JP2012128695A - Input/output duplexing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主にプログラマブルコントローラやネットワーク端末などに用いられる入出力モジュールの二重化技術に関し、同じユニット内でCPUモジュールとバスを共有する入出力モジュールが二重化されたシステム構成における入出力二重化装置に関する。 The present invention relates to an I / O module duplication technology mainly used for a programmable controller, a network terminal, etc., and more particularly to an I / O duplication device in a system configuration in which I / O modules sharing a bus with a CPU module in the same unit are duplicated.
従来の入出力二重化装置は、図19に示すように、アプリケーションを含む装置全体の演算処理を実行するCPUモジュールと、同じ装置内のベースボードのバスを介してCPUモジュールとデータの受け渡しを行い、入力処理や出力処理を実行する入出力モジュールが実装されている。装置の信頼性や稼働率を上げるためにこの入出力モジュールが二重化された構成が採用されている。なお、入出力モジュールとしては、アナログ入力モジュールやデジタル入力モジュールなどのように入力機能のみの場合、アナログ出力モジュールやデジタル出力モジュールなどのように出力機能のみ場合、あるいは両方の機能が実装されている場合がある。 As shown in FIG. 19, the conventional I / O duplex device performs data exchange with the CPU module that executes the arithmetic processing of the entire device including the application and the base module bus in the same device, An input / output module that performs input processing and output processing is implemented. In order to increase the reliability and operating rate of the apparatus, a configuration in which this input / output module is duplicated is adopted. In addition, as an input / output module, only an input function such as an analog input module or a digital input module, or only an output function such as an analog output module or a digital output module, or both functions are mounted. There is a case.
図20は、従来の二重化構成による入出力二重化装置のブロック図である。この図において、従来の入出力二重化装置100は、CPUモジュール2と二以上の入出力モジュール99で構成されている。図20は、アナログ入力モジュールを用いた例であるが、入出力モジュールの機能によって外部I/F部の回路や外部機器との接続方法が異なる。 FIG. 20 is a block diagram of an input / output duplex device having a conventional duplex configuration. In this figure, the conventional input / output duplex device 100 is composed of a CPU module 2 and two or more input / output modules 99. FIG. 20 shows an example in which an analog input module is used, but the connection method with an external I / F circuit or an external device differs depending on the function of the input / output module.
CPUモジュール2と入出力モジュール99は、複数の信号線からなるバス3で接続されている。なお、図示していないが、入出力二重化装置100は、電源モジュールも有しており、電源線またはベースボード上の電源パターンを通して各モジュールに電力を供給している。また、バス3はベースボードを使わず直接コネクタでモジュール間を接続する場合もある。 The CPU module 2 and the input / output module 99 are connected by a bus 3 composed of a plurality of signal lines. Although not shown, the I / O duplex device 100 also has a power supply module, and supplies power to each module through a power supply line or a power supply pattern on the base board. In some cases, the bus 3 connects the modules directly with a connector without using a base board.
各入出力モジュール99は、共有メモリを有しバス3を介してCPUモジュール2との間でデータの受け渡しを行うバスインタフェース(以下、BUSI/F)回路15、入力処理や出力処理などの種々の演算処理を実行するCPU回路11、入力信号や出力信号の変換処理を行う外部I/F部97を備えている。 Each input / output module 99 has a shared memory and a bus interface (hereinafter referred to as BUSI / F) circuit 15 for transferring data to and from the CPU module 2 via the bus 3, various processes such as input processing and output processing. A CPU circuit 11 that performs arithmetic processing and an external I / F unit 97 that performs conversion processing of input signals and output signals are provided.
CPUモジュール2は、バス3と各入出力モジュール10に設けられているBUSI/F回路15を介して、データの受け渡しを行う。このBUSI/F回路15は、図21に示すように、主にデコード回路81と共有メモリ82で構成され、デコード回路81によってCPUモジュール2から出力されるアドレスバスの上位アドレスをデコードし、共有メモリ82の選択信号を生成する。また、アドレスバスの下位側の所定数のアドレス信号、読み出し信号、書き込み信号は、共有メモリ82に接続されている。図21では省略しているが、入出力モジュールのCPU回路11側も同様の信号が共有メモリ82に接続されている。 The CPU module 2 exchanges data via the bus 3 and the BUSI / F circuit 15 provided in each input / output module 10. As shown in FIG. 21, the BUSI / F circuit 15 is mainly composed of a decode circuit 81 and a shared memory 82. The decode circuit 81 decodes the upper address of the address bus output from the CPU module 2, and the shared memory 82 selection signals are generated. A predetermined number of address signals, read signals, and write signals on the lower side of the address bus are connected to the shared memory 82. Although omitted in FIG. 21, the same signal is also connected to the shared memory 82 on the CPU circuit 11 side of the input / output module.
入出力二重化装置100は、上記の構成を有する入出力モジュール99を複数有し、各入出力モジュール99はCPUモジュール2からの指令によって種々のパラメータの設定が行われる。また、稼動側入出力モジュール(以下、「稼動側モジュール」または単に「稼動側」という。)と待機側入出力モジュール(以下、「待機側モジュール」または単に「待機側」という。)は、外部機器9との間で二重化のための配線が施され、運用時はCPUモジュール2からの指令によって稼動/待機の動作モードの設定が行われる。なお、二重化のための配線のしかたは入力機能や出力機能によって異なる。図20は、入力機能の場合の例であるが、出力機能の場合は、出力端にリレー接点を設け、動作モードが稼動の場合は「閉」、動作モードが待機の場合は「開」にするのが一般的である。なお、入力機能の場合でも、必要により入力端に切替スイッチを設けて稼動側モジュールのみに外部機器9からの信号が入力されるように構成することもある。 The input / output duplex device 100 has a plurality of input / output modules 99 having the above-described configuration, and each input / output module 99 is set with various parameters according to commands from the CPU module 2. The operation side input / output module (hereinafter referred to as “operation side module” or simply “operation side”) and the standby side input / output module (hereinafter referred to as “standby side module” or simply “standby side”) are external. Duplex wiring is provided between the device 9 and the operation / standby operation mode is set by a command from the CPU module 2 during operation. Note that the wiring method for duplexing differs depending on the input function and output function. FIG. 20 shows an example in the case of the input function. In the case of the output function, a relay contact is provided at the output end, and when the operation mode is active, it is “closed”, and when the operation mode is standby, it is “open”. It is common to do. Even in the case of an input function, if necessary, a changeover switch may be provided at the input end so that a signal from the external device 9 is input only to the operating side module.
上記の構成を有する入出力モジュール99に対して、CPUモジュール2は、各入出力モジュール99の自己診断結果や、入出力モジュール99との間の診断などによって異常を検知すると、CPUモジュール2から各入出力モジュール99へ稼動/待機切替指令を出力して、稼動側モジュールを切り替えている。 In contrast to the input / output module 99 having the above configuration, when the CPU module 2 detects an abnormality based on a self-diagnosis result of each input / output module 99 or a diagnosis with the input / output module 99, the CPU module 2 An operation / standby switching command is output to the input / output module 99 to switch the operation side module.
このように従来は、CPUモジュール2が入出力モジュール99の二重化制御を行っていたため、その処理負荷が高くなるという問題があった。このため、たとえば特許文献1では、CPUモジュールの負荷を軽減するために、CPUモジュールと入出力モジュールとの間に監視モジュール(データ二重化装置)を設け、この監視モジュールに二重化された入出力モジュールの制御を実行させるシステム及び方法が提案されている。 As described above, conventionally, since the CPU module 2 performs the duplex control of the input / output module 99, there is a problem that the processing load becomes high. For this reason, for example, in Patent Document 1, in order to reduce the load on the CPU module, a monitoring module (data duplication device) is provided between the CPU module and the input / output module. Systems and methods for performing control have been proposed.
しかしながら、特許文献1の技術によれば、CPUモジュールの負荷は軽減されるものの監視モジュールを必要とするため、コストアップの要因になる。 However, according to the technique of Patent Document 1, although the load on the CPU module is reduced, a monitoring module is required, which increases the cost.
本発明は上述のかかる事情に鑑みてなされたものであり、二重化制御のために専用の装置を用いることなく、CPUモジュールの負荷を軽減して、安価で信頼性の高い入出力二重化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and provides a low-cost and highly reliable input / output duplexing device by reducing the load on the CPU module without using a dedicated device for duplexing control. The purpose is to do.
上記の目的を達成するため、本発明に係る入出力二重化装置は、同一ユニット内に実装され、演算処理を実行するCPUモジュールと共有メモリを介してデータの受け渡しを行い、夫々動作モードとして稼動側または待機側として機能する少なくとも一対の入出力モジュールを備えた入出力二重化装置であって、夫々の前記入出力モジュールは、相手側の入出力モジュール(以下、「相手系」という)と接続され、動作モードを送受信する通信手段と、前記通信手段によって受信される相手系の動作モードと、自己側の入出力モジュール(以下、「自系」という)の自己診断結果に基づいて、自系の動作モードを決定し、当該決定した動作モードを前記CPUモジュールへ通知する動作モード調整手段と、前記動作モード調整手段によって決定された動作モードに基づいて、自系が稼動側の場合は、前記CPUモジュールから設定パラメータを入力し、該設定パラメータを用いて入力処理または出力処理を実行させる一方、相手系へ該設定パラメータを送信し、自系が待機側の場合は、相手系から送信されてくる設定パラメータを受信し、当該受信した設定パラメータを用いて入力処理または出力処理を実行させるコマンド送受信手段と、を備え、前記CPUモジュールは、稼動側の入出力モジュールのみに前記設定パラメータを出力することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the redundant input / output apparatus according to the present invention is mounted in the same unit, and exchanges data via a CPU module and a shared memory that execute arithmetic processing, and operates as an operation mode respectively. Or an input / output duplexing device comprising at least a pair of input / output modules functioning as a standby side, each of the input / output modules being connected to a counterpart input / output module (hereinafter referred to as a "partner system"), Based on the communication means for transmitting / receiving the operation mode, the operation mode of the partner system received by the communication means, and the self-diagnosis result of the input / output module (hereinafter referred to as “own system”) on the self side. An operation mode adjustment unit that determines a mode and notifies the CPU module of the determined operation mode, and the operation mode adjustment unit If the own system is the active side based on the operation mode, the setting parameter is input from the CPU module, and the input parameter or the output process is executed using the setting parameter. A command transmission / reception means for receiving the setting parameter transmitted from the partner system and executing the input process or the output process using the received setting parameter when the own system is the standby side, The CPU module outputs the setting parameter only to the input / output module on the operating side.
