JP2009294961A - Multiplex input/output module - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multiplex input/output module that can equalize, without equalizing input values, an operating/standby application logic to an operating/standby application which operates asynchronously. <P>SOLUTION: The multiplex input/output module includes an operating application and at least one standby application communicating with a higher-level application while operating mutually asynchronously. The module includes an equalizing means for reporting to the operating application data that assumes a fixed value when a value is determined in the operating application, and overwriting corresponding data with the data. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、互いに非同期で動作して上位アプリケーションと通信する、稼動側アプリケーション及び少なくとも１個の待機側アプリケーションを具備する多重化入出力モジュールに関するものである。   The present invention relates to a multiplexed input / output module including an active application and at least one standby application that operate asynchronously with each other and communicate with an upper application.

プラントの機器を制御する分散型制御システムや安全制御システムでは、アプリケーションが稼動する制御装置の信頼性を確保するための多重化（実用的には二重化）が一般的に採用されている。多重化を実現するためには、多重化された制御装置間でのデータの等値化が必要とされる。   In distributed control systems and safety control systems that control plant equipment, multiplexing (practically redundant) is generally employed to ensure the reliability of the control device on which the application operates. In order to realize multiplexing, it is necessary to equalize data between multiplexed control devices.

特許文献１に記載の多重化制御装置では、二重化された制御装置１０，２０のいずれかが入力装置３０からのデータを入力するに先立って、他の制御装置に入力開始を通知し、他の制御装置が入力装置３０からデータを受信する際に、その通知に応じて同期して受信する、等値化の手法が開示されている。   In the multiplexing control device described in Patent Document 1, before any of the duplicated control devices 10 and 20 inputs data from the input device 30, the other control device is notified of the start of input, An equalization technique is disclosed in which when the control device receives data from the input device 30, the control device receives the data synchronously in response to the notification.

近年、高速処理が要求される安全制御システム等では、高速処理を要求されるアプリケーション部分を上位アプリケーションから独立させ、プラント機器との通信をインターフェースする入出力モジュール内に実装させることにより、シャットダウン出力等の応答性を高める構成が採用されている。本発明は、入出力モジュール内にアプリケーションを具備する、多重化システムにおける入出力モジュール間のデータ等値化の手法を提供するものである。   In recent years, in safety control systems that require high-speed processing, application parts that require high-speed processing are made independent of the host application, and installed in an input / output module that interfaces with plant equipment, so that shutdown output, etc. The structure which improves the responsiveness of is adopted. The present invention provides a method for equalizing data between input / output modules in a multiplexing system having an application in the input / output module.

図５は、従来の二重化入出力モジュールの構成例を示す機能ブロック図である。稼動側の入出力モジュール１０及び待機側の入出力モジュール２０では、稼動側アプリケーション１１及び待機側アプリケーション２１が稼動しており、夫々が上位アプリケーション３０と通信すると共に、稼動側アプリケーション１１がプラント４０の機器を制御する。   FIG. 5 is a functional block diagram showing a configuration example of a conventional duplex input / output module. In the input / output module 10 on the operation side and the input / output module 20 on the standby side, the operation side application 11 and the standby application 21 are operating, and each of them communicates with the upper application 30 and the operation side application 11 Control the equipment.

プラント４０の制御対象の機器４１からの入力値Ｓが、入出力モジュール１０及び入出力モジュール２０に入力される。入力値Ｓは、入出力モジュール１０では、入力処理手段１２及び等値化手段１３を経由して稼動側アプリケーション１１に渡される。同様に、入出力モジュール２０では、入力処理手段２２を及び等値化手段２３を経由して待機側アプリケーション２１に渡される。   An input value S from the control target device 41 of the plant 40 is input to the input / output module 10 and the input / output module 20. The input value S is passed to the operation side application 11 through the input processing means 12 and the equalization means 13 in the input / output module 10. Similarly, the input / output module 20 passes the input processing means 22 and the equalization means 23 to the standby application 21.

等値化手段１３及び２３を設ける理由につき説明する。稼動側アプリケーション１１及び待機側アプリケーション２１は互いに非同期で動作しており、入出力モジュール１０及び入出力モジュール２０に設けられる入力処理手段１２及び２２は、ハードウェア要素を持つために共通の入力値Ｓを受信してもその入力処理値Ｓ１及びＳ２は非同期となる。   The reason why the equalization means 13 and 23 are provided will be described. The operation side application 11 and the standby side application 21 operate asynchronously with each other, and since the input processing means 12 and 22 provided in the input / output module 10 and the input / output module 20 have hardware elements, they share a common input value S. However, the input processing values S1 and S2 are asynchronous.

