JP2008046731A - 制御装置及び二重化制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、稼動系制御装置と待機系制御装置との制御状態を同期させながら、稼動系制御装置の制御対象機器への応答遅延を防止する。
【解決手段】 機能分割制御プログラムとデータ転送命令とを転送制御プログラムとして記憶する転送制御プログラム記憶手段２３と、実行結果データを記憶する実行結果データ記憶手段２４と、実行結果データ記憶手段２４に記憶された実行結果データを待機系制御装置３へ転送するデータ転送手段２６と、転送制御プログラム記憶手段２３に記憶した転送制御プログラムを順次読み込み、読み込んだ転送制御プログラムからデータ転送命令を検出したときに、検出したデータ転送命令に基づいて実行結果データ記憶手段２４に記憶した実行結果データを待機系制御装置３へ転送させるデータ転送指示信号をデータ転送手段２６へ送信する制御管理装置用ソフトウェア管理手段２１ａとを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、稼動系の制御装置と待機系の制御装置との制御状態を同期させながら、制御対象機器への応答遅延を防止する制御装置及び二重化制御プログラムに関する。

プラントに用いられる機器等を制御する制御装置においては、信頼性及び可用性の向上のため、待機冗長化構成の二重化制御システムが一般的に良く知られている。

この待機冗長化構成の二重化制御システムは、予め稼動系制御装置と待機系制御装置の二系統の制御装置を備え、稼動系制御装置に停電や故障などの何らかの障害が発生したときに、稼動系制御装置から待機系制御装置へ制御を切り替えるものである（例えば、特許文献１）。

この特許文献１に記載の二重化制御システムでは、稼動系制御装置に何らかの障害が発生したときに、稼動系制御装置から待機系制御装置へ制御を切り替えるため、これらの装置の制御状態を同期させておく必要がある。そのためには、制御プログラムの実行周期毎に実行結果データを稼動系制御装置から待機系制御装置へ転送しておく必要があった。
特開２００４−６２８７２号公報

しかし、特許文献１に記載の二重化システムでは、この稼動系制御装置から待機系制御装置への実行結果データの転送処理を、制御プログラムの実行周期内で完了する必要がある。そのため、転送する実行結果データ量が多くなると、転送処理に時間がかかり、稼動系制御装置が制御プログラムの実行周期内で転送処理を完了できなくなる。これにより、稼動系制御装置の制御対象機器への応答が遅延するという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、制御装置と待機系の制御装置との制御状態を同期させながら、制御対象機器への応答遅延を防止する制御装置及び二重化制御プログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る制御装置の第１の特徴は、制御プログラムに従って機器の制御を行うとともに、制御の切り替え命令を受信した場合に、機器の制御を待機系の制御装置に切り替える制御装置であって、制御プログラムを機能毎に分割した機能分割制御プログラムとデータ転送を指示するデータ転送命令とを転送制御プログラムとして記憶する転送制御プログラム記憶手段と、制御プログラムが実行されることにより得られる実行結果データを記憶する実行結果データ記憶手段と、実行結果データ記憶手段に記憶された実行結果データを待機系の制御装置へ転送するデータ転送手段と、転送制御プログラム記憶手段に記憶した転送制御プログラムを順次読み込み、読み込んだ転送制御プログラムからデータ転送命令を検出したときに、検出したデータ転送命令に基づいて実行結果データ記憶手段に記憶した実行結果データを待機系の制御装置へ転送させるデータ転送指示信号をデータ転送手段へ送信する制御管理装置用ソフトウェア管理手段とを備えることにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る制御装置の第２の特徴は、実行結果データ記憶手段に記憶する実行結果データのアドレス及びサイズをデータ管理データとして記憶するデータ管理データ記憶手段とを更に備え、データ転送手段は、制御管理装置用ソフトウェア管理手段により検出したデータ転送命令を受信し、受信したデータ転送命令に関連する前記データ管理データを前記データ管理データ記憶手段から抽出し、抽出したデータ管理データによって参照される実行結果データを実行結果データ記憶手段から抽出し、抽出した実行結果データを待機系の制御装置へ転送することにある。

本発明によれば、稼動系の制御装置と待機系の制御装置の制御状態を同期させながら、制御対象機器への応答遅延を防止することができる。

以下、本発明に係る制御装置の一実施の形態について図面を参照して説明する。

本実施形態では、制御プログラムに従って機器の制御を行う稼動系制御装置とこの稼動系制御装置と同一構成を有する待機系制御装置との制御状態を同期させながら、制御対象機器への応答遅延を防止する制御装置を例に挙げる。