ここで、「設定パラメータ」とは、入出力モジュールを所定の仕様で動作させるためのパラメータであり、例えばアナログ入出力ではスケール変換値、デジタル出力ではパルス幅、デジタル入力ではフィルタ時間などがある。 Here, the “setting parameter” is a parameter for operating the input / output module with a predetermined specification. For example, there are a scale conversion value for analog input / output, a pulse width for digital output, and a filter time for digital input.
本発明では、各入出力モジュールの備える動作モード調整手段によって、稼動側、待機側を決定し、稼動側/待機側の動作モード情報をCPUモジュールへ通知する。CPUモジュールは、稼動側の入出力モジュールに対してのみ設定パラメータを送信する。これにより、CPUモジュールの負荷を軽減させることができる。 In the present invention, the operation mode adjustment means provided in each input / output module determines the operation side and the standby side, and notifies the CPU module of the operation mode information on the operation side / standby side. The CPU module transmits the setting parameter only to the input / output module on the operating side. Thereby, the load of the CPU module can be reduced.
また、本発明に係る入出力二重化装置の動作モード調整手段は、自系の自己診断結果が正常のときの自系の動作モードの決定において、受信された前記相手系の動作モードが待機側の場合、自系の動作モードを稼動側に仮設定すると共に相手系へ自系が稼動側であることを通知し、この通知に対する相手系からの応答を受信し、この応答に含まれる相手系の動作モードも待機側のとき、前記仮設定を本設定にして自系の動作モードを稼動側に決定し、前記応答に含まれる相手系の動作モードが稼動側のとき、前記仮設定を解除し、自系の動作モードを待機側に決定することを特徴とする。 Further, the operation mode adjusting means of the redundant input / output device according to the present invention is configured to determine the operation mode of the own system when the self-diagnosis result of the own system is normal. In this case, the operation mode of the own system is provisionally set to the active side, and the other system is notified that the own system is the active side, and a response from the other system is received for this notification. When the operation mode is also on the standby side, the temporary setting is set as the main setting to determine the operation mode of the own system as the operation side, and when the operation mode of the partner system included in the response is the operation side, the temporary setting is canceled. The operation mode of the own system is determined on the standby side.
本発明では、動作モードの決定の際に、相手系の動作モードが待機側の場合に直ちに自系が稼動側であると決定するのではなく、まず稼動側として仮設定をする。この仮設定状態のときは、相手系に自系が稼動側であることは通知するが、CPUモジュールへは自系が稼動側であることは通知しない。自系が稼動側として仮設定されている状態のときに、仮設定状態であることの相手側への通知に対する応答として受信した相手形の動作モードが尚も待機側である場合は、仮設定を本設定にして、このときCPUモジュールへ自系が稼動側であると決定したことを通知するのである。 In the present invention, when the operation mode is determined, if the operation mode of the partner system is the standby side, the local system is not immediately determined to be the active side, but is temporarily set as the active side. In this temporary setting state, the partner system is notified that the own system is the operating side, but the CPU module is not notified that the own system is the operating side. If the host system is temporarily set as the active side and the operation mode of the partner type received as a response to the notification to the other side that it is in the temporary setting state is still the standby side, the temporary setting Is set to this setting, and at this time, the CPU module is notified that it is determined that the own system is the operating side.
これにより、特にシステム立ち上がり時の各入出力モジュールの動作モードの決定処理において、相手系と自系の動作モードが競合しても、CPUモジュールへ通知する動作モードが不安定になることはなく、安定したシステム動作を実現することができる。 As a result, especially in the process of determining the operation mode of each input / output module at the time of system startup, even if the operation mode of the partner system and the own system competes, the operation mode notified to the CPU module does not become unstable. Stable system operation can be realized.
特に動作モード調整手段は、自系と相手系が互いに稼動側として動作モードが競合したときに、一旦自系を待機側に移すと共に、動作モードの送信タイミングをずらすことによって、動作モードの調整を迅速かつ確実に実行することができる。 In particular, the operation mode adjustment means adjusts the operation mode by moving the own system to the standby side and shifting the operation mode transmission timing when the operation mode competes between the own system and the partner system as the active side. It can be executed quickly and reliably.
また、本発明に係る入出力二重化装置では、稼動側および待機側の入出力モジュールが夫々備える共有メモリのCPUモジュール側は同一のアドレス空間が割り付けられており、夫々の前記入出力モジュールは、稼動側のときにのみ前記CPUモジュールの当該共有メモリへのアクセスを許可することを特徴とする。 Further, in the input / output duplex device according to the present invention, the same address space is allocated on the CPU module side of the shared memory provided in the input / output modules on the operating side and the standby side, and each of the input / output modules is operated. The access to the shared memory of the CPU module is permitted only on the side.
これにより、CPUモジュールのメモリ空間を節約することができ、ユニットへ実装可能な入出力モジュール数を増やしたり、安価なCPUの採用を可能にするなど、コストパフォーマンスの高い入出力二重化装置を実現することができる。 As a result, the memory space of the CPU module can be saved, the number of input / output modules that can be mounted on the unit is increased, and an inexpensive CPU can be used, thereby realizing a highly cost-effective input / output duplexing device. be able to.
なお、CPUモジュールは、稼動側を待機側に切り替えるための稼動/待機切替信号を稼動側の入出力モジュールへ送信し、稼動側の入出力モジュールは、前記稼動/待機切替信号を受信して、自系を待機側へ切り替えることにより、相手系を稼動側へ移行させることにより、動作モードの切替を行う。これにより、CPUモジュールは、二重化処理の負担を軽減することができる。 The CPU module transmits an operation / standby switching signal for switching the operation side to the standby side to the input / output module on the operation side, and the input / output module on the operation side receives the operation / standby switching signal, By switching the own system to the standby side, the operation mode is switched by shifting the partner system to the active side. Thereby, the CPU module can reduce the burden of duplex processing.
さらに、本発明に係る入出力二重化装置は、入出力モジュールとしてアナログ入力モジュールを用いる入出力二重化装置であって、稼動側アナログ入力モジュールは、入力されるアナログ値の範囲とデジタル値の範囲の対応関係を示す理論調整スケール値を登録する稼動側基本情報登録手段と、該稼動側アナログ入力モジュールのA/D変換誤差を修正するための稼動側校正値および外部機器から出力されるアナログ信号のA/D変換値をそれぞれ入力する稼動側計測値入力手段と、前記外部機器の特性に合わせるための機器調整値を保持する稼動側記憶手段と、前記機器調整値と前記理論調整スケール値と前記稼動側校正値とを用いて待機側アナログ入力モジュールのA/D変換値の修正に使用する補正値を演算し、この補正値を周期的に前記待機側アナログ入力モジュールへ送信する補正値送信手段と、前記稼動側計測値入力手段によって入力されたアナログ信号のA/D変換値を前記稼動側記憶手段に保持されている機器調整値によって修正したA/D変換値を出力する出力値算出手段と、を備え、前記待機側アナログ入力モジュールは、入力されるアナログ値の範囲とデジタル値の範囲の対応関係を示す理論調整スケール値を登録する待機側基本情報登録手段と、該待機側アナログ入力モジュールのA/D変換誤差を修正するための待機側校正値および前記外部機器から出力されるアナログ信号のA/D変換値をそれぞれ入力する待機側計測値入力手段と、前記補正値送信手段によって送信された補正値を受信し、この補正値と前記理論調整スケール値と前記待機側校正値とを用いて待機側の機器調整値を演算して待機側記憶手段に保存する演算保存手段と、を備え、前記待機側アナログ入力モジュールは、所定の期間、前記補正値送信手段から補正値を受信しないことにより、稼動側アナログ入力モジュールとして動作することを特徴とする。 Furthermore, the input / output duplexing device according to the present invention is an input / output duplexing device using an analog input module as an input / output module, and the operation side analog input module corresponds to the input analog value range and the digital value range. Operation side basic information registration means for registering the theoretical adjustment scale value indicating the relationship, operation side calibration value for correcting the A / D conversion error of the operation side analog input module, and analog signal A output from the external device Operating-side measured value input means for inputting each / D conversion value, operating-side storage means for holding equipment adjustment values for matching the characteristics of the external equipment, the equipment adjustment values, the theoretical adjustment scale values, and the operation The correction value used to correct the A / D conversion value of the standby side analog input module is calculated using the calibration value on the standby side, and this correction value is periodically calculated. The correction value transmitting means for transmitting to the standby side analog input module and the A / D conversion value of the analog signal input by the operating side measured value input means are corrected by the device adjustment value held in the operating side storage means. Output value calculating means for outputting the converted A / D conversion value, and the standby side analog input module registers a theoretical adjustment scale value indicating a correspondence relationship between the range of the input analog value and the range of the digital value Standby side basic information registration means, standby side calibration value for correcting an A / D conversion error of the standby side analog input module, and standby state for inputting an A / D conversion value of an analog signal output from the external device, respectively Side correction value input means and the correction value transmitted by the correction value transmission means, the correction value, the theoretical adjustment scale value, and the standby side calibration value And a calculation storage unit that calculates a device adjustment value on the standby side using the and stores it in the storage unit on the standby side, and the standby side analog input module receives the correction value from the correction value transmission unit for a predetermined period of time. By not doing so, it operates as an operating side analog input module.