入力処理値Ｓ１及びＳ２が非同期の場合、夫々のアプリケーション１１及び２１で同じ出力結果が期待できない。例えばアプリケーションの中間結果または出力結果をラッチ出力としていた場合、片側アプリケーションのみでラッチしてしまうことが起こりえる。   When the input processing values S1 and S2 are asynchronous, the same output result cannot be expected in each of the applications 11 and 21. For example, when an intermediate result or an output result of an application is used as a latch output, it may be latched by only one side application.

このため、入出力モジュール１０及び入出力モジュール２０で二重化システムを構成する場合には、入力処理値Ｓ１及びＳ２を等値化して稼動側アプリケーション１１及び待機側アプリケーション２１に渡すための、等値化手段１３及び２３を設ける必要がある。   Therefore, when the input / output module 10 and the input / output module 20 constitute a duplex system, the input processing values S1 and S2 are equalized so as to be equalized and passed to the active application 11 and standby application 21. Means 13 and 23 need to be provided.

稼動側アプリケーション１１の出力は、常時はオンのスイッチ手段１４を介して、待機側アプリケーション２１の出力は、常時はオフのスイッチ手段２４を介して出力値Ｍをプラント４の御対象機器４２に与える。これらスイッチ手段１４及び２４は、入出力モジュール１及び入出力モジュール２に設けられた二重化制御手段１５及び２５でオンオフ制御される。   The output of the operation side application 11 is given to the target device 42 of the plant 4 through the switch means 14 which is always on, and the output of the standby side application 21 is given the output value M via the switch means 24 which is always off. . These switch means 14 and 24 are ON / OFF controlled by duplex control means 15 and 25 provided in the input / output module 1 and the input / output module 2.

入出力モジュール１０及び入出力モジュール２０間の等値化の手法としては、稼動側アプリケーション１１及び待機側アプリケーション２１のアプリケーションロジックの全データを等値化する手法もある。   As a method of equalization between the input / output module 10 and the input / output module 20, there is also a method of equalizing all data of application logic of the active application 11 and the standby application 21.

特開２００７−２７２２８５号公報JP 2007-272285 A

従来手法による多重化入出力モジュールでは次のような問題がある。
（１）高速の応答を確保するためには、入力値の等値化は高速かつ俊敏に実施する必要があり、等値化手段のコストアップにつながる。 The conventional multiplexed input / output module has the following problems.
(1) In order to ensure a high-speed response, it is necessary to perform equalization of input values at high speed and agility, leading to an increase in cost of the equalization means.

（２）アプリケーションロジックの全データを等値化するとなると、パフォーマンスが厳しいため、制御周期等の制約が発生し、制御周期の高速性確保が困難となる。 (2) When all the data of the application logic is equalized, performance is severe, so that restrictions such as a control cycle occur, and it is difficult to ensure high speed of the control cycle.

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、非同期で動作する稼動側／待機側のアプリケーションに対して、入力値を等値化することなしに稼動側／待機側のアプリケーションロジックを等値化できる多重化入出力モジュールの実現を目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and the active / standby application without equalizing the input value to the active / standby application operating asynchronously. The purpose is to realize a multiplexed input / output module that can equalize logic.

このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）互いに非同期で動作して上位アプリケーションと通信する、稼動側アプリケーション及び少なくとも１個の待機側アプリケーションを具備する多重化入出力モジュールにおいて、
前記稼動側アプリケーションにおいて値が確定したときに固定値となるデータを、前記稼動側アプリケーションに通知して、対応するデータに上書きする等値化処理手段を備えることを特徴とする多重化入出力モジュール。 In order to achieve such a subject, the present invention has the following configuration.
(1) In a multiplexed input / output module comprising an active application and at least one standby application that operate asynchronously with each other and communicate with an upper application,
A multiplexed input / output module comprising equalization processing means for notifying the operation side application of data that becomes a fixed value when a value is determined in the operation side application and overwriting the corresponding data .

（２）前記等値化処理手段は、前記上位アプリケーションを経由する通信により前記データの等値化を実行することを特徴とする（１）に記載の多重化入出力モジュール。 (2) The multiplexed input / output module according to (1), wherein the equalization processing means executes equalization of the data by communication via the upper application.

