JP2010176386A - 制御用コントローラ - Google Patents

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Abstract

【課題】ファイルシステムのデータ変更中に電源断等により中断が発生した際にファイルシステムの破損を防止することを可能とした制御用コントローラの実現を目的とする。
【解決手段】入出力部を介してフィールド機器からのデータを入力し、制御演算したデータを前記フィールド機器に出力すると共に、共有メモリに保持された前記データを読み出し、ファイルシステムドライバを介してフラッシュメモリ上に構築されたファイルシステムに書き出して保存する制御用コントローラにおいて、
前記ファイルシステムドライバを、電源断対応機能を備えるファイルシステムドライバとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、入出力部を介してフィールド機器からのデータを入力し、制御演算したデータを前記フィールド機器に出力すると共に、共有メモリに保持された前記データを読み出し、ファイルシステムドライバを介してフラッシュメモリ上に構築されたファイルシステムに書き出して保存する制御用コントローラに関するものである。
図３は、従来の制御用コントローラの構成例を示す機能ブロック図である。制御用コントローラ１は、プラントのフィールド機器２ａ，２ｂ，…２ｎと通信して所定の制御プログラムに基づく制御を行う。
制御用コントローラ１は、ＣＰＵで動作する制御部３を備えている。制御部３は、入出力部４を介してプラントのフィールド機器２ａ，２ｂ，…２ｎより取得したプロセスデータに対して所定の制御プログラムに基づく演算を実行し、演算結果をプラントのフィールド機器２ａ，２ｂ，…２ｎに入出力部４を介して出力する。
制御用コントローラ１は、共有メモリ５を備える。共有メモリ５には、管理タスク部６で制御されるデータ保持部５１が形成され、ロギング等を目的として、記録が必要なデータが一時的に保持される。
制御用コントローラ１は、ＥＥＰＲＯＭ等で形成されるフラッシュメモリ７を備える。フラッシュメモリ７には、制御部３のＣＰＵを稼動させる制御プログラム７１が実装されると共に、必要なデータを所定期間保持するためのファイルシステム７２が構築されている。
制御用コントローラ１は、ファイルシステム７２にデータを書き込むためのファイルシステムドライバ８を備える。管理タスク部６は、ファイルとして保持すべきデータをデータ保持部５１から読み出してファイルシステムドライバ８に渡たし、ファイルシステム７２にデータを書き込む。
制御用コントローラがファイルシステムを備えるメリットにつき説明する。従来、制御を行うことが主だったコントローラにファイルシステムを適用することで、制御データをコントローラ内に長期蓄積することが可能になった。
従来、これらの機能はネットワークで接続されたSCADAで実現されていたが、これらの機能をコントローラが持つことでSCADAを前提としない自立型のコントローラを実現することができる。
このような機能を搭載した制御用コントローラが有効な環境につき説明する。昨今、エネルギー需要の増大に伴い、これまで投資効果が少ないと見られていた遠隔地に分散する小規模なガス田等の開発が活発に行われるようになってきた。
このような環境では、従来の制御システムを運用するのに十分な電源や通信などのインフラが整っていないため、データを長期に保存できるファイルシステムを搭載した自立型のコントローラが求められる。
このような環境における電源インフラは、太陽電池とバッテリによりコントローラを駆動する等、電源環境が不安定な環境下に対応できるシステムが要求される。このため、制御用コントローラ１は、必要に応じて電源部９を内蔵しており、この電源部９は、外部に設けられた無停電電源装置（ＵＰＳ）１０から給電され、停電等による制御の中断が発生しないような対策が取られている。
特開２００２−３５１５０４号公報
従来の制御用コントローラの構成では、次のような問題がある。
（１）ファイルシステムのデータ変更中に電源断等により中断が発生すると、ファイルシステムが破損することがある。即ち、従来のＦＡＴ等のファイルシステムでは、中断時の動作が考慮されておらず、ファイルの管理情報と、ファイルの実データに不整合が生じる問題がある。不整合が生じると、更新中のファイルだけでなく、ファイルシステム内の他のファイルについてもデータが破損する可能性がある。
（２）従来は、ＵＰＳ等の電源を使い、電源断発生時にファイルデータの変更が生じないように制御用コントローラを正常にシャットダウンさせていた。ファイルシステムが破損した場合には、ファイルシステムのチェックや、バックアップ・復元などメンテナンス作業が必要となる。
（３）ファイルの変更中に電源断等により中断が発生した際に、ファイルシステムが破損する。破損した場合は、データの破損のみならず、ＯＳの重要なファイルが破損してしまった場合に起動できなくなり、交換・メンテナンスが必要となる。
（４）電源断防止のためＵＰＳ等の別途外部装置が必要となるために設備が高価になり、
電源事情の悪い環境でのコストを抑えた簡易計装を目的とした用途に適さない。
本発明の目的は、ファイルシステムのデータ変更中に電源断等により中断が発生した際にファイルシステムの破損を防止することを可能とした制御用コントローラを実現することにある。