ここで、「所定の期間」とは、補正値の送信周期をもとに予め設定される値であり、プログラマブルコントローラの制御周期(データリフレッシュ周期)に影響を与えない程度の期間をいう。例えば、制御周期を10mSとしたプログラマブルコントローラシステムに適用する場合は、所定の期間は10mS以下の値に設定し、送信周期はこの設定値の数分の1程度にするのが好ましい。 Here, the “predetermined period” is a value set in advance based on the transmission period of the correction value, and refers to a period that does not affect the control period (data refresh period) of the programmable controller. For example, when applied to a programmable controller system with a control period of 10 mS, it is preferable that the predetermined period is set to a value of 10 mS or less and the transmission period is set to about a fraction of the set value.
本発明では、稼動側アナログ入力モジュールは、現地で機器調整値を入力して自モジュールの記憶部に保存する一方で、この機器調整値を用いて補正値を演算し、当該補正値を待機側アナログ入力モジュールへ送信する。待機側アナログ入力モジュールでは、受信した補正値を用いて、当該アナログ入力モジュールとしての機器調整値を算出して自モジュールの記憶部に保存しておく。そして、所定の期間補正値が受信されないことにより稼動側入力モジュールの異常を検知して、自モジュールが稼動側アナログ入力モジュールとして動作する。このとき、自モジュールの記憶部に保存されている機器調整値を用いて、入力したA/D変換値の修正を行うので、待機側アナログ入力モジュールとしては外部機器の特性に合わせるための機器調整値の入力は不要になる。また、故障したアナログ入力モジュールの交換時には、交換され待機側として立ち上がったアナログ入力モジュールは新たに稼動側になったアナログ入力モジュールから自動的に補正値を受信することになるので、交換するアナログ入力モジュールについても外部機器の特性に合わせるための機器調整が不要になる。このため稼働率が向上する。 In the present invention, the operating-side analog input module inputs the device adjustment value on the site and stores it in the storage unit of the module, while calculating the correction value using the device adjustment value, and sets the correction value to the standby side. Send to analog input module. The standby-side analog input module calculates the device adjustment value as the analog input module using the received correction value and stores it in the storage unit of the own module. Then, when the correction value for the predetermined period is not received, an abnormality of the operating side input module is detected, and the own module operates as the operating side analog input module. At this time, since the input A / D conversion value is corrected using the device adjustment value stored in the storage unit of the own module, the standby-side analog input module adjusts the device to match the characteristics of the external device. It is not necessary to enter a value. In addition, when replacing a faulty analog input module, the analog input module that was replaced and started up as a standby side will automatically receive correction values from the analog input module that is newly on the active side. Module adjustment is not required to match the characteristics of external devices. For this reason, an operation rate improves.
また、本発明に係る入出力二重化方法は、稼動側と待機側からなりアナログ値をデジタル値に変換して入力するアナログ入力モジュールを二重化して用いる方法であって、入力するアナログ値の範囲とデジタル値の範囲の対応関係(63)を稼動側と待機側の両方に共通の設定値として設定し、稼動側と待機側のそれぞれでA/D変換誤差を修正するための校正値(64)を入力し、該校正値と前記対応関係(63)から調整用スケール変換データを計算し、稼動側において、外部機器(9)の特性に合わせるための機器調整値(65)を入力し、入力した機器調整値(65)と校正値(64)との差を稼動側の調整用スケール変換データによってスケール変換して下限値および上限値による補正値(68)を算出すると共に該補正値を待機側へ送信し、待機側において、受信した補正値と待機側の調整用スケール変換データを用いて、待機側の機器調整値(65)を計算し、稼動側と待機側の少なくともいずれか一方において、入力した計測値を夫々が保持する機器調整値(65)を用いて修正することを特徴とする。 Also, the input / output duplex method according to the present invention is a method of duplexing and using an analog input module for converting and inputting an analog value into a digital value consisting of an active side and a standby side, and a range of analog values to be input Calibration value (64) for setting the correspondence relationship (63) of the digital value range as a set value common to both the active side and the standby side and correcting the A / D conversion error on each of the active side and the standby side And the scale conversion data for adjustment is calculated from the calibration value and the correspondence (63), and on the operating side, the device adjustment value (65) for matching the characteristics of the external device (9) is input and input. The difference between the adjusted device adjustment value (65) and the calibration value (64) is converted by the scale conversion data for adjustment on the operating side to calculate the correction value (68) based on the lower limit value and the upper limit value, and the correction value is waited. The standby side device adjustment value (65) is calculated using the received correction value and standby side adjustment scale conversion data, and at least one of the active side and the standby side, The input measurement value is corrected using the device adjustment value (65) held by each.
本発明によれば、稼動側において、現地調整により機器調整値を求め、これを用いて補正値を算出し、この補正値を待機側へ送信し、待機側モジュールではこの補正値を用いて自モジュール用の機器調整値を計算するようにしたので、システム立ち上げ時は、稼動側モジュールのみ現地調整を行えば良く、また、片方のアナログ入力モジュールが故障した場合には、他方のアナログ入力モジュールが稼動側となり、待機側として実装される交換品に対して、当該補正値を転送するので、交換作業時の現地調整は不要となる。 According to the present invention, on the operation side, the device adjustment value is obtained by on-site adjustment, the correction value is calculated using this, and the correction value is transmitted to the standby side. Since the device adjustment value for the module is calculated, when the system is started up, it is only necessary to perform on-site adjustment only for the operating side module. If one analog input module fails, the other analog input module Since the correction value is transferred to the replacement product mounted as the standby side on the operating side, no on-site adjustment at the time of replacement work is required.
また、本発明に係るアナログ入力モジュール(10)は、稼動側か或いは待機側かの動作モードが設定可能なアナログ入力モジュールであって、動作モードの初期値(61)、入力するアナログ値の範囲とデジタル値の範囲の対応関係を示す理論調整スケール値(63)を登録する基本情報登録手段(42)と、A/D変換誤差を修正するための校正値(64)および外部機器(9)から出力されるアナログ信号のA/D変換値(66)を入力する計測値入力手段(43)と、動作モードが稼動側のときに、外部機器(9)の特性に合わせるための機器調整値(65)を入力し、当該入力した機器調整値(65)と理論調整スケール値(63)と校正値(64)とを用いて補正値(68)を演算し、当該演算した補正値を送信する手段(調整値変換手段44,補正値算出手段45,補正値送信手段47)と、動作モードが待機側のときに、稼動側から送られてくる補正値(68)を受信し、当該受信した補正値(68)と理論調整スケール値(63)と校正値(64)とを用いて機器調整値を演算する手段(補正値受信手段48,機器補正値変換手段50,機器調整値算出手段51)と、計測値入力手段(43)によって入力されたA/D変換値(66)を機器調整値(65)によって修正する出力値算出手段(46)と、を備えたことを特徴とする。 The analog input module (10) according to the present invention is an analog input module in which the operation mode of the operation side or the standby side can be set. The operation mode initial value (61), the range of analog values to be input Basic information registration means (42) for registering the theoretical adjustment scale value (63) indicating the correspondence between the range of the digital value and the calibration value (64) for correcting the A / D conversion error and the external device (9) Measurement value input means (43) for inputting an A / D conversion value (66) of an analog signal output from the device, and a device adjustment value for adjusting to the characteristics of the external device (9) when the operation mode is the operation side (65) is input, the correction value (68) is calculated using the input device adjustment value (65), theoretical adjustment scale value (63), and calibration value (64), and the calculated correction value is transmitted. Means (adjustment When the operation mode is the standby side, the conversion unit 44, the correction value calculation unit 45, the correction value transmission unit 47) receives the correction value (68) sent from the operation side, and receives the received correction value (68 ), The theoretical adjustment scale value (63) and the calibration value (64) to calculate the device adjustment value (correction value receiving means 48, device correction value conversion means 50, device adjustment value calculation means 51), measurement Output value calculation means (46) for correcting the A / D conversion value (66) input by the value input means (43) with the device adjustment value (65).
本発明では、動作モードが稼動側のときは、入力した機器調整値と理論調整スケール値と校正値とを用いて補正値を算出して送信し、動作モードが待機側のときは、稼動側から送られてくる補正値を受信し、当該受信した補正値を用いて機器調整値を演算する。そして、計測値入力手段によって入力されたA/D変換値を機器調整値によって修正する。 In the present invention, when the operation mode is the operation side, a correction value is calculated and transmitted using the input device adjustment value, theoretical adjustment scale value, and calibration value. When the operation mode is the standby side, the operation side The correction value sent from is received, and the device adjustment value is calculated using the received correction value. Then, the A / D conversion value input by the measurement value input means is corrected with the device adjustment value.
好ましくは、出力値算出手段(46)は、入力するアナログ値の範囲とデジタル値の範囲のアプリケーションプログラムへ渡すデジタル値の範囲の対応関係を示すユーザ要求スケール値によって、前記修正したA/D変換値をさらにスケール変換するようにすると良い。 Preferably, the output value calculation means (46) uses the corrected A / D conversion according to a user requested scale value indicating a correspondence relationship between an input analog value range and a digital value range to be passed to an application program. It is better to further scale the value.
本発明に係るアナログ入力モジュール(10)は、さらに、動作モードが稼動側のときは、補正値(68)を周期的に待機側へ送信する一方、待機側からの該補正値の送信に対する応答の有無によって待機側の異常の有無を判定し、動作モードが待機側のときは、補正値の受信に対して応答する一方、補正値が周期的に送られてくるか否かによって稼動側の異常の有無の判定を行う稼動/待機判定手段(52)を備えたことを特徴とする。 The analog input module (10) according to the present invention further transmits the correction value (68) to the standby side periodically when the operation mode is the operation side, while responding to the transmission of the correction value from the standby side. Whether or not there is an abnormality on the standby side is determined based on whether or not there is an abnormality, and when the operation mode is the standby side, it responds to the reception of the correction value, while the operation side determines whether or not the correction value is sent periodically. An operation / standby determination means (52) for determining whether there is an abnormality is provided.
本発明では、補正値を周期的に送信することにより、アナログ入力モジュールを活線状態で差替えても自動的に待機側へ補正値が転送されるので、システム停止やリセットの必要がなく稼働率が向上する。 In the present invention, by periodically transmitting the correction value, the correction value is automatically transferred to the standby side even if the analog input module is replaced in the hot line state, so there is no need to stop or reset the system. Will improve.