（３）前記等値化処理手段は、前記稼動側アプリケーションと前記待機側アプリケーション間に設けられた通信パスを介し前記データの等値化を実行することを特徴とする（１）に記載の多重化入出力モジュール。 (3) The multiplexing according to (1), wherein the equalization processing means executes equalization of the data via a communication path provided between the active application and the standby application. I / O module.

本発明の構成によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）多重化入出力モジュールにおいて、非同期で動作する稼動側アプリケーションと待機側アプリケーションに対して、入力値の等値化をすることなしに独立して入力が可能である。 According to the configuration of the present invention, the following effects can be expected.
(1) In the multiplexed input / output module, it is possible to input independently to the active-side application and the standby-side application that operate asynchronously without equalizing the input values.

（２）記憶素子データだけを等値化することで、簡易に効率よく多重重化システムが構築でき、等値化の構成が制御周期へ影響することがない。 (2) By equalizing only the memory element data, a multiplex system can be constructed simply and efficiently, and the equalization configuration does not affect the control cycle.

（３）等値化される待機側アプリケーションは、等値化システムを意識することなくロジックを組むことができる。 (3) The standby side application to be equalized can assemble logic without being aware of the equalization system.

以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明を適用した二重化入出力モジュールの一実施形態を示す機能ブロック図である。図５で説明した従来構成と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment of a duplexed input / output module to which the present invention is applied. The same elements as those of the conventional configuration described with reference to FIG.

稼動側アプリケーション１１及び待機側アプリケーション２１内に示す記憶素子１００及び記憶素子２００は、値が確定したときに固定値となるデータを入力して保持する素子一般を総称している。これら記憶素子の具体例としては、タイマ値、レジスタ値、ラッチ情報値、入出力データの保持値等である。   The storage element 100 and the storage element 200 shown in the operation side application 11 and the standby side application 21 are generic names of elements that receive and hold data that becomes a fixed value when the value is determined. Specific examples of these storage elements include timer values, register values, latch information values, input / output data holding values, and the like.

上位アプリケーション３０は、等値化処理手段３００を備え、稼動側アプリケーション１１の記憶素子１００の入力データＤ１を取得し、待機側アプリケーション２１に通知して対応する記憶素子２００の入力データＤ２を上書きして等値化する。   The host application 30 includes an equalization processing unit 300, acquires the input data D1 of the storage element 100 of the active application 11, and notifies the standby application 21 to overwrite the input data D2 of the corresponding storage element 200. To equalize.

等値化処理手段３００は、図１のように上位アプリケーション３０を介して待機側アプリケーションと通信する形態の他、稼動側アプリケーション１１及び待機側アプリケーション２１同士で直接通信を行なう構成でもよい。この場合の通信パスは、アプリケーション実行パスとは独立したものとする。   As shown in FIG. 1, the equalization processing unit 300 may have a configuration in which the active application 11 and the standby application 21 communicate directly with each other in addition to the communication with the standby application via the upper application 30. The communication path in this case is assumed to be independent from the application execution path.

図２は、本発明を適用した二重化入出力モジュールの一実施形態を示す機能ブロック図である。この実施形態では、等値化処理手段３００は、稼動側アプリケーション１１及び待機側アプリケーション２１内のタイマ値１０１及びタイマ値２０１間の等値化を実行している。   FIG. 2 is a functional block diagram showing an embodiment of a duplexed input / output module to which the present invention is applied. In this embodiment, the equalization processing unit 300 executes equalization between the timer value 101 and the timer value 201 in the active application 11 and the standby application 21.

図３は、本発明を適用した二重化入出力モジュールの他の実施形態を示す機能ブロック図である。この実施形態では、等値化処理手段３００は、図２に示したタイマ値に追加して、入力データ１０２及び入力データ２０２間の等値化、並びに、出力データ１０３及び出力データ２０３間の等値化を実行している。   FIG. 3 is a functional block diagram showing another embodiment of a duplexed input / output module to which the present invention is applied. In this embodiment, the equalization processing means 300 is added to the timer value shown in FIG. 2 to equalize between the input data 102 and the input data 202, and between the output data 103 and the output data 203. Performing valuation.