図１は、本実施形態に係る制御装置を含む二重化制御システムの構成を示したブロック図である。

図１において、二重化制御システム１は、機器の制御を行う稼動系制御装置２と、稼動系制御装置２から制御が切り替えられるまで待機している待機系制御装置３と、転送制御プログラム等の保守を行うエンジニアリングツール４とを備え、これらはバス５を介して接続されている。

稼動系制御装置２は、ＣＰＵ２１と、オペレーションプログラムや二重化制御プログラムを記憶するシステムメモリ２２と、後述する図３に示すように制御プログラムを機能毎に分割した機能分割制御プログラムとデータ転送を指示するデータ転送命令とを転送制御プログラムとして記憶する転送制御プログラムメモリ２３と、後述する図５に示すように制御プログラムが実行されることにより得られる実行結果データを記憶する実行結果データメモリ２４と、後述する図４に示すように実行結果データメモリ２４に記憶する実行結果データのアドレス及びサイズをデータ管理データとして記憶するデータ管理データメモリ２５と、実行結果データ記憶手段に記憶された実行結果データを待機系制御装置３へ転送するデータ転送手段２６とを備える。

ＣＰＵ２１は、システムメモリ２２からオペレーションプログラム及び二重化制御プログラムを読み込むことによって、制御管理装置用ソフトウェア管理手段２１ａを実装する。

ＣＰＵ２１に実装された制御管理装置用ソフトウェア管理手段２１ａは、転送制御プログラムメモリ２３に記憶した転送制御プログラムを順次読み込み、読み込んだ転送制御プログラムからデータ転送命令を検出したときに、実行結果データメモリ２４に記憶した実行結果データを待機系制御装置３へ転送させるデータ転送指示信号をデータ転送手段２６へ送信する。

次に、図２のフローチャートに従って、本実施形態に係る稼動系制御装置２の処理手順について説明する。

まず、ＣＰＵ２１は、システムメモリ２２に記憶されたオペレーションプログラムに基づいて、二重化制御プログラムを読み込み、制御管理装置用ソフトウェア管理手段２１ａを実装する（ステップＳ１０１）。

次に、稼動系制御装置２のＣＰＵ２１に実装された制御管理装置用ソフトウェア管理手段２１ａは、二重化制御プログラムに従って、転送制御プログラムメモリ２３に記憶した転送制御プログラムを順次読み込む。そして、読み込んだ転送制御プログラムが機能分割制御プログラムであった場合には、機能分割制御プログラムの内容に従って実行する（ステップＳ１０３）。

図３は、転送制御プログラムメモリ２３に記憶された転送制御プログラムの一例を示した図である。

図３に示すように、転送制御プログラムは、制御プログラムを機能毎に分割した機能分割制御プログラム（例えば、図３中に示す“機能分割制御プログラム２”）と、データ転送を指示するデータ転送命令（例えば、図３中に示す“プログラム２用実行結果−データ転送命令”）とで構成されている。

このように、制御プログラムを機能毎に分割し、分割した機能分割制御プログラムの間にデータ転送を指示するデータ転送命令を挿入して転送制御プログラムとして記憶しておくことにより、後述するように、稼動系制御装置２は、機能分割制御プログラムの実行とデータ転送処理とを並行して処理することができ、これにより、稼動系制御装置と待機系制御装置の制御状態を同期させながら、稼動系制御装置の制御対象機器への応答遅延を防止することができる。

なお、この転送制御プログラムは、エンジニアリングツール４により利用者の入力指示に従って作成、又は変更され、データ転送手段２６を介して、転送制御プログラムメモリ２３へアップロードされることにより、転送制御プログラムメモリ２３に記憶される。

次に、制御管理装置用ソフトウェア管理手段２１ａは、読み込んだ転送制御プログラムからデータ転送命令を検出するまでの間、機能分割制御プログラムの内容に従って処理を実行する（ステップＳ１０５）。

そして、制御管理装置用ソフトウェア管理手段２１ａは、読み込んだ転送制御プログラムからデータ転送命令を検出したときに、検出したデータ転送命令に基づいて実行結果データメモリ２４に記憶した実行結果データを待機系制御装置３へ転送させるデータ転送指示信号をデータ転送手段２６へ送信する（ステップＳ１０７）。

そして、制御管理装置用ソフトウェア管理手段２１ａからデータ転送指示信号を受信したデータ転送手段２６は、制御管理装置用ソフトウェア管理手段２１ａにより検出したデータ転送命令に基づいて実行結果データメモリ２４に記憶した実行結果データを待機系制御装置３へ転送する。

具体的には、データ転送手段２６は、制御管理装置用ソフトウェア管理手段２１ａにより検出したデータ転送命令に関連する実行結果データのアドレス及びサイズをデータ管理データとしてデータ管理データメモリ２５から抽出する。