本発明によれば、二重化を構成する入出力モジュール間で稼動/待機の動作モードの調整を実行し、アプリケーション層を介さずに補正値などの設定パラメータの転送を実行するので、CPUモジュールは二重化制御や待機側に対する処理をする必要がなくなりCPU負荷を軽減することができる。 According to the present invention, the CPU module is duplicated because adjustment of the operation mode of operation / standby is performed between the input / output modules constituting the duplication, and the transfer of the setting parameters such as the correction value is performed without going through the application layer. It is not necessary to perform control or processing for the standby side, and the CPU load can be reduced.
さらに、入出力モジュールの動作モードの判定結果により、稼動側の入出力モジュールのみがCPUモジュールからのアクセスを可能にすることによって、CPUモジュールのメモリ空間を節約することができる。 Furthermore, the memory space of the CPU module can be saved by allowing only the input / output module on the operating side to access from the CPU module based on the determination result of the operation mode of the input / output module.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。なお、同じ構成には同一符号を付している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure.
図1は、本発明の第1の実施の形態による入出力二重化装置1の機能ブロック図である。図20に示した従来のハードウェア構成との主な違いは、二重化構成による稼動側と待機側の入出力モジュール間のシリアル通信を行う通信部96を設け、通信ケーブル5で稼動側と待機側を接続したことである。この通信部96は、データを送信回路21、データを受信する受信回路22、および、信号を絶縁する絶縁回路23から構成されている。 FIG. 1 is a functional block diagram of an input / output duplexing apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention. The main difference from the conventional hardware configuration shown in FIG. 20 is that a communication unit 96 is provided for serial communication between the input and output modules on the operation side and the standby side in a duplex configuration, and the operation side and the standby side are connected by the communication cable 5 Is connected. The communication unit 96 includes a data transmission circuit 21, a data reception circuit 22 that receives data, and an insulation circuit 23 that insulates signals.
この入出力二重化装置1において、各入出力モジュール10は、二重化されたモジュール間で一定のデータを受け渡すことによって、自系が稼動側になるべきか、待機側になるべきかの判定を行うものである。 In this input / output duplex device 1, each input / output module 10 determines whether the own system should be the active side or the standby side by passing certain data between the duplexed modules. Is.
図2は、本実施の形態による入出力二重化装置1のモジュール実装図である。
この図において、入出力二重化装置1は、CPUモジュール2と、稼動系または待機系として動作する一対(ペア)の入出力モジュール10が複数ペア実装されている。
FIG. 2 is a module mounting diagram of the redundant input / output apparatus 1 according to the present embodiment.
In this figure, the input / output duplexing device 1 is mounted with a plurality of pairs of a CPU module 2 and a pair of input / output modules 10 operating as an active system or a standby system.
CPUモジュール2および各入出力モジュール10は、ユニットに実装され、各モジュールのコネクタを介してベースボードのバス3と接続する。このバス3は、アドレスバス、データバスの他、読み出し信号、書き込み信号などのコントロールバスで構成されている。 The CPU module 2 and each input / output module 10 are mounted on the unit and connected to the bus 3 of the base board via the connectors of each module. The bus 3 includes an address bus, a data bus, and a control bus for reading signals, writing signals, and the like.
図3は、本実施の形態による入出力モジュール10のCPU回路11の機能ブロック図である。この図において、CPU回路11は、プログラムのストール監視やメモリチェックなどを行う自己診断手段71、CPUモジュール2との間でデータの受け渡し処理を行うCPUI/F手段41、相手系との間で稼動/待機の動作モードを調整する動作モード調整手段72、二重化構成において相手系の健全性確認その他の設定パラメータの受け渡しを行い相手系が正常か異常かの判定結果を出力するコマンド送受信手段49を有している。 FIG. 3 is a functional block diagram of the CPU circuit 11 of the input / output module 10 according to the present embodiment. In this figure, a CPU circuit 11 operates between a self-diagnosis unit 71 that performs program stall monitoring, memory check, etc., a CPU I / F unit 41 that performs data transfer processing with the CPU module 2, and a counterpart system. Operation mode adjustment means 72 for adjusting the standby operation mode, and command transmission / reception means 49 for transmitting the other party's soundness confirmation and other setting parameters in the duplex configuration and outputting the determination result of whether the other system is normal or abnormal. is doing.
自己診断手段71は、電源投入時やシステムリセット時、その後周期的に診断処理を実行し、その診断結果を動作モード調整手段72に渡す。 The self-diagnosis unit 71 periodically executes a diagnosis process after power-on or system reset, and passes the diagnosis result to the operation mode adjustment unit 72.
コマンド送受信手段49のいわゆる相手系診断処理は、通信部96を介して定期的に診断チェック用データが送信されてくるか否かを判定し、一定時間データが送られてこない場合は相手系異常として判定し、その判定結果を動作モード調整手段72に渡す。なお、診断チェック用データとして設定パラメータを兼用してもよい。 The so-called partner system diagnosis process of the command transmission / reception means 49 determines whether or not diagnostic check data is periodically transmitted via the communication unit 96. If no data is transmitted for a certain period of time, the partner system abnormality is detected. And the determination result is passed to the operation mode adjustment means 72. Note that the setting parameter may also be used as diagnostic check data.
<CPUモジュールのメモリマップ>
CPUモジュール2のメモリマップを図4に示す。
各入出モジュール10の共有メモリ82には、CPUモジュール2のメモリ空間が割り付けられ、入出力モジュールの実装されるスロットごとに異なるアドレス範囲が割り当てられている。なお、入出力モジュールにアドレス範囲を設定するスイッチを設けて、入出力モジュールごとにメモリ空間の割付を行うようにしてもよいが、本実施の形態ではスロットごとに異なるアドレス範囲が割り付けられる場合について説明する。
<CPU module memory map>
A memory map of the CPU module 2 is shown in FIG.
The memory space of the CPU module 2 is allocated to the shared memory 82 of each input / output module 10, and a different address range is allocated to each slot in which the input / output module is mounted. Note that a switch for setting an address range may be provided in the input / output module so that the memory space is allocated for each input / output module. However, in this embodiment, a different address range is allocated for each slot. explain.
CPUモジュール2の動作の概要は、入出力モジュール10から入力される正常か異常かのステータス情報、稼動か待機かの動作モード情報を取り込み、設定パラメータと稼動/待機切替指令を入出力モジュールに出力する。入出力データの内容は、入出力モジュールの種類によって異なる。たとえば、アナログ入力モジュールならば、同モジュールから渡されるA/D変換値を入力することとなり、アナログ出力モジュールならば、同モジュールへ渡す出力指令値を出力することになる。 As an overview of the operation of the CPU module 2, the normal / abnormal status information input from the input / output module 10 and the operation mode information of operation / standby are taken in, and the setting parameter and the operation / standby switching command are output to the input / output module. To do. The content of input / output data varies depending on the type of input / output module. For example, in the case of an analog input module, an A / D conversion value passed from the module is input, and in the case of an analog output module, an output command value passed to the module is output.
入出力モジュール10のステータス情報や動作モードは、入出力モジュール10のCPU回路11によって共有メモリ82に書き込まれる。そして、CPUモジュールが共有メモリ82からそのデータを読み出す。設定パラメータや稼動/待機切替指令は、CPUモジュール2から共有メモリ82に書き込まれ、入出力モジュール10のCPU回路11がそのデータを読み取って、所定の動作を実行する。 The status information and operation mode of the input / output module 10 are written into the shared memory 82 by the CPU circuit 11 of the input / output module 10. Then, the CPU module reads the data from the shared memory 82. The setting parameter and the operation / standby switching command are written from the CPU module 2 to the shared memory 82, and the CPU circuit 11 of the input / output module 10 reads the data and executes a predetermined operation.
また、共有メモリ82を介して、CPUモジュール2と入出力モジュール10のCPU回路11との間で入出力データの受け渡しが行われる。 In addition, input / output data is exchanged between the CPU module 2 and the CPU circuit 11 of the input / output module 10 via the shared memory 82.
図4は、一つのペアの入出力モジュールに対するメモリ空間を示しているが、複数ペアの入出力モジュールが実装される場合は、夫々の入出力モジュール10に対して異なるメモリ空間が割り付けられる。
次に、本実施の形態による入出力二重化装置1の動作を説明する。
FIG. 4 shows a memory space for one pair of input / output modules, but when a plurality of pairs of input / output modules are mounted, different memory spaces are allocated to the respective input / output modules 10.
Next, the operation of the duplex input / output device 1 according to this embodiment will be described.
<装置の初期化処理>
電源ON時に、CPUモジュール2は、各入出力モジュール10について、共有メモリ82の全領域を初期化する。たとえば、領域内の動作モード(稼動/待機情報)については、稼動でも待機でもないデータを初期値として設定する。また、ステータス領域についても、正常、異常時のコードとは異なる初期値を設定する。これにより、CPUモジュール2は、起動後一定時間、初期値が変化しなかった場合は、入出力モジュール10が正常に動作をしていないことを検知することができる。
<Device initialization processing>
When the power is turned on, the CPU module 2 initializes the entire area of the shared memory 82 for each input / output module 10. For example, for the operation mode (operation / standby information) in the area, data that is neither active nor standby is set as an initial value. Also for the status area, initial values different from the normal and abnormal codes are set. Thereby, the CPU module 2 can detect that the input / output module 10 is not operating normally when the initial value does not change for a certain period of time after activation.
CPUモジュール2は、この初期化処理後に各入出力モジュール10のCPU回路11に対して割込み信号等によって共有メモリ82の書き込み許可の通知をする。 After this initialization process, the CPU module 2 notifies the CPU circuit 11 of each input / output module 10 of permission to write to the shared memory 82 by an interrupt signal or the like.
