JP2010507848A - 自動化システムでオンラインプログラム変更を実行するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、自動化システムでオンラインプログラム変更を実行するための方法であって、現在作動中のユーザプログラムがロードされた自動化システムのＣＰＵに新規プログラム部分をロードして新規ユーザプログラムを用意し、ＣＰＵ過負荷を避けるために、新規ユーザプログラムの全プログラムサイクルの最初の処理の監視後にＣＰＵ過負荷が検知されなかったなら、その後にはじめて新規ユーザプログラムに最終的に切換えることによって、オンラインプログラム変更が行われる方法に関する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、自動化システムでオンラインプログラム変更を実行するための方法に関する。

例えば発電所設備で利用されるプロセス技術的設備は普通、多くの制御および調節システムの複合体から自動化される。これらのシステムは個々の設備領域に所属されている。個々の自動化領域でのこの構造化にもかかわらず相互影響は決して防止することができない。ただ１つの自動化システムの故障が設備全体の故障をもたらすことがある。

例えば適切な冗長性によって十分に防止することのできるハードウェアエラーによって引き起こされる故障の他に、オンラインプログラム変更によって同様に自動化システムの過負荷を生じることがある。

オンラインプログラム変更は、特に運転開始中、または持続的運転時の設備拡張中に、不可欠である。その際、自動化システムのＣＰＵ過負荷のリスクを最小に低減し、同時にＣＰＵ資源を最適に利用することができる。

自動化システムは普通、サイクルベースで作動する。すなわち、ユーザプログラムは異なる高速サイクルに分散して実行される。ところで個々のプログラム部分の実行時間が各サイクル時間を上まわると、ＣＰＵ過負荷が生じる。影響は、不正確な制御特性もしくは実時間特性から自動化システム全体の停止に至るまで及ぶ。

これまで普通、ロード前もしくはロード中のＣＰＵの静的能力のみが点検された。すなわち、新規プログラム部分のメモリ需要がＣＰＵ内のなお利用可能なメモリと比較された。しかし動的能力を点検するには他の措置が必要である。さらに、ＣＰＵ利用率はオフラインで算出することができる。このためユーザプログラムのすべての個別関数（機能）はその動作サイクルを考慮して合計される。さらに、システム負荷、通信負荷等の値が加算され得る。その際、比較的大きな不正確さを生じることがあり、それゆえに、一層大きな予備と、それに伴う僅かなＣＰＵ利用率を計画しなければならない。さらに、手動計算はきわめて時間を要し、誤りを孕んでいる。そのことを避けるために、計算解を付加的に開発し保守しなければならない。例えば、新規ユーザ関数もしくは変更されたユーザ関数について代表的動作時間を確定し、この動作時間を計算ツールに取り込む必要がある。

自動化システムのシステム負荷、通信負荷も、これらの値がユーザにとって普通明白でない多くのパラメータに依存しているので、十分正確には計算することができない。代表的影響量はなかんずく：
−入出力のプロセスイメージの更新、
−周期的アラーム処理、
−通信関数、
−オペレーティングシステム処理である。

、すべての予防的点検が（それが設けられている場合）、肯定的に推移したなら、新規プログラム部分は作動中のＣＰＵにロードされ実行される。その際過度にロードされたユーザプログラムの結果としてＣＰＵ過負荷を生じることは決して排除できない。そのことから次に生じるサイクル時間超過は確かに通知されるが、しかしユーザにとってたいていもはや最終変更を撤回する時間は残っていない。多くの状況においてサイクル時間を繰り返し超過すると自動化システム全体の停止状態が生じる。

本発明の課題は、最悪な場合自動化システム全体の停止をもたらすＣＰＵ過負荷に起因した不正確な制御特性もしくは実時間特性を防止することのできる、自動化システムでオンラインプログラム変更を実行するための方法を明示することである。

この課題は、本発明によれば、自動化システムでオンラインプログラム変更を実行するための方法であって、現在作動中のユーザプログラムがロードされた自動化システムのＣＰＵに、新規ユーザプログラムを用意するために新規プログラム部分がロードされ、ＣＰＵ過負荷を避けるために、新規ユーザプログラムの全プログラムサイクルの最初の処理の監視後にＣＰＵ過負荷が検知されなかったなら、その後にはじめて新規ユーザプログラムに最終的に切換えられることによって、オンラインプログラム変更を行なうようになった方法で解決される。

本発明に係る方法によってオンラインプログラム変更は、万一の過負荷状況がまずまったく発生しないように実現することができる。新規ユーザプログラムの全プログラムサイクルの最初の処理を本発明により監視することによって、新規ユーザプログラムへの最初の暫定的な切換直後に、ＣＰＵの万一の過負荷は適時に検知され、原プログラムバージョンに復帰させることができ、したがってユーザ反応は必要でない。その際この監視は好ましくは自動化装置のオペレーティングシステムによって行われ、監視時間は好ましくは最も遅いサイクルによって、もしくは最低優先度のサイクルによって決定される。