図４は、本発明を適用した多重化入出力モジュールの一実施形態を示す機能ブロック図である。図１に示した待機側の入出力モジュール２０に追加して、待機側の入出力モジュール５０，６０，…を設けて多重化したものである。追加された待機側の入出力モジュールの構成及び動作は、待機側の入出力モジュール２０と同一である。   FIG. 4 is a functional block diagram showing an embodiment of a multiplexed input / output module to which the present invention is applied. In addition to the standby input / output module 20 shown in FIG. 1, standby standby input / output modules 50, 60,... Are provided and multiplexed. The configuration and operation of the added standby input / output module is the same as that of the standby input / output module 20.

本発明の多重化入出力モジュールは、高速応答を要求される安全制御システムの入出力モジュールに有効に適用されるが、一般的な分散型制御システムの入出力モジュールに適用することも可能である。   The multiplexed input / output module of the present invention is effectively applied to an input / output module of a safety control system that requires a high-speed response, but can also be applied to an input / output module of a general distributed control system. .

実施形態では、稼動側アプリケーション１１及び待機側アプリケーション２１が、夫々独立した入出力モジュール１０及び２０内に実装された構成例を示しているが、１個の入出力モジュール内に、稼動側アプリケーション１１及び待機側アプリケーション２１を実装する構成であってもよい。   In the embodiment, a configuration example is shown in which the operation-side application 11 and the standby-side application 21 are mounted in independent input / output modules 10 and 20, respectively, but the operation-side application 11 is included in one input / output module. And the structure which mounts the standby side application 21 may be sufficient.

更に、稼動側アプリケーション１１及び待機側アプリケーション２１が、上位アプリケーション３０と共に上位装置内に一体に実装された構成であってもよい。   Further, the operation-side application 11 and the standby-side application 21 may be integrated with the host application 30 in the host device.

本発明を適用した二重化入出力モジュールの基本構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram showing a basic configuration of a duplexed input / output module to which the present invention is applied. 本発明を適用した二重化入出力モジュールの一実施形態を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram showing one embodiment of a duplexed input / output module to which the present invention is applied. 本発明を適用した二重化入出力モジュールの他の実施形態を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows other embodiment of the duplexed input / output module to which this invention is applied. 本発明を適用した多重化入出力モジュールの一実施形態を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows one Embodiment of the multiplexed input / output module to which this invention is applied. 従来の二重化入出力モジュールの構成例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structural example of the conventional duplex input / output module.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 入出力モジュール（稼動側）
１１ 稼動側アプリケーション
１２ 入力処理手段
１４ スイッチ手段
１５ 二重化制御手段
１００ 記憶素子
２０ 入出力モジュール（稼動側）
２１ 稼動側アプリケーション
２２ 入力処理手段
２４ スイッチ手段
２５ 二重化制御手段
２００ 記憶素子
３０ 上位アプリケーション
３００ 等値化処理手段
４ プラント
４１，４２ 機器 10 I / O module (working side)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Operation side application 12 Input processing means 14 Switch means 15 Duplexing control means 100 Storage element 20 Input / output module (operation side)
21 Operation side application 22 Input processing means 24 Switch means 25 Duplexing control means 200 Storage element 30 Host application 300 Equalization processing means 4 Plant 41, 42 Equipment

Claims (3)

互いに非同期で動作して上位アプリケーションと通信する、稼動側アプリケーション及び少なくとも１個の待機側アプリケーションを具備する多重化入出力モジュールにおいて、
前記稼動側アプリケーションにおいて値が確定したときに固定値となるデータを、前記稼動側アプリケーションに通知して、対応するデータに上書きする等値化処理手段を備えることを特徴とする多重化入出力モジュール。 In a multiplexed input / output module comprising an active application and at least one standby application that operate asynchronously with each other and communicate with an upper application,
A multiplexed input / output module comprising equalization processing means for notifying the operation side application of data that becomes a fixed value when a value is determined in the operation side application and overwriting the corresponding data . 前記等値化処理手段は、前記上位アプリケーションを経由する通信により前記データの等値化を実行することを特徴とする請求項１に記載の多重化入出力モジュール。   The multiplexed input / output module according to claim 1, wherein the equalization processing means executes equalization of the data by communication via the upper application. 前記等値化処理手段は、前記稼動側アプリケーションと前記待機側アプリケーション間に設けられた通信パスを介し前記データの等値化を実行することを特徴とする請求項１に記載の多重化入出力モジュール。   The multiplexed input / output according to claim 1, wherein the equalization processing means executes equalization of the data via a communication path provided between the active application and the standby application. module.
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