<動作モード調整処理>
次に、図5を用いて入出力モジュール10の動作モード調整手段72の処理手順を説明する。動作モード調整手段72は、電源ONやシステムリセットにより起動されると、自己診断手段71の診断結果から異常の有無を判定し(S201,S202)、異常がある場合は(S202で「NO」)、共有メモリ上のステータス情報格納領域に異常内容に対応するエラーコードを書き込む(S203)。その後、動作モード調整手段72は、自系の動作モードを待機モードに設定する(S204)。具体的には、共有メモリ上の動作モード格納領域に「待機」を書き込む。そして、通信部96を介して、自系が待機モードであることを相手系に通知する(S205)。その後、動作モード管理テーブル73の仮設定フラグをリセットして、ステップS201に戻って以降の処理を繰り返す(S206)。
<Operation mode adjustment processing>
Next, the processing procedure of the operation mode adjusting means 72 of the input / output module 10 will be described with reference to FIG. When the operation mode adjustment unit 72 is activated by turning on the power or resetting the system, the operation mode adjustment unit 72 determines whether or not there is an abnormality from the diagnosis result of the self-diagnosis unit 71 (S201, S202). Then, an error code corresponding to the abnormal content is written in the status information storage area on the shared memory (S203). Thereafter, the operation mode adjustment means 72 sets its own operation mode to the standby mode (S204). Specifically, “standby” is written in the operation mode storage area on the shared memory. Then, the partner system is notified via the communication unit 96 that the own system is in the standby mode (S205). Thereafter, the temporary setting flag in the operation mode management table 73 is reset, the process returns to step S201, and the subsequent processing is repeated (S206).
ここで、図6に動作モード管理テーブル73の例を示す。稼動モードの本設定(以下、単に「本設定」という。)、稼動モードの仮設定(以下、単に「仮設定」という。)、および待機モードの各項目ごとにフラグが設定可能になっている。後述する処理により、それぞれ動作モードに対応するフラグが設定される。 Here, FIG. 6 shows an example of the operation mode management table 73. Flags can be set for each item of operation mode main setting (hereinafter simply referred to as “main setting”), operation mode temporary setting (hereinafter simply referred to as “temporary setting”), and standby mode. . A flag corresponding to each operation mode is set by processing to be described later.
図5に戻り、動作モード調整手段72は、ステップS202でNOの場合は、共有メモリ82のステータス情報格納領域に「正常」を書き込む(S207)。次に、コマンド送受信手段49を介して受け取った相手系の動作モードから、相手系が稼動モードの場合は(S208で「YES」)、さらに、コマンド送受信手段49の出力結果から相手系が正常かどうかを判定し(S209)、正常の場合は、自系の動作モードを待機モードに設定する(S210)。なお、ステップS208の判定処理で用いる相手系の動作モードは、相手系から周期的に送られてくる動作モードのうち最新の動作モードを用いるものとする。 Returning to FIG. 5, the operation mode adjustment means 72 writes “normal” in the status information storage area of the shared memory 82 if NO in step S202 (S207). Next, from the operation mode of the counterpart system received via the command transmission / reception means 49, if the counterpart system is in the operation mode (“YES” in S208), whether the counterpart system is normal from the output result of the command transmission / reception means 49 If it is normal, the operation mode of the own system is set to the standby mode (S210). Note that the operation mode of the counterpart system used in the determination process in step S208 is the latest operation mode among the operation modes periodically sent from the counterpart system.
ステップS210の後、コマンド送受信手段49を介して自系が待機モードであることを相手系に通知して(S211)、動作モード管理テーブル73の仮設定フラグをリセットする(S212)。その後、乱数を発生させ、乱数で定まる一定時間スリープした後(S213)、ステップS201に戻って以降の処理を繰り返す。なお、乱数の例としては、0〜9までの数字をランダムに選択し、その数字に所定時間(たとえば1mS)を掛け合わせた時間分だけスリープさせるものである。この所定時間は、動作モード調整手段72の一回の処理時間と同程度であるのが好ましい。 After step S210, the partner system is notified via the command transmission / reception means 49 that the own system is in the standby mode (S211), and the temporary setting flag in the operation mode management table 73 is reset (S212). Thereafter, a random number is generated, and after sleeping for a fixed time determined by the random number (S213), the process returns to step S201 and the subsequent processing is repeated. As an example of random numbers, numbers from 0 to 9 are selected at random, and the number of times is multiplied by a predetermined time (for example, 1 mS) to sleep. This predetermined time is preferably about the same as a single processing time of the operation mode adjusting means 72.
ステップS208で「NO」、即ち相手系が待機モードか、或いは動作モードの通知がない場合、およびステップS209で相手系が正常でない場合は、次に自系が稼動モードか否かを判定する(S214)。なお、動作モード管理テーブル73の本設定フラグがセットされている場合に、稼動モードであると判定する。この判定の結果、自系が稼動モードである場合は(S214で「YES」)、共有メモリ82の稼動/待機切替指令格納領域のデータを読み込み(S215)、CPUモジュール2によって切替指令が設定されている場合は(S216で「YES」)、自系の動作モードを待機側に設定する(S217)。具体的には、動作モード管理テーブル73の待機フラグをセットすると共に、共有メモリ82の動作モード格納領域に「待機」を書き込む。そして、コマンド送受信手段49を介して自系が待機モードであることを相手系に通知する(S218)。その後、共有メモリ82の稼動/待機切替指令と動作モード管理テーブル73の仮設定フラグをリセットする(S219、S220)。 If “NO” in step S208, that is, if the partner system is in the standby mode or there is no notification of the operation mode, and if the partner system is not normal in step S209, it is next determined whether or not the host system is in the operating mode ( S214). Note that when the setting flag of the operation mode management table 73 is set, the operation mode is determined. If the result of this determination is that the own system is in the operation mode (“YES” in S214), data in the operation / standby switching command storage area of the shared memory 82 is read (S215), and the switching command is set by the CPU module 2. If so ("YES" in S216), the own operation mode is set to the standby side (S217). Specifically, the standby flag of the operation mode management table 73 is set and “standby” is written in the operation mode storage area of the shared memory 82. Then, the partner system is notified via the command transmission / reception means 49 that the own system is in the standby mode (S218). Thereafter, the operation / standby switching command of the shared memory 82 and the temporary setting flag of the operation mode management table 73 are reset (S219, S220).
一方、ステップS214で、稼動モードの本設定が行われていない場合は、次に、動作モード管理テーブル73の仮設定フラグがセットされているか否かを判定し(S221)、仮設定フラグがセットされている場合は、動作モード管理テーブル73の本設定フラグをセットして、自系の動作モードを稼動側に設定すると共に、共有メモリ82の動作モードとして、「稼動」を書き込む(S222)。その後、仮設定フラグをリセットして(S223)、コマンド送受信手段49を介して自系が稼動モードであることを相手系に通知して(S225)、ステップS201へ戻って以降の処理を繰り返す。 On the other hand, if the actual setting of the operation mode is not performed in step S214, it is next determined whether or not the temporary setting flag of the operation mode management table 73 is set (S221), and the temporary setting flag is set. If so, the main setting flag of the operation mode management table 73 is set to set the operation mode of the own system to the operation side, and “operation” is written as the operation mode of the shared memory 82 (S222). Thereafter, the temporary setting flag is reset (S223), the partner system is notified via the command transmission / reception means 49 to the partner system (S225), the process returns to step S201 and the subsequent processing is repeated.
一方、ステップS221で、仮設定フラグがセットされていない場合は、仮設定フラグをセットして(S224)、ステップS225へ移行する。
動作モード調整手段72は、以上の手順によって相手系との稼動/待機の調停を行う。
On the other hand, if the temporary setting flag is not set in step S221, the temporary setting flag is set (S224), and the process proceeds to step S225.
The operation mode adjustment means 72 performs operation / standby arbitration with the counterpart system according to the above procedure.
なお、上記の説明では、コマンド送受信手段49を介して周期的に自系の動作モードを相手系に送信することとしたが、さらに、コマンド送受信手段49が相手系の動作モードを受信したときは、その応答として自系の動作モードを返信するようにしておき、上記の処理においてステップS221の判定の結果、仮設定フラグがセットされている場合は、前回起動時のステップS225の送信処理に対する相手系の応答に含まれている動作モードが待機側の場合にステップS222の本設定処理を行うようにすると良い。これにより、自系が稼動側であることを確実に相手系に伝えた後の相手系の動作モードに基づいて自系稼動側の決定を行うことができる。 In the above description, the operation mode of the own system is periodically transmitted to the partner system via the command transmission / reception unit 49. However, when the command transmission / reception unit 49 receives the operation mode of the partner system, If the temporary setting flag is set as a result of the determination in step S221 in the above process, the partner for the transmission process in step S225 at the previous activation is returned. When the operation mode included in the system response is the standby side, this setting process in step S222 may be performed. This makes it possible to determine the own system operating side based on the operation mode of the other system after reliably informing the other system that the own system is the operating system.
<動作モード調整後のCPUモジュール側の動作>
次に、図7を用いて、CPUモジュール2側の入出力処理手順について説明する。
CPUモジュール2は、電源が投入されると、例えばCPUモジュール2に接続された保守ツール(図示せず)など外部から動作モードの切替要求があるか否かを判定し(S301)、切替要求が有る場合は、対象となる稼動側入出力モジュールの出力領域に稼動/待機切替指令を書き込む(S302)。これにより、入出力モジュール10の図5ステップS216〜S220の処理によって、稼動側が待機側へ切り替わり、その結果、待機側が稼動側へ切り替わる。
<Operation on CPU module side after adjustment of operation mode>
Next, an input / output processing procedure on the CPU module 2 side will be described with reference to FIG.
When the power is turned on, the CPU module 2 determines whether or not there is an operation mode switching request from the outside such as a maintenance tool (not shown) connected to the CPU module 2 (S301). If there is, the operation / standby switching command is written in the output area of the target operation side input / output module (S302). Thus, the operation side is switched to the standby side by the processing of steps S216 to S220 in FIG. 5 of the input / output module 10, and as a result, the standby side is switched to the operation side.
