JP2008077498A - 保守制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、稼動系制御装置の応答遅延を防止する。
【解決手段】制御プログラムを記憶する記憶部115と、記憶部115から制御プログラムを読み込み、読み込んだ制御プログラムから制御データ名を抽出し、抽出した制御データ名が、定数データ名又は一時的変数データ名である場合には、この制御データ名に対応する制御データを転送非対象データと判定し、転送非対象データ以外の制御データを転送対象データと判定する制御データ判定手段101aと、制御データ判定手段101aにより判定された転送非対象データ及び転送対象データとが、制御データ記憶手段16bに分離されて記憶されるように記憶領域のアドレスを割り付ける制御データ割付手段101bとを備える。
【選択図】 図2

Description

本発明は、制御装置の応答遅延を防止する保守制御装置に関する。
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。
この従来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ので、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。
しかし、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、稼動系制御装置の応答が遅延するという問題があった。
そこで、稼動系制御装置で中央演算処理装置が主メモリにアクセスしたデータを稼動系のデータモニタ装置がモニタし、データ転送装置によって待機系処理装置に転送され、待機系に転送されたデータは待機系のデータ蓄積装置により蓄積され、蓄積されたデータはデータ展開装置により待機系の主メモリに書込み展開される二重化システムが提案されている(例えば、特許文献1)。
特開平8−328891号公報
しかし、特許文献1に記載の二重化システムでは、稼動系制御装置は、稼動系制御装置から待機系制御装置への処理引継ぎ情報であるチェックポイントデータの全てを転送する必要があるため、転送するチェックポイントデータ量が多くなると、転送されるチェックポイントデータ量が蓄積装置の蓄積容量をオーバーし、蓄積装置フル発生通知信号が頻繁に発生し、その結果、稼動系制御装置の応答が遅延するという問題があった。
また、蓄積装置の蓄積容量を大きくするには、それだけコストが増大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、稼動系制御装置から待機系の制御装置へのデータ転送量を極力少なくし、稼動系制御装置の応答遅延を防止する保守制御装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る保守制御装置の第1の特徴は、命令語と制御データ名とを含む制御プログラム及び制御データ記憶手段に記憶された制御データに基づいて機器の制御を行い、障害発生時には制御を待機系の制御装置へ切り替えることが可能な制御装置に対してソフトウェア保守を行う制御プログラム保守装置であって、制御プログラムを記憶する記憶部と、記憶部から制御プログラムを読み込み、読み込んだ制御プログラムから前記制御データ名を抽出し、抽出した制御データ名が、定数データ名及び前記待機系の制御装置が生成可能な一時的変数データ名である場合には、この制御データ名に対応する制御データを転送非対象データと判定し、転送非対象データ以外の制御データを転送対象データと判定する制御データ判定手段と、制御データ判定手段により判定された転送非対象データ及び転送対象データとが、分離されて前記制御データ記憶手段に記憶されるように記憶領域のアドレスを割り付ける制御データ割付手段とを備えることにある。
本発明によれば、制御装置の応答遅延を防止することができる。
以下、本発明に係る保守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、転送非対象データ及び転送対象データとが、稼動系制御装置の制御データ記憶手段に分離されて記憶されるように記憶領域のアドレスを割り付ける保守制御装置を例に挙げる。
図1は、本実施形態に係る保守制御装置を含む制御システム全体の構成を示したブロック図である。
図1に示すように、制御システム1は、稼働系制御装置1aと、この稼働系制御装置1aと同一構成を持ち、稼働系制御装置1aの故障時や異常発生時等において稼働系制御装置となる待機系制御装置1bと、これら稼働系制御装置1a及び待機系制御装置1bで共有される入出力装置2とを備えている。なお、稼働系制御装置1aと待機系制御装置1bとは同一構成であるため、以下の説明では、稼働系制御装置1aを中心に説明する。
稼働系制御装置1aには制御プログラム保守装置3が接続されており、これら稼働系制御装置1aと制御プログラム保守装置3とで保守制御装置4が構成されている。なお、制御プログラム保守装置3が待機系制御装置1bと接続された場合には、これら稼働系制御装置1bと制御プログラム保守装置3とで保守制御装置4が構成されることになる。