そして、データ転送手段２６は、抽出したデータ管理データによって参照される実行結果データを実行結果データメモリ２４から抽出し、抽出した実行結果データを待機系制御装置３へ転送する。

図４は、データ管理データメモリ２５に記憶したデータ管理データの一例を示した図である。

図４に示すように、データ管理データは、プログラム番号４０１に開始番地４０２及びサイズ４０３が関連付けて記憶されている。

例えば、データ転送手段２６が、制御管理装置用ソフトウェア管理手段２１ａからデータ転送命令として、“プログラム１用実行結果−データ転送命令”を受信したとき、データ転送手段２６は、プログラム番号が“１”に関連付けて記憶されている開始番地の値“１０００Ｈ”及びサイズの値“３００”をデータ管理データとして抽出する。

そして、データ転送手段２６は、抽出したデータ管理データによって参照される実行結果データを実行結果データ記憶手段２４から抽出し、抽出した実行結果データを待機系制御装置３へ転送する。

図５は、実行結果データメモリ２４に記憶した実行結果データの一例を示した図である。

図５に示すように、ＣＰＵ２１が各機能分割制御プログラムに従って実行して得た実行結果データが図４のデータ管理データに従って記憶されている。

そこで、データ転送手段２６は、データ管理データとして抽出した開始番地の値“１０００Ｈ”及びサイズの値“３００”によって参照される実行結果データである“機能分割制御プログラム１の実行結果データ“を実行結果データ記憶手段２４から抽出する。

そして、データ転送手段２６は、抽出した“機能分割制御プログラム１の実行結果データ“を待機系制御装置３へ転送する。

次に、制御管理装置用ソフトウェア管理手段２１ａは、転送制御プログラムに基づき、まだ実行する制御プログラム処理があるか否かを判定し（ステップＳ１０９）、実行する制御プログラム処理がないと判定した場合、実行結果データメモリ２４に記憶したプログラム共通用の実行結果データを待機系制御装置３へ転送させるデータ転送指示信号をデータ転送手段２６へ送信する（ステップＳ１１１）。

そして、制御管理装置用ソフトウェア管理手段２１ａからデータ転送指示信号を受信したデータ転送手段２６は、制御管理装置用ソフトウェア管理手段２１ａにより検出したデータ転送命令に基づいて実行結果データメモリ２４に記憶したプログラム共通用実行結果データを待機系制御装置３へ転送する。

具体的には、データ転送手段２６は、制御管理装置用ソフトウェア管理手段２１ａにより検出したデータ転送命令に関連するプログラム共通用実行結果データのアドレス及びサイズをデータ管理データとしてデータ管理データメモリ２５から抽出する。

そして、データ転送手段２６は、抽出したデータ管理データによって参照されるプログラム共通用実行結果データを実行結果データメモリ２４から抽出し、抽出したプログラム共通用実行結果データを待機系制御装置３へ転送する。

図４では、データ転送手段２６が、制御管理装置用ソフトウェア管理手段２１ａからデータ転送命令として、“プログラム全体用実行結果−データ転送命令”を受信したとき、データ転送手段２６は、プログラム番号が“共通”に関連付けて記憶されている開始番地の値“３０００Ｈ”及びサイズの値“２００”をデータ管理データとして抽出する。

そして、データ転送手段２６は、抽出したデータ管理データによって参照される実行結果データを実行結果データ記憶手段２４から抽出し、抽出した実行結果データを待機系制御装置３へ転送する。

図５では、データ転送手段２６は、データ管理データとして抽出した開始番地の値“３０００Ｈ”及びサイズの値“２００”によって参照される実行結果データである“プログラム共通用実行結果データ“を実行結果データ記憶手段２４から抽出する。

そして、データ転送手段２６は、抽出した“プログラム共通用実行結果データ“を待機系制御装置３へ転送する。

なお、制御管理装置用ソフトウェア管理手段２１ａは、ステップＳ１０９において、実行する制御プログラム処理があると判定した場合は、次の機能分割制御プログラムを実行するため、処理をステップＳ１０３へ移行する。

以上のように本実施形態に係る制御装置によれば、稼動系制御装置２は、機能分割制御プログラムの実行とデータ転送処理とを並行して処理することができ、これにより、稼動系制御装置と待機系制御装置との制御状態を同期させながら、稼動系制御装置の制御対象機器への応答遅延を防止することができる。