ステップS302の後、予め定められた起動遅延の設定時間を経過したか否かを判定し、経過していない場合は、ステップS301へ戻り、経過している場合は、次に入出力モジュール1(10)に対応する入力領域である入力領域1にアクセスして、共有メモリ82に設定されている稼動/待機情報を取得する(S304)。なお、ステップS303における起動遅延の設定時間とは、外部から切替指令を入力し、かつ、入出力モジュール10が動作モードを決定するのに十分な時間である。 After step S302, it is determined whether or not a predetermined activation delay setting time has elapsed. If not, the process returns to step S301. If it has elapsed, the input / output module 1 ( The input area 1 which is the input area corresponding to 10) is accessed, and the operation / standby information set in the shared memory 82 is acquired (S304). The start delay setting time in step S303 is a time sufficient for inputting a switching command from the outside and for the input / output module 10 to determine the operation mode.
取得した稼動/待機情報が「稼動」の場合は、共有メモリ82の出力領域1に設定パラメータを書き込むことにより、入出力モジュール1(10)のCPU回路11に設定パラメータを転送する(S306)。なお、この設定パラメータは、入出力モジュール1(10)のコマンド送受信手段49によって相手系に送られる。 When the acquired operation / standby information is “operation”, the setting parameter is transferred to the CPU circuit 11 of the input / output module 1 (10) by writing the setting parameter in the output area 1 of the shared memory 82 (S306). This setting parameter is sent to the partner system by the command transmission / reception means 49 of the input / output module 1 (10).
次に、CPUモジュール2は、入力領域1から稼動/待機情報を取得し(S307)、入出力モジュール1(10)が稼動モードか否かを判定する(S308)。判定の結果、稼動モードの場合は、入出力領域1にアクセスして、入出力モジュール1(10)からのデータの読み出し、または入出力モジュール1(10)へのデータの書き込みを行い(S309)、ステップS307へ戻って以降の処理を繰り返す。ステップS308の判定の結果、稼動モードでない場合は、外部に入出力モジュール1(10)の交換指示を出力して(S310)、後述するステップS315へ移行する。 Next, the CPU module 2 acquires operation / standby information from the input area 1 (S307), and determines whether or not the input / output module 1 (10) is in the operation mode (S308). As a result of the determination, in the operation mode, the input / output area 1 is accessed to read data from the input / output module 1 (10) or write data to the input / output module 1 (10) (S309). Returning to step S307, the subsequent processing is repeated. If the result of determination in step S308 is that it is not in the operation mode, a replacement instruction for the input / output module 1 (10) is output to the outside (S310), and processing proceeds to step S315 described later.
一方、ステップS305で入出力モジュール1(10)が稼動モードでない場合は、CPUモジュール2は、次に入力領域2の稼動/待機情報を読み込んで(S311)、入出力モジュール2(10)の動作モードを判定する。その結果、入出力モジュール2(10)が稼動モードでない場合は(S312で「NO」)、外部にエラー通知を行って終了する(S313)。入出力モジュール2(10)が稼動モードの場合(S312で「YES」)は、入出力モジュール2(10)に設定パラメータを転送する(S314)。この設定パラメータは、入出力モジュール2(10)のコマンド送受信手段49によって相手系に送られる。 On the other hand, if the input / output module 1 (10) is not in the operation mode in step S305, the CPU module 2 next reads the operation / standby information in the input area 2 (S311), and the operation of the input / output module 2 (10). Determine the mode. As a result, when the input / output module 2 (10) is not in the operation mode (“NO” in S312), an error is notified to the outside and the process is terminated (S313). When the input / output module 2 (10) is in the operation mode (“YES” in S312), the setting parameter is transferred to the input / output module 2 (10) (S314). This setting parameter is sent to the partner system by the command transmission / reception means 49 of the input / output module 2 (10).
次に、CPUモジュール2は、入力領域2から稼動/待機情報を取得し(S315)、入出力モジュール2(10)が稼動モードか否かを判定する(S316)。判定の結果、稼動モードの場合は、入出力領域2にアクセスして、入出力モジュール2(10)からのデータの読み出し、または入出力モジュール2(10)へのデータの書き込みを行い(S317)、ステップS315へ戻って以降の処理を繰り返す。ステップS316の判定の結果、稼動モードでない場合は、外部に入出力モジュール2(10)の交換指示を出力して(S318)、ステップS307へ移行する。
CPUモジュール2の入出力処理は、以上の手順で行われる。
Next, the CPU module 2 acquires operation / standby information from the input area 2 (S315), and determines whether or not the input / output module 2 (10) is in the operation mode (S316). As a result of the determination, in the operation mode, the input / output area 2 is accessed to read data from the input / output module 2 (10) or write data to the input / output module 2 (10) (S317). Returning to step S315, the subsequent processing is repeated. If the result of determination in step S316 is that it is not in operation mode, an instruction to replace the input / output module 2 (10) is output to the outside (S318), and processing proceeds to step S307.
The input / output processing of the CPU module 2 is performed according to the above procedure.
なお、上記は一組の入出力モジュールについての処理手順であるが、複数のペアが存在する場合は、夫々のペアごとに上記の処理を実行する。 The above is the processing procedure for one set of input / output modules, but when there are a plurality of pairs, the above processing is executed for each pair.
(他の実施例1)
図5の動作モード調整手段72のステップS213では、乱数を発生させて、それに応じた遅延時間を待たせることにより、二重化を構成する入出力モジュール間の処理タイミングをずらして、稼動、待機の判定結果が処理のたびに反転することを防止しているが、入出力モジュール10が実装されるスロットの識別情報(スロットID)を読み込み、読み込んだスロットIDに応じた時間分遅延させるようにしても良い。これにより、一旦タイミングが重なって、競合状態(両系とも相手系が稼動モードと認識した状態)となっても、両系とも一旦待機モードになり、次の周期では、スロットIDで定まるスリープ時間の短い入出力モジュール10のみが確実に稼動モードになることができる。
(Other Example 1)
In step S213 of the operation mode adjusting means 72 in FIG. 5, a random number is generated and a delay time corresponding to the random number is generated, thereby shifting the processing timing between the input / output modules constituting the duplex and determining whether to operate or wait. Although the result is prevented from being inverted every time processing is performed, the identification information (slot ID) of the slot in which the input / output module 10 is mounted is read and delayed by the time corresponding to the read slot ID. good. As a result, even if the timing once overlaps and a competition state occurs (both systems are recognized by the partner system as operating mode), both systems once enter standby mode, and in the next cycle, the sleep time determined by the slot ID Only the short input / output module 10 can surely enter the operation mode.
また、本実施の形態による動作モード調整手段72の処理では、稼動モードの判定になったときに、直ちに「稼動」設定をするのではなく、まず仮設定フラグをセットし、これにより、相手系には、稼動側であることを通知する一方で、共有メモリを介してCPUモジュール2に渡す情報は、この時点では「稼動」にはしない。すなわち、この時点ではCPUモジュール2は、待機モードあるいは未設定状態として動作モードを取得することになる。 Further, in the processing of the operation mode adjustment means 72 according to the present embodiment, when the operation mode is determined, the “operation” setting is not performed immediately, but a temporary setting flag is set first, whereby the counterpart system is set. In this case, while it is notified that it is the operating side, the information passed to the CPU module 2 via the shared memory is not set to “operating” at this time. That is, at this time, the CPU module 2 acquires the operation mode as a standby mode or an unset state.
そして、動作モード調整手段72は、次の周期で再び稼動判定になったときに、自系の動作モードを「稼動」として本設定し、CPUモジュール2へ渡す情報も「稼動」にする。これにより、二重化を構成する入出力モジュール間で動作モード調整処理のタイミングが重なったときに、両方が稼動モードになることを防止することができる。 Then, when the operation mode adjustment means 72 is again determined to operate in the next cycle, the operation mode of the own system is set as “operation” and the information passed to the CPU module 2 is also set to “operation”. Thereby, when the timing of the operation mode adjustment process overlaps between the input / output modules constituting the duplex, it is possible to prevent both from entering the operation mode.
(他の実施例2)
上記は、入出力モジュール10の動作モード調整手段72の処理によって、稼動/待機のモードを決定するものであるが、簡便な方法としては、各入出力モジュール10に予め動作モード設定スイッチあるいは動作モードを格納する不揮発性メモリを設け、工場出荷時等に稼動、待機の設定をするようにしても良い。
(Other Example 2)
In the above, the operation / standby mode is determined by the processing of the operation mode adjusting means 72 of the input / output module 10, but as a simple method, an operation mode setting switch or an operation mode is previously set in each input / output module 10. May be provided so that operation and standby are set at the time of factory shipment.
次に本発明の第2の実施の形態を説明する。
本実施の形態は、第1の実施の形態の入出力二重化装置1に対して、さらにCPUモジュール2のメモリ空間を削減するものである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the present embodiment, the memory space of the CPU module 2 is further reduced with respect to the redundant input / output device 1 of the first embodiment.
<CPUモジュールのメモリ空間>
本実施の形態によるメモリ空間を図8に示す。
メモリ空間は、入出力モジュールのステータス情報を読み込み、制御信号を出力するためのメモリ空間、すなわちモジュールを管理するための空間(I/O管理空間という)と、入出力モジュールとの間で入出力データを受け渡すための空間(I/Oデータ空間という)に分けられている。
<CPU module memory space>
A memory space according to this embodiment is shown in FIG.
The memory space reads input / output module status information and outputs control signals, that is, a memory space for managing modules (called an I / O management space) and an input / output module. It is divided into a space for transferring data (referred to as I / O data space).
そして、I/O管理空間は、各入出力モジュールごとに割り付けられ、I/Oデータ空間は、入出力モジュールのペアごとに割り付けられている。 The I / O management space is allocated for each input / output module, and the I / O data space is allocated for each pair of input / output modules.
I/Oデータ空間に対しては、以下に説明するようにCPUモジュール2は稼動側モジュールのみとデータの受け渡しを行う。 For the I / O data space, as will be described below, the CPU module 2 exchanges data with only the operating side module.