全体として見て、本発明に係る方法によってオンラインプログラム変更時の安定性は著しく高めることができる。さらに、ＣＰＵ資源は最適に利用することができる。

自動化システムの制御／調節されるべきプロセスのユーザプロセス管理を一般にグラフィカルインタフェースを介して可能とするエンジニアリングシステムと自動化システムが通信するシステムにおいて特別有利である本発明に係る方法の実際的な実施形態では、ＣＰＵ過負荷の検知時、原ユーザプログラムへの復帰を信号通知するために否定応答がエンジニアリングシステムに送信される。したがって本発明によれば、自動化システムはＣＰＵ過負荷の検知時に原ユーザプログラムに復帰し、そのことを否定応答でエンジニアリングシステムに信号通知する。こうして本発明によれば従前のプログラムバージョンに復帰することができる。こうしてオンライン変更過程全体が成果なしと評価され、好ましくはユーザに対して適切な反応で伝えられる。その際本発明によれば好ましくは、過負荷の場合にも監視機能が正常に作動することが保障され、これは例えば、十分に高い優先度を監視機能に割り当てることによって実現することができる。

ＣＰＵ過負荷が検知されなかった場合、新規ユーザプログラムへの最終的切換を信号通知し、こうしてオンライン変更過程を成功裏に終了するために、自動化システムと通信するエンジニアリングシステムに自動化システムから肯定応答が送信される。

以下、図面を基に本発明に係る方法が説明される。

自動化システムの動作様式の略図である。 本発明に係る方法の略ブロック図である。

図１は周期的に作動する制御システムもしくは調節システムの態様の自動化システムの動作様式を概略的に示す。このシステムは、固定的な時間フレームの内部に下記区域を有する基本サイクルに基づいている：
−出力の更新／入力の読取り、
−サイクル１のユーザプログラム、
−サイクル２のユーザプログラム部分、
−サイクル３のユーザプログラム部分、
−…、
−サイクルｎのユーザプログラム部分、
−空きサイクル、そして
−オペレーティングシステム部分。

サイクル１のユーザプログラムは毎回完全に通過される。これより高いサイクルのユーザプログラムは極力同じ大きさの複数の部分に分割されており、そのうち各１つが基本サイクルごとに処理される。サイクル２のユーザプログラムは２つの部分から成り、サイクル３のユーザプログラムは４つの部分から成る、等々。ところで、１基本サイクルの全コンポーネントの動作時間の合計がその調整されたサイクル時間よりも大きいとき、過負荷状況を生じることがある。

全固定サイクル内のユーザプログラムの処理後になお利用可能な残りの時間の一部は、より低い優先度で処理される空きサイクル用に使用される。このサイクルも時間監視を受け、オンライン変更時に過負荷監視にやはり一緒に含めねばならない。残りの時間の他の一部はオペレーティングシステムとの通信用のオペレーティングシステム部分を含む。

以下、図２に示すブロック図を基に本発明に係る方法の説明を行う。

自動化システムと通信するエンジニアリングシステムを介してオンライン変更の枠内で新規プログラム部分が自動化システムのＣＰＵにロードされると（図２のステップＳ１参照）、新規プログラム部分のロードによって用意された新規なユーザプログラムへの暫定的な切換がまず行われる（図２のステップＳ２参照）。その際自動化システムは本発明によれば、現在作動中のユーザプログラムの他に新規プログラム部分をロードし、このプログラム部分の実行を用意するが、しかしまだ実行しないように構成されている。暫定的な切換は、新規ユーザプログラムの全プログラムサイクルの最初の処理の監視を行うのに役立つ（図２のステップＳ３参照）。その際、新規ユーザプログラムが作動しており、好ましくは付加的にそれぞれ最初のサイクルが監視される。さらに、監視時間は好ましくは最も遅いサイクルによって、もしくは最低優先度のサイクルによって決定される。監視時間内にタイムアウトが自動化システムのオペレーティングシステムによって検知されなければ、新規ユーザプログラムへの最終的切換が既になされたことをエンジニアリングシステムに信号通知するために肯定応答をエンジニアリングシステムに送信することができる。それに対して、過負荷状況が検知されると自動化システムはまず原ユーザプログラムに復帰し、続いてエンジニアリングシステムに否定応答を転送し、原ユーザプログラムへの復帰をエンジニアリングシステムに信号通知する（図２のステップＳ４参照）。

本発明に係る方法は、プログラム技術的に好ましくはプログラム言語ＳＴＥＰ７で実現し、ＳＰＰＡ−Ｔ３０００ Ｖ２．０型制御システムに一体化することができ、自動化プラットホームとしてＳＩＭＡＴＩＣ Ｓ７型プラットホームを利用することができる。

Claims (3)

1. 自動化システムでオンラインプログラム変更を実行するための方法であって、現在作動中のユーザプログラムがロードされた自動化システムのＣＰＵに、新規ユーザプログラムを用意するために新規プログラム部分がロードされ、ＣＰＵ過負荷を避けるために、新規ユーザプログラムの全プログラムサイクルの最初の処理の監視後にＣＰＵ過負荷が検知されなかったなら、その後にはじめて新規ユーザプログラムに最終的に切換えられることによって、オンラインプログラム変更が行われる方法。
2. ＣＰＵ過負荷が検知されると、自動化システムと通信するエンジニアリングシステムに自動化システムから否定応答が送信され、原ユーザプログラムへの復帰が信号通知される請求項１記載の方法。
3. ＣＰＵ過負荷が検知されなかったなら、自動化システムと通信するエンジニアリングシステムに自動化システムから肯定応答が送信され、新規ユーザプログラムへの最終的切換が信号通知される請求項１記載の方法。

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