稼働系制御装置1aは、装置全体の制御中枢となるCPU11aと、CPU11aのオペレーションシステム等を記憶するプログラムメモリ12aと、制御装置を動作させるために必要な各種データを記憶するデータメモリ13aと、制御プログラム実行回路14aとを備え、これらCPU11a、プログラムメモリ12aおよびデータメモリ13aはバス19aを介して接続されている。また、このバス19aには、入出力装置2が接続される入出力インタフェース17aと、制御プログラム保守装置3が接続される通信インタフェース18aと、待機系制御装置1bが接続される二重化インタフェース21aとが接続されている。
制御プログラム実行回路14aには、制御プログラムや保守制御プログラム等を記憶する制御プログラムメモリ15aと、転送非対象データと転送対象データとを含む制御データを記憶する制御データメモリ16aとがバス20aを介して接続されている。
制御プログラム実行回路14aは、制御プログラムメモリ15aに記憶されている保守制御プログラムを実行することによって、制御データ判定手段14aaと制御データ割付手段14abとを実装する。
なお、待機系制御装置1bは、稼動系制御装置1aと同一の構成である。
入出力装置2は、利用者操作による操作信号や各種検出器の検出信号などを受け付け、入力信号を作成し入出力インタフェース17へ送信する入力装置や、入出力インタフェース17からの出力信号に基づいて制御される出力装置である。
制御プログラム保守装置3は、稼動系制御装置1a及び待機系制御装置1bのソフトウェア保守用の端末であり、制御プログラムの書き換えやコンパイル等を行い、コンパイルした制御プログラムを通信インタフェース18aを介して、稼動系制御装置1aへ送信する。
図2は、本実施形態に係る保守制御装置4の構成を示すブロック図である。
図2において、制御プログラム保守装置3は、通信回線30を介して稼動系制御装置1aと接続されている。制御プログラム保守装置3内のCPU101、メインメモリ103は、バス105を介して相互に接続されており、このバス105にはまた、I/Oバス107も接続されている。
メインメモリ103には、保守制御プログラムの他にCPU101が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
I/Oバス107には、入出力コントローラを介して、記憶部115、入力部117、表示部119、通信インタフェース121が接続されている。
記憶部115は、半導体記憶装置や磁気ディスク装置であって、オペレーティングシステムなどのプログラムの他に、制御プログラムや保守制御プログラムが記憶されている。
入力部117は、操作者が各種の操作を入力するキーボード、マウスなどの入力デバイスにより構成されており、例えば操作者の押しボタン操作により制御プログラムの比較を実行する入力信号を作成し、この入力信号を入出力コントローラ111、I/Oバス107及びメモリバス105を介してCPU101に送信する。
表示部119は、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイや液晶ディスプレイなどであり、CPU101からメモリバス105、I/Oバス107、入出力コントローラ111を介して出力信号を受信し表示する装置である。
通信インタフェース121は、LANカードやシリアルポートなどの通信装置であり、この通信インタフェース121を介して制御プログラム保守装置3を稼動系制御装置1a又は待機系制御装置1bに接続する。
CPU101は、記憶部115に記憶されているオペレーションプログラム及び保守制御プログラムをメインメモリ103に読み込み、読み込んだオペレーションプログラム及び保守制御プログラムを実行することによって、制御データ判定手段101aと制御データ割付手段101bとを実装する。
制御データ判定手段101aは、記憶部115から制御プログラムを読み込み、読み込んだ制御プログラムから制御データ名を抽出し、抽出した制御データ名が、定数データ名及び待機系制御装置1bが生成可能な一時的変数データ名である場合には、この制御データ名に対応する制御データを転送非対象データと判定し、転送非対象データ以外の制御データを転送対象データと判定する。
制御データ割付手段101bは、制御データ判定手段101aにより判定された転送非対象データ及び転送対象データとが、制御データ記憶手段16aに分離されて記憶されるように記憶領域のアドレスを割り付ける。
次に、本実施形態に係る保守制御装置の動作について説明する。
保守制御装置4の稼動系制御装置1aは、制御プログラムメモリ15aに記憶された命令語と制御データ名とを含む制御プログラム及び制御データメモリ16aに記憶された制御データに基づいて機器の制御を行い、障害発生時には制御を待機系制御装置1bへ切り替える。そのため、所定の制御周期で制御データメモリ16aに記憶された制御データが、二重化インタフェース21a,21bを介して、待機系制御装置1bの制御プログラムメモリ16bへ転送される。