図9は、第2の実施の形態による入出力モジュール10の機能ブロック図である。図1に対して、さらに動作モード判定部30が加わっている。また、本実施の形態による入出力モジュール10の動作モード判定部30とBUSI/F回路15の構成を図10に示す。 FIG. 9 is a functional block diagram of the input / output module 10 according to the second embodiment. An operation mode determination unit 30 is further added to FIG. FIG. 10 shows the configuration of the operation mode determination unit 30 and the BUSI / F circuit 15 of the input / output module 10 according to this embodiment.
図10に示すBUSI/F回路15は、図8のメモリ空間、特に二重化を構成する入出力モジュール間で同一のI/Oデータ空間を割り付けるための回路構成の一例を示している。 The BUSI / F circuit 15 shown in FIG. 10 shows an example of a circuit configuration for allocating the same I / O data space between the memory spaces of FIG.
BUSI/F回路15は、共有メモリ82と、ステータス情報等をバス3に出力するゲート回路83を有している。また、BUSI/F回路15は、I/Oデータ空間を選択するための上位アドレスのデコード回路81、I/Oデータ空間の中でペアとなるスロットに実装された入出力モジュールの共有メモリ82を選択するための一致回路84、デコード回路81、一致回路84、および後述する自系動作モード信号を入力して共有メモリ82の選択信号を生成するAND回路85、さらに、I/O管理空間を選択するためのデコード回路86、スロットごとに選択信号を生成するための一致回路87、回路86,87の出力からゲート回路83の選択信号を生成するAND回路88で構成されている。 The BUSI / F circuit 15 includes a shared memory 82 and a gate circuit 83 that outputs status information and the like to the bus 3. In addition, the BUSI / F circuit 15 includes a decoding circuit 81 of an upper address for selecting an I / O data space, and a shared memory 82 of an input / output module mounted in a paired slot in the I / O data space. A matching circuit 84 for selecting, a decoding circuit 81, a matching circuit 84, an AND circuit 85 for generating a selection signal of the shared memory 82 by inputting a local operation mode signal to be described later, and further selecting an I / O management space A decoding circuit 86 for generating a selection signal for each slot, and an AND circuit 88 for generating a selection signal for the gate circuit 83 from the outputs of the circuits 86 and 87.
ゲート回路83には、CPU回路11から出力されるステータス情報と自系動作モードの信号が入力されている。 The gate circuit 83 is supplied with status information output from the CPU circuit 11 and a signal for the own system operation mode.
本実施の形態では、スロットIDは、S3(MSB)〜S0(LSB)の4ビットで識別され、スロットごとに連番となっている。図10の例では、S2とS0が抵抗R69を通してプルアップされ、S3とS1が0Vに接続されているので、スロットID"5"を表している。 In this embodiment, the slot ID is identified by 4 bits from S3 (MSB) to S0 (LSB), and is a serial number for each slot. In the example of FIG. 10, S2 and S0 are pulled up through the resistor R69, and S3 and S1 are connected to 0V, so that the slot ID “5” is represented.
一致回路84には、スロットIDのLSBを除くS3〜S1が入力され、アドレスバスのうちペアごとの共有メモリ空間を選択するための中位アドレスと比較され、完全に一致した場合に論理"1"が出力される。 The match circuit 84 receives S3 to S1 excluding the LSB of the slot ID, and is compared with a middle address for selecting a shared memory space for each pair in the address bus. "Is output.
一方、一致回路87には、スロットIDの全ての信号S3〜S0が入力され、アドレスバスのうちスロットごと(即ち入出力モジュールごと)のI/O管理空間を選択するためのアドレス(例えば下位4ビット)と比較され、完全に一致した場合に"1"が出力される。 On the other hand, all signals S3 to S0 of the slot ID are input to the coincidence circuit 87, and an address (for example, lower 4) for selecting an I / O management space for each slot (that is, for each input / output module) in the address bus. Bit) and "1" is output when they completely match.
動作モード判定部30は、CPU回路11のモード設定信号を保持(ラッチ)する保持回路31、保持回路31の出力を入力するNAND回路32a、NAND回路32aの出力と繋がり、その出力を増幅あるいは信号変換して自系稼動信号として相手系へ送信する送信回路34、NAND回路32aと共にRSフリップフロップを構成するNAND回路32b、相手系から送られてくる稼動信号を入力する受信回路35、受信回路35の入力を反転して、NAND回路32bの入力とするNOT回路33aを有している。また、NAND回路32aの出力は、NOT回路33bを介してCPU回路11に入力され、自系動作モード信号として読み込み可能になっている。また、バス3の書き込み信号と、I/O管理空間のデコード信号がAND回路36を介してD型フリップフロップ(以下、「DF/F」という)37のクロック入力に接続され、バス3のデータ信号がDF/F37のD入力端子に接続されている。DF/F37の出力Qの反転端子はNAND回路32aの入力に接続されている。さらに、送信回路34の出力は相手系の受信回路35と接続され、相手系の送信回路34は自系の受信回路35と接続される。
この動作モード判定部30は、通信部96とは別個に設けられている。
The operation mode determination unit 30 is connected to the holding circuit 31 that holds the mode setting signal of the CPU circuit 11, the NAND circuit 32a that inputs the output of the holding circuit 31, and the output of the NAND circuit 32a, and amplifies or signals the output. A transmission circuit 34 that converts and transmits it to the counterpart system as a local system operation signal, a NAND circuit 32b that forms an RS flip-flop together with the NAND circuit 32a, a reception circuit 35 that receives an operation signal transmitted from the counterpart system, and a reception circuit 35 Is input to the NAND circuit 32b. The output of the NAND circuit 32a is input to the CPU circuit 11 via the NOT circuit 33b and can be read as a self-system operation mode signal. The write signal of the bus 3 and the decode signal of the I / O management space are connected to the clock input of a D-type flip-flop (hereinafter referred to as “DF / F”) 37 via the AND circuit 36, and the data of the bus 3 The signal is connected to the D input terminal of the DF / F 37. The inverting terminal of the output Q of the DF / F 37 is connected to the input of the NAND circuit 32a. Further, the output of the transmission circuit 34 is connected to a counterpart receiving circuit 35, and the counterpart transmission circuit 34 is connected to the own receiving circuit 35.
The operation mode determination unit 30 is provided separately from the communication unit 96.
次に上記の構成を有する入出力二重化装置1の動作を説明する。
<入出力モジュールの動作モード調整処理>
本実施の形態による入出力モジュールの動作モード調整手段72の処理手順を図11に示す。図5に示した第1の実施の形態の手順との違いとして、ステップS222で自系の動作モードを稼動モードに設定する処理を、保持回路31に"1"を出力する処理(S222a)に代え、また、ステップS204、S210、S217で自系の動作モードを「待機」に設定する処理を、保持回路31に"0"を出力する処理(S204a、S210a、S217a)に代えている。さらに、ステップS207でステータス情報として「正常」設定をした後に、自系動作モードの値(即ちNOT回路33bの出力値)を読み込み、その値が"0"のときはステップS208へ移行し、入力値が"1"のときはステップS201へ戻る処理(S207a)を追加している。
Next, the operation of the dual input / output apparatus 1 having the above configuration will be described.
<Input / output module operation mode adjustment processing>
FIG. 11 shows a processing procedure of the operation mode adjustment means 72 of the input / output module according to this embodiment. As a difference from the procedure of the first embodiment shown in FIG. 5, the process of setting the own operation mode to the operation mode in step S222 is changed to the process of outputting “1” to the holding circuit 31 (S222a). Instead, the process of setting the own operation mode to “standby” in steps S204, S210, and S217 is replaced with the process of outputting “0” to the holding circuit 31 (S204a, S210a, and S217a). Furthermore, after “normal” is set as the status information in step S207, the value of the own system operation mode (that is, the output value of the NOT circuit 33b) is read. If the value is “0”, the process proceeds to step S208, and the input When the value is “1”, a process of returning to step S201 (S207a) is added.
なお、本実施の形態では、動作モードは、共有メモリ82を介してCPUモジュール2へ通知するのではなく、CPUモジュールがI/O管理空間にアクセスして、ゲート回路83を介して自系動作モードの値を読み込むことにより、稼動/待機情報を取得する。 In the present embodiment, the operation mode is not notified to the CPU module 2 via the shared memory 82, but the CPU module accesses the I / O management space and operates via the gate circuit 83. The operation / standby information is acquired by reading the mode value.
<動作モード判定部30の作用>
動作モード判定部30の作用を簡単に説明する。入出力モジュール10は、電源ON又はシステムリセットにより、CPU回路11からリセット信号が出力され、そのリセット信号は保持回路31に入力される。保持回路31は、リセット信号を入力することによって、"0"を出力する。これによりNAND回路32aの出力および送信回路34の出力は"1"となる。送信回路34から出力される自系稼動信号は、自系が稼動モードであることを相手系に通知する信号であり、"0"ならば稼動モード、"1"ならば待機モードであることを意味する。電源ON又はシステムリセット直後の初期状態においては、"1"すなわち待機モードであるが、図11のステップS222aで、保持回路31に"1"が出力されるタイミングでは、相手系は待機モードであるため、NAND回路32bの出力は"1"、また、DF/F37の反転出力も"1"なので、NAND回路32aの出力は"0"になる。この信号は、相手系の入出力モジュールに対しては、相手系稼動信号として受信回路35で受信される。相手系はこの時点では待機モードであるため、相手系のNAND回路32bの入力は全て"1"となり、NAND回路32bの出力は"0"となる。このため、相手系では、保持回路31の出力値によらず、常にNAND回路32aの出力は"1"、つまり待機モードが維持されることになる。
<Operation of Operation Mode Determination Unit 30>
The operation of the operation mode determination unit 30 will be briefly described. The input / output module 10 outputs a reset signal from the CPU circuit 11 when the power is turned on or the system is reset, and the reset signal is input to the holding circuit 31. The holding circuit 31 outputs “0” by inputting the reset signal. As a result, the output of the NAND circuit 32a and the output of the transmission circuit 34 become "1". The own system operation signal output from the transmission circuit 34 is a signal for notifying the other system that the own system is in the operation mode. If it is “0”, it indicates the operation mode, and if it is “1”, it indicates that it is the standby mode. means. In the initial state immediately after the power is turned on or the system is reset, it is “1”, that is, the standby mode. However, at the timing when “1” is output to the holding circuit 31 in step S222a in FIG. Therefore, since the output of the NAND circuit 32b is “1” and the inverted output of the DF / F 37 is also “1”, the output of the NAND circuit 32a is “0”. This signal is received by the receiving circuit 35 as a partner system operation signal for the partner system input / output module. Since the counterpart system is in the standby mode at this point, all inputs of the counterpart NAND circuit 32b are "1", and the output of the NAND circuit 32b is "0". Therefore, in the counterpart system, the output of the NAND circuit 32a is always “1” regardless of the output value of the holding circuit 31, that is, the standby mode is maintained.