本実施形態に係る制御装置を含む二重化制御システムの構成を示したブロック図である。 本実施形態に係る制御装置の処理手順を示したフローチャートである。 転送制御プログラムメモリに記憶された転送制御プログラムの一例を示した図である。 データ管理データメモリに記憶したデータ管理データの一例を示した図である。 実行結果データメモリに記憶した実行結果データの一例を示した図である。

符号の説明

１…二重化制御システム
２…稼動系制御装置
３…待機系制御装置
４…エンジニアリングツール
５…バス
２１…ＣＰＵ
２１ａ…制御管理装置用ソフトウェア管理手段
２２…システムメモリ
２３…転送制御プログラムメモリ（転送制御プログラム記憶手段）
２４…実行結果データメモリ（実行結果データ記憶手段）
２５…データ管理データメモリ（データ管理データ記憶手段）
２６…データ転送手段

Claims (6)

1. 制御プログラムに従って機器の制御を行うとともに、制御の切り替え命令を受信した場合に、機器の制御を待機系の制御装置に切り替える制御装置であって、
   前記制御プログラムを機能毎に分割した機能分割制御プログラムとデータ転送を指示するデータ転送命令とを転送制御プログラムとして記憶する転送制御プログラム記憶手段と、
   前記制御プログラムが実行されることにより得られる実行結果データを記憶する実行結果データ記憶手段と、
   前記実行結果データ記憶手段に記憶された実行結果データを前記待機系の制御装置へ転送するデータ転送手段と、
   前記転送制御プログラム記憶手段に記憶した転送制御プログラムを順次読み込み、読み込んだ転送制御プログラムからデータ転送命令を検出したときに、検出したデータ転送命令に基づいて前記実行結果データ記憶手段に記憶した実行結果データを前記待機系の制御装置へ転送させるデータ転送指示信号を前記データ転送手段へ送信する制御管理装置用ソフトウェア管理手段とを備える
   ことを特徴とする制御装置。
2. 前記実行結果データ記憶手段に記憶する実行結果データのアドレス及びサイズをデータ管理データとして記憶するデータ管理データ記憶手段とを更に備え、
   前記データ転送手段は、
   前記制御管理装置用ソフトウェア管理手段により検出したデータ転送命令を受信し、受信したデータ転送命令に関連する前記データ管理データを前記データ管理データ記憶手段から抽出し、抽出したデータ管理データによって参照される実行結果データを前記実行結果データ記憶手段から抽出し、抽出した実行結果データを前記待機系の制御装置へ転送する
   ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記転送制御プログラムは、
   エンジニアリングツールにより利用者からの要求に応じて作成、又は変更され、前記転送制御プログラム記憶手段へアップロードされる
   ことを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の制御装置。
4. 制御プログラムに従って機器の制御を行うとともに、制御の切り替え命令を受信した場合に、機器の制御を待機系の制御装置に切り替える制御装置に適用される二重化制御プログラムであって、
   コンピュータを、
   前記制御プログラムを機能毎に分割した機能分割制御プログラムとデータ転送を指示するデータ転送命令とを転送制御プログラムとして記憶する転送制御プログラム記憶手段と、
   前記制御プログラムが実行されることにより得られる実行結果データを記憶する実行結果データ記憶手段と、
   前記実行結果データ記憶手段に記憶された実行結果データを前記待機系の制御装置へ転送するデータ転送手段と、
   前記転送制御プログラム記憶手段に記憶した転送制御プログラムを順次読み込み、読み込んだ転送制御プログラムからデータ転送命令を検出したときに、検出したデータ転送命令に基づいて前記実行結果データ記憶手段に記憶した実行結果データを前記待機系の制御装置へ転送させるデータ転送指示信号を前記データ転送手段へ送信する制御管理装置用ソフトウェア管理手段と
   して機能させることを特徴とする二重化制御プログラム。
5. コンピュータに、更に、
   前記実行結果データ記憶手段に記憶する実行結果データのアドレス及びサイズをデータ管理データとして記憶するデータ管理データ記憶手段として機能させ、
   前記データ転送手段は、
   前記制御管理装置用ソフトウェア管理手段により検出したデータ転送命令を受信し、受信したデータ転送命令に関連する前記データ管理データを前記データ管理データ記憶手段から抽出し、抽出したデータ管理データによって参照される実行結果データを前記実行結果データ記憶手段から抽出し、抽出した実行結果データを前記待機系の制御装置へ転送する
   ことを特徴とする請求項４に記載の二重化制御プログラム。
6. 前記転送制御プログラムは、
   エンジニアリングツールにより利用者からの要求に応じて作成、又は変更され、前記転送制御プログラム記憶手段へアップロードされる
   ことを特徴とする請求項４又は５のいずれか１項に記載の二重化制御プログラム。
   
   
   

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