この制御データメモリ16aに記憶された制御データは、そのデータ特性上、グローバル変数データ、ローカル変数データ、テンポラリ変数データ、定数データなどに分類することができる。これらの内、グローバル変数データは、複数のプログラムから共通にアクセスされる変数データである。ローカル変数データやテンポラリ変数データは一つのプログラムだけからアクセスされる変数データである。ローカル変数データは、前制御周期に実行したプログラム実行結果を保持している変数データであるので、稼動系制御装置1aから待機系制御装置1bに制御を移す際に、ローカル変数データが待機系制御装置1bに転送されていないと、待機系制御装置1bは、制御プログラムを継続実行できない。これに対してテンポラリ変数データは、制御プログラムの演算のなかで一時的に使用される変数データであり、入力データや他の変数から制御演算の度に値を決定可能な変数データである。定数データは、制御プログラム実行によっては変化しないデータである。
ここで、一般的な制御システムでは、制御プログラムの制御周期毎に上記の変数データや定数データを待機系制御装置1bの制御データメモリ16bへ転送し、変数データを一致させていた。しかしながら、テンポラリ変数データは制御プログラム実行時に作成可能であり、定数データは他の計算機などから書き換えられない限りは、値が変化しないものである。したがって、テンポラリ変数データや定数データは、本来、転送しなくても良いデータであるが、通常はこれらのデータが制御データメモリ16a内で混在していることから、分離して転送することが困難であり、全制御データを転送していた。
この制御データメモリ16aの内容の転送は、二重化インタフェース21a,21bを介して転送されるものであり、転送するデータが増える程、稼動系制御装置1aから待機系制御へ転送する時間が長くなり、稼動系制御装置1bの応答が遅延するという問題があった。
そこで、本実施形態に係る保守制御装置4は、制御プログラム内の制御データ名の経路解析を行い、待機系制御装置1bにデータ転送する必要があるかどうかを判定し、転送対象データと転送非対象データとに分類する。そして、制御データ名を制御データメモリ15aに割り付ける際に、転送対象データと転送非対象データとを分けて制御データメモリ16aのアドレスを割り付ける。
これにより、稼動系制御装置1aから待機系制御装置1bへのデータ転送量を極力少なくし、稼動系制御装置1aの応答遅延を防止することができる。
具体的に、図3に示すフローチャートを用いて、本実施形態に係る保守制御装置4の処理手順を説明する。
まず、保守制御装置4の制御プログラム保守装置3のCPU101内に実装された制御データ判定手段101aは、記憶部115に記憶されている制御プログラムを読み込み、制御プログラム内で用いられる制御データ名の経路解析を行う(ステップS101)。
図4は、制御プログラム内で用いられる制御データ名の経路解析の一例を示した説明図である。
例1では、制御データ名“A”及び“B”が入力であることを示しており、“A”及び“B”に対応する制御データから演算された制御データが制御データ名“C”として出力されることを示している。即ち、制御データ名“C”の経路解析により、制御データ名“C”は、制御データ名“A”及び“B”を入力としていることが分かる。
例2では、制御データ名“A”及び“B”が入力であることを示しており、“A”及び“B”に対応する制御データから演算された制御データが制御データ名“C”として出力されることを示している。制御データ名“D”及び“E”が入力であることを示しており、“D”及び“E”に対応する制御データから演算された制御データが制御データ名“F”として出力されることを示している。そして、出力された制御データ名“C”及び“F”を入力として、“C”及び“F”に対応する制御データから演算された制御データが制御データ名“G”として出力されることを示している。
即ち、制御データ名“G”の経路解析により、制御データ名“G”は、制御データ名“C”及び“F”を入力としており、制御データ名“C”は、制御データ名“A”及び“B”を、制御データ名“F”は、制御データ名“D”及び“F”を入力としていることが分かる。
このように、CPU101の制御データ判定手段101aは、記憶部115に記憶されている制御プログラムを読み込み、制御プログラム内で用いられている制御データ名を抽出し、経路解析を行うことによって、制御データの特性を導き出す。
次に、CPU101の制御データ判定手段101aは、ステップS101の経路解析の結果、抽出した制御データ名に対応する制御データが、待機系制御装置1bにおいて外部入力による取得が可能な制御データである場合は、この制御データを転送非対象データと判定する(ステップS103)。
即ち、稼動系制御装置1aから待機系制御装置1bへ制御が切り替わった後に、待機系制御装置1bが、入出力装置2から入出力インタフェース17bを経由して取得できる制御データは、データ転送を行う必要がないので、制御データ判定手段101aは、この条件を満たすこの制御データを転送非対象データと判定する。
次に、CPU101の制御データ判定手段101aは、ステップS101の経路解析の結果、抽出した制御データ名が、制御プログラムの1実行周期の間に一度も数値が代入されない制御データ名である場合は、この制御データ名に対応する制御データを転送非対象データと判定する(ステップS105)。