すなわち、動作モード判定部30から出力される自系稼動信号は、相手系の動作モードの変化をロックする機能を有することになる。 That is, the own system operation signal output from the operation mode determination unit 30 has a function of locking the change in the operation mode of the counterpart system.
一方、稼動モードである自系では、CPU回路11が異常を検知して、待機モードへ移行したり、リセット信号を発生したり、あるいは、CPUモジュール2から稼動/待機切替指令が出力された場合は、NAND回路32aの入力が"0"になるため、自系稼動信号は"1"になる。これにより、相手系に対するロックが解除され、相手系が稼動モードへの移行が可能になる。 On the other hand, in the own system that is in the operation mode, when the CPU circuit 11 detects an abnormality and shifts to the standby mode, generates a reset signal, or an operation / standby switching command is output from the CPU module 2 Since the input of the NAND circuit 32a becomes “0”, the own system operation signal becomes “1”. As a result, the lock on the partner system is released, and the partner system can shift to the operation mode.
このように、本実施の形態では、ソフトウェアとハードウェアを組み合わせて動作モードの管理をするので、頻繁なモード変化を防止すると共に、両方の入出力モジュールが同時に稼動モードになるような事態が発生する可能性を低くすることができる。 As described above, in this embodiment, the operation mode is managed by combining software and hardware, so that frequent mode changes are prevented and both input / output modules are simultaneously set to the operation mode. The possibility of doing so can be reduced.
<BUSI/F回路15の作用>
本実施の形態の一致回路84では、連番のスロットIDの最下位ビット(LSB)をマスクしてアドレスと比較しているため、最下位ビットのみが異なるスロットは同じアドレス範囲が割り付けられることになる。したがって、スロットIDが、0と1、2と3、4と5・・・というように隣同士にペアとなる入出力モジュールを実装しておけば、同じメモリ空間で、自系動作モード信号により稼動側の入出力モジュールのみがアクセス可能になる。すなわち、自系動作モード信号がAND回路85の入力になっているので、CPUモジュール2からのアクセスにより、稼動側の共有メモリ選択信号(AND回路85の出力)はイネーブルになり、共有メモリからのデータの読み出し/共有メモリへのデータの書き込みが行われる。一方、待機側の自系動作モード信号は"0"なので、CPUモジュール2からのアクセスの有無にかかわらず、共有メモリ選択信号はイネーブルにならない。これにより、CPUモジュール2のI/Oデータ空間を節約することができる。
<Operation of BUSI / F Circuit 15>
In the matching circuit 84 of the present embodiment, the least significant bit (LSB) of the serial number slot ID is masked and compared with the address, and therefore the same address range is allocated to slots that differ only in the least significant bit. Become. Therefore, if I / O modules that are paired next to each other such as slot IDs 0, 1, 2, 3, 4, 5,. Only active I / O modules are accessible. That is, since the own system operation mode signal is input to the AND circuit 85, the access from the CPU module 2 enables the shared memory selection signal on the operating side (the output of the AND circuit 85), and the signal from the shared memory is enabled. Data is read / written to the shared memory. On the other hand, since the own-side operation mode signal on the standby side is “0”, the shared memory selection signal is not enabled regardless of whether there is an access from the CPU module 2. Thereby, the I / O data space of the CPU module 2 can be saved.
<CPUモジュールからのデータ読み出し/書き込み処理>
図12に本実施の形態によるCPUモジュール2の入出力処理の手順を示す。
CPUモジュール2は起動すると、まずI/O管理空間にアクセスして、入力領域1と入力領域2のステータス情報を取得する(S401)。この時点で、いずれか一方でも異常があれば(S402で「NO」)、外部にエラー通知を行う(S403)。
<Data read / write processing from CPU module>
FIG. 12 shows the procedure of input / output processing of the CPU module 2 according to this embodiment.
When the CPU module 2 is activated, the CPU module 2 first accesses the I / O management space and acquires the status information of the input area 1 and the input area 2 (S401). At this time, if there is an abnormality in either one (“NO” in S402), an error notification is sent to the outside (S403).
次に、外部からの切替要求の有無を判定し、切替要求が有る場合は、稼動/待機切替指令を出力する(S405)。その後、起動遅延の設定時間経過したか否かを判定し(S406)、経過していない場合は、ステップS404へ戻る。経過している場合は、次にI/Oデータ空間にアクセスして共有メモリに設定パラメータを書き込む(S407)。 Next, the presence / absence of a switching request from the outside is determined. If there is a switching request, an operation / standby switching command is output (S405). Thereafter, it is determined whether or not a set time for activation delay has elapsed (S406). If not, the process returns to step S404. If it has elapsed, then the I / O data space is accessed and the setting parameter is written to the shared memory (S407).
続いて、入力領域1と入力領域2のステータス情報を取得して(S408)、待機側が異常の場合は(S409で「NO」)、外部に待機側モジュールの交換指示を出力する(S410)。稼動側が異常の場合は(S411で「NO」)、稼動/待機指令を出力して(S413)、一定時間遅延後(S414)、ステップS408に戻って以降の処理を繰り返す。一定時間遅延させるのは、入出力モジュール間での動作モード切替処理の完了を待つためである。 Subsequently, the status information of the input area 1 and the input area 2 is acquired (S408), and if the standby side is abnormal ("NO" in S409), an instruction to replace the standby side module is output to the outside (S410). If the operation side is abnormal (“NO” in S411), an operation / standby command is output (S413), after a fixed time delay (S414), the process returns to step S408 and the subsequent processing is repeated. The reason for delaying for a certain time is to wait for the completion of the operation mode switching process between the input and output modules.
ステップS411で稼動側が正常の場合は、入出力領域に対してデータの読み出し、またはデータの書き込みの処理を行い(S412)、その後ステップS408へ戻って以降の処理を繰り返す。 If the operating side is normal in step S411, data reading or data writing processing is performed on the input / output area (S412), and then the flow returns to step S408 to repeat the subsequent processing.
<CPUモジュールから切替指令>
CPUモジュール2はI/O管理空間にアクセスして、入出力モジュールごとに、異常の有無等のステータス情報や動作モード等のデータを取得する。CPUモジュール2は取得したデータによって稼動側の異常を検知したときは、I/O管理空間に対して稼動/待機切替指令を出力する。この切替指令は、稼動側モジュールについては、稼動モードから待機モードへ強制的に切り替えるものであり、これにより待機側モジュールは、動作モード調整手段72によって稼動側に移行する。
<Switching command from CPU module>
The CPU module 2 accesses the I / O management space and acquires status information such as the presence / absence of an abnormality and data such as an operation mode for each input / output module. When the CPU module 2 detects an abnormality on the operation side based on the acquired data, the CPU module 2 outputs an operation / standby switching command to the I / O management space. This switching command is forcibly switching the operation side module from the operation mode to the standby mode, whereby the standby side module is shifted to the operation side by the operation mode adjusting means 72.
これにより、CPUモジュール2は新たに稼動側になった入出力モジュールとデータの受け渡しを行うことができる。また、強制的に待機モードへ切り替えられた入出力モジュールの共有メモリ選択信号はハードウェアでロックされるので、ソフトウェアの暴走等によりイネーブルになることはない。 As a result, the CPU module 2 can exchange data with the input / output module that is newly on the operating side. Further, since the shared memory selection signal of the input / output module that has been forcibly switched to the standby mode is locked by hardware, it is not enabled by software runaway or the like.
本実施の形態によれば、入出力モジュール間で稼動/待機の動作モードの調整処理(二重化制御)を行い、CPUモジュールは、二重化制御をする必要がないので、CPUモジュールの処理負荷を軽減することができる。また、CPUモジュール側のアドレス空間を節約することができるので、安価な入出力二重化装置を実現することができる。 According to the present embodiment, operation / standby operation mode adjustment processing (redundant control) is performed between input / output modules, and the CPU module does not need to perform redundant control, thus reducing the processing load on the CPU module. be able to. Further, since the address space on the CPU module side can be saved, an inexpensive input / output duplex device can be realized.
次に、第3の実施の形態を説明する。
一般に、アナログ入力モジュールは、現地でシステム立ち上げ時に、現地の外部機器(センサ、アクチュエータ等)の特性に合わせて調整する必要がある。
Next, a third embodiment will be described.
Generally, an analog input module needs to be adjusted in accordance with the characteristics of local external devices (sensors, actuators, etc.) when the system is started up locally.
これは、図18に示すように、アナログ入力値(横軸)とA/D変換値(縦軸)の対応関係をユーザが変更したり、入出力二重化装置の設置環境、たとえば、外部機器9のアナログ出力回路の特性、接続ケーブル92のインピーダンス、各装置の接地状態などによって、アナログ出力値のA/D変換値が所望の値からずれる場合があり、このずれを補正する必要があるからである。 As shown in FIG. 18, the user can change the correspondence between the analog input value (horizontal axis) and the A / D conversion value (vertical axis), or the installation environment of the dual input / output device, for example, the external device 9 Depending on the characteristics of the analog output circuit, the impedance of the connection cable 92, the grounding state of each device, etc., the A / D conversion value of the analog output value may deviate from a desired value