(実行順テーブル)の構築を自動的に行うため、実行内容の変更に対処するための特別なエンジニアリングは必要としない。
Thus, at the first execution time, execution order information (execution order table) is constructed, and thereafter, the execution order is checked using this execution order information together with processing units (
Therefore, even if the execution contents of the processing task are changed sequentially, the execution order information can be reconstructed every time the processing task is changed, and the execution order is always changed based on the changed execution contents. Monitoring can be performed.
In addition, since execution order information (execution order table) is automatically constructed, no special engineering is required to cope with changes in execution contents.
なお、ここでは、LOGIC処理33内の処理単位(LOGIC処理1〜LOGIC処理N)に対する実行順情報(実行順テーブル)のみを書き換える場合を例示したが、他の処理に対する実行順情報(実行順テーブル)も同時に書き換えるようにすることも可能である。
In this example, only the execution order information (execution order table) for the processing units (
その後、タスクの実行は、OUTPUT処理34、WDT処理35と進み、全ての処理に対して、同様の実行順チェックが実施される。
ここで、WDT処理35のように、時間に制約を持たせる処理を実行順チェックの対象に含ませているので、ソフトウエアの暴走などとともに、必要な一連の処理が時間内に実行されているか否かを検出することができる。
Thereafter, the execution of the task proceeds to the
Here, since a process with time constraints, such as the
また、制御タスク30の中に診断処理31が含まれているので、制御タスク30が起動される都度、診断動作を実行することができ、制御周期に合わせて、きめ細かく診断処理31を行うことができる。
In addition, since the
以上説明したように、処理タスクにおける処理単位の実行順を記憶した実行順情報を設け、この実行順情報を基にして実際の処理単位の実行状況を診断するように構成すると、必要な処理が意図した順序で実行されているか否かを容易に検出することができる。
また、実行順チェックのために、高速なCPU演算能力や特別なメモリなど、特別な機構を必要としないので、CPUの負荷を増加させることなく、確実に監視動作を行うことができる。
As described above, if the execution order information storing the execution order of the processing units in the processing task is provided and the execution status of the actual processing unit is diagnosed based on the execution order information, the necessary processing is performed. It can be easily detected whether or not it is executed in the intended order.
Further, since a special mechanism such as a high-speed CPU computing capacity and a special memory is not required for execution order check, the monitoring operation can be reliably performed without increasing the CPU load.
なお、上記の説明においては、処理タスクの一例として制御タスク30を例示したが、本発明の対象は制御タスク30のみに限らず、他の処理タスクにも応用することができるものである。
In the above description, the
また、実行順監視機能36を制御タスク30の中に持たせる場合を例示したが、実行順監視機能36を監視すべき処理タスクと独立に動作させることも可能である。
Further, although the case where the execution
1 制御装置
2 エンジニアリングステーション
3 制御バス
10 診断タスク
11、31 診断処理
20、30 制御タスク
21、32 INPUT処理
22、33 LOGIC処理
23、34 OUTPUT処理
24、35 WDT処理
36 実行順監視機能
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記処理タスクにおける処理単位の実行順を記憶した実行順情報を有し、
この実行順情報を基にして実際の処理単位の実行状況を診断することを特徴とする制御装置の診断方法。 In a diagnostic method for monitoring the task execution status of a control device that executes various processing tasks,
Execution order information storing the execution order of processing units in the processing task;
A diagnosis method for a control device, characterized in that an execution status of an actual processing unit is diagnosed based on the execution order information.
8. The diagnosis of a control device according to claim 1, wherein an operation for diagnosing an execution status of an actual processing unit based on the execution order information is executed as a part of the processing task. Method.
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