即ち、ある制御周期で実行されている制御プログラムが1周期分の実行完了した時点で、1度も数値が代入されていない場合は、その変数データは初期値の状態のままであるので、データ転送を行う必要はなく、制御データ判定手段101aは、この条件を満たすこの制御データを転送非対象データと判定する。
次に、CPU101の制御データ判定手段101aは、ステップS101の経路解析の結果、抽出した制御データ名に対応する制御データが、定数データを用いて算出可能である制御データである場合は、この制御データを転送非対象データと判定する(ステップS107)。
即ち、待機系制御装置1bが、定数データからこの制御データを算出可能である場合、データ転送を行う必要はなく、制御データ判定手段101aは、この条件を満たすこの制御データを転送非対象データと判定する。
次に、CPU101の制御データ判定手段101aは、ステップS101の経路解析の結果、抽出した制御データ名に対応する制御データが、待機系制御装置1bにおいて外部入力により取得が可能な制御データを用いて算出可能である制御データである場合は、この制御データを転送非対象データと判定する(ステップS109)。
即ち、待機系制御装置1bが、外部入力により取得可能な制御データからこの制御データを算出可能である場合、データ転送を行う必要はなく、制御データ判定手段101aは、この条件を満たすこの制御データを転送非対象データと判定する。
次に、CPU101の制御データ判定手段101aは、ステップS101の経路解析の結果、抽出した制御データ名に対応する制御データが、定数データ又は待機系制御装置1bにおいて演算に必要な制御データが全て外部入力による制御データである場合は、この制御データを転送非対象データと判定する(ステップS111)。
即ち、待機系制御装置1bが、演算に必要な制御データが全て外部入力による制御データである場合には、データ転送を行う必要はなく、制御データ判定手段101aは、この条件を満たすこの制御データを転送非対象データと判定する。
次に、CPU101の制御データ判定手段101aは、抽出した制御データ名に対応する制御データが、参照される前に値が変更される場合は、この制御データを転送非対象データと判定する(ステップS113)。
即ち、制御プログラム内の制御データが、使用される前に値が書き換えられるので、データ転送を行う必要はなく、制御データ判定手段101aは、この条件を満たすこの制御データを転送非対象データと判定する。
次に、CPU101の制御データ判定手段101aは、ステップS101の経路解析の結果、抽出した制御データ名に対応する制御データが、利用者による外部入力により転送非対象データとして設定されている場合は、この制御データを転送非対象データと判定する(ステップS115)。
次に、稼動系制御装置1aの制御プログラム回路14aに実装された制御データ判定手段14aaが、制御プログラム保守装置3から抽出した制御データ名を受信し、抽出した制御データ名が、実行されなかった制御プログラムにのみ含まれる場合は、この制御データ名に対応する制御データを転送非対象データと判定する(ステップS117)。
即ち、制御データが、実行されなかった制御プログラムにのみ含まれる場合は、この制御データは値が変更されていないので、データ転送を行う必要はなく、稼動系制御装置1aの制御プログラム回路14aに実装された制御データ判定手段14aaは、この条件を満たすこの制御データを転送非対象データと判定する。
そして、ステップS103乃至S117において、制御プログラム保守装置3のCPU101に実装された制御データ判定手段101aが転送対象データと判定した制御データについて、制御プログラム保守装置3のCPU101に実装された制御データ割付手段101bが、制御データメモリ16aにおける転送対象データ記憶領域に記憶されるようアドレスを割り付ける(ステップS119)。
一方、ステップS103乃至S117において、制御データ判定手段101aが、転送非対象データと判定した制御データは、制御データ割付手段101bが、制御データメモリ16aにおける転送非対象データ記憶領域に記憶されるようアドレスを割り付ける(ステップS121)。
なお、本実施形態に係る保守制御装置1では、上述のように、制御プログラム保守装置3のCPU101に実装された制御データ判定手段101aが、ステップS101乃至S115の判断処理を行い、稼動系制御装置1aの制御プログラム回路14aに実装された制御データ判定手段14aaが、ステップS117の判断処置を行い、制御プログラム保守装置3のCPU101に実装された制御データ割付手段101bが、ステップS119及びS121のアドレス割付処理を行う構成としているが、これら全ての処理を稼動系制御装置1aが行う構成としてもよい。
即ち、稼動系制御装置1aの制御プログラム回路14aに実装された制御データ判定手段14aaが、ステップS101乃至S117の判断処理を行い、稼動系制御装置1aの制御プログラム回路14aに実装された制御データ割付手段14abが、ステップS119及びS121のアドレス割付処理を行う構成としてもよい。
図5は、本実施形態に係る保守制御装置4により、転送非対象データ及び転送対象データとが、制御データメモリ16aに分離されて記憶された記憶領域の一例を示す。
図5に示すように、制御プログラム毎に転送非対象データ及び転送対象データとが、分離されて制御データメモリ16aに記憶されている。