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）入出力部を介してフィールド機器からのデータを入力し、制御演算したデータを前記フィールド機器に出力すると共に、共有メモリに保持された前記データを読み出し、ファイルシステムドライバを介してフラッシュメモリ上に構築されたファイルシステムに書き出して保存する制御用コントローラにおいて、
前記ファイルシステムドライバを、電源段対応機能を備えるファイルシステムドライバとしたことを特徴とする制御用コントローラ。
（２）前記電源段対応機能を備えるファイルシステムドライバは、前記ファイルシステムへのデータ書き込み前のデータ領域及びデータ値と、データ書き込み後のデータ領域及びデータ値を二重に持つことを特徴とする（１）に記載の制御用コントローラ。
本発明によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）電源断対応ファイルシステムドライバを制御コントローラに適用することで、電源断による故障のリスクを軽減し、メンテナンス作業を軽減でき、遠隔地、分散用途に耐え得る制御用コントローラとすることができる。
（２）ＵＰＳ等の外部装置を必要としないので、電源事情が悪い環境でも設備を安価に構築することができる。
本発明を適用した制御用コントローラの構成例を示す機能ブロック図である。 電源断対応機能を備えるファイルシステムドライバの動作説明図である。 従来の制御用コントローラの構成例を示す機能ブロック図である。
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明を適用した制御用コントローラの構成例を示す機能ブロック図である。制御用コントローラ１は、プラントのフィールド機器２ａ，２ｂ，…２ｎと通信して所定の制御プログラムに基づく制御を行う。
制御用コントローラ１は、ＣＰＵで動作する制御部３を備えている。制御部３は、入出力部４を介してプラントのフィールド機器２ａ，２ｂ，…２ｎより取得したプロセスデータに対して所定の制御プログラムに基づく演算を実行し、演算結果をプラントのフィールド機器２ａ，２ｂ，…２ｎに入出力部４を介して出力する。
制御用コントローラ１は、共有メモリ５を備える。共有メモリ５には、管理タスク部６で制御されるデータ保持部５１が形成され、ロギング等を目的として、記録が必要なデータが一時的に保持される。
制御用コントローラ１は、ＥＥＰＲＯＭ等で形成されるフラッシュメモリ７を備える。フラッシュメモリ７には、制御部３のＣＰＵを稼動させる制御プログラム７１が実装されると共に、必要なデータを所定期間保持するためのファイルシステム７２が構築されている。
制御用コントローラ１は、ファイルシステム７２にデータを書き込むための電源断対応ファイルシステムドライバ１００を備える。管理タスク部６は、ファイルとして保持すべきデータをデータ保持部５１から読み出してこの電源断対応ファイルシステムドライバ１００に渡たし、ファイルシステム７２にデータを書き込む。
本発明の特徴は、管理タスク部６により共有メモリ５のデータ保持部５１から読み出しにデータを、電源断対応ファイルシステムドライバ１００を介してフラッシュメモリ上に構築されたファイルシステム７２に書き出して保存する構成にある。
図２は、電源断対応機能を備えるファイルシステムドライバの動作説明図である。電源断対応機能を備えるファイルシステムドライバ１００は、ファイルデータの変更時に、（Ａ）に示す変更前の領域Ｘ、データ値Ｘのデータを、（Ｂ）に示す変更後の領域Ｙ、データ値Ｙに変更処理する場合、これらデータを変更前と変更後の二重に保持する。
電源断により変更途中で処理が中断した際に、電源断対応ファイルシステムドライバ１００は、変更前のデータを保持しているので、ファイルシステム７２の内容を容易に元の状態に戻すことが可能である。
このように、電源断対応ファイルシステムドライバを制御コントローラに適用することで、電源断による故障のリスクを軽減し、メンテナンス作業を軽減でき、遠隔地、分散用途に耐え得る制御用コントローラとすることができる。
本発明を適用した制御用コントローラでは、ファイルシステム破損による致命的な影響を回避することが可能である。これにより、ＵＰＳ等の外部装置を必要としないので、電源事情が悪い環境でも設備を安価に構築することができる。
１ 制御用コントローラ
２ａ，２ｂ，…２ｎ フィールド機器
３ 制御部
４ 入出力部
５ 共有メモリ
５１ データ保持部
６ 管理タスク部
７ フラッシュメモリ
７１ 制御プログラム
７２ ファイルシステム
９ 電源部
１００ 電源断対応ファイルシステムドライバ

Claims (2)

  1. 入出力部を介してフィールド機器からのデータを入力し、制御演算したデータを前記フィールド機器に出力すると共に、共有メモリに保持された前記データを読み出し、ファイルシステムドライバを介してフラッシュメモリ上に構築されたファイルシステムに書き出して保存する制御用コントローラにおいて、
    前記ファイルシステムドライバを、電源断対応機能を備えるファイルシステムドライバとしたことを特徴とする制御用コントローラ。
  2. 前記電源断対応機能を備えるファイルシステムドライバは、前記ファイルシステムへのデータ書き込み前のデータ領域及びデータ値と、データ書き込み後のデータ領域及びデータ値を二重に持つことを特徴とする請求項１に記載の制御用コントローラ。
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