このように、転送非対象データ及び転送対象データとが、分離されて制御データメモリ16aに記憶されていることによって、稼動系制御装置1aは、転送対象データのみを待機系制御装置1bへ転送することができる。これにより、稼動系制御装置1aから待機系制御装置1bへのデータ転送量を低減することができ、稼動系制御装置1aの応答遅延を防止することができる。
本実施形態に係る保守制御装置を含む制御システム全体の構成を示したブロック図である。 本実施形態に係る保守制御装置の構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る保守制御装置の処理手順を示すフローチャートである。 制御プログラム内で用いられる制御データ名の経路解析の一例を示した説明図である。 本実施形態に係る保守制御装置により、転送非対象データ及び転送対象データとが、制御データメモリに分離されて記憶された記憶領域の一例を示す。
符号の説明
1…制御システム
1a…稼動系制御装置
1b…待機系の制御装置
2…入出力装置
3…制御プログラム保守装置
4…保守制御装置
11a…CPU
12a,12b…プログラムメモリ
13a,13b…データメモリ
14a,14b…制御プログラム実行回路
14aa…制御データ判定手段
14ab…制御データ割付手段
15a,15b…制御プログラムメモリ
16a,16b…制御データメモリ
17a,17b…入出力インタフェース
18a,18b…通信インタフェース
19a,20a…バス
21a,21b…二重化インタフェース
30…通信回線
101…CPU
101a…制御データ判定手段
101b…制御データ割付手段
115…記憶部
117…入力部
119…表示部
121…通信インタフェース

Claims (7)

  1. 命令語と制御データ名とを含む制御プログラム及び制御データ記憶手段に記憶された制御データに基づいて機器の制御を行い、障害発生時には制御を待機系の制御装置へ切り替えることが可能な制御装置に対してソフトウェア保守を行う保守制御装置であって、
    前記制御プログラムを記憶する記憶部と、
    前記記憶部から制御プログラムを読み込み、読み込んだ制御プログラムから前記制御データ名を抽出し、抽出した制御データ名が、定数データ名及び前記待機系の制御装置が生成可能な一時的変数データ名である場合には、この制御データ名に対応する制御データを転送非対象データと判定し、転送非対象データ以外の制御データを転送対象データと判定する制御データ判定手段と、
    前記制御データ判定手段により判定された転送非対象データ及び転送対象データとが、分離されて前記制御データ記憶手段に記憶されるように記憶領域のアドレスを割り付ける制御データ割付手段と、
    を備えることを特徴とする保守制御装置。
  2. 前記制御データ判定手段は、更に、
    前記抽出した制御データ名に対応する制御データが、前記待機系の制御装置において外部入力により取得が可能である場合は、この制御データを転送非対象データと判定する
    ことを特徴とする請求項1に記載の保守制御装置。
  3. 前記制御データ判定手段は、更に、
    前記抽出した制御データ名が、前記制御プログラムの1実行周期の間に一度も数値が代入されない制御データ名である場合は、この制御データ名に対応する制御データを転送非対象データと判定する
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の保守制御装置。
  4. 前記制御データ判定手段は、更に、
    前記抽出した制御データ名に対応する制御データが、定数データ又は前記待機系の制御装置において外部入力により取得が可能な制御データを用いて算出可能である制御データである場合は、この制御データを転送非対象データと判定する
    ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の保守制御装置。
  5. 前記制御データ判定手段は、更に、
    前記抽出した制御データ名に対応する制御データが、参照される前に値が変更される場合は、この制御データを転送非対象データと判定する
    ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の保守制御装置。
  6. 前記制御データ判定手段は、更に、
    前記抽出した制御データ名に対応する制御データが、利用者による外部入力により転送非対象データとして設定されている場合は、この制御データを転送非対象データと判定する
    ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の保守制御装置。
  7. 前記制御データ判定手段は、更に、
    前記抽出した制御データ名が、実行されなかった前記制御プログラムにのみ含まれる場合は、この制御データ名に対応する制御データを転送非対象データと判定する
    ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の保守制御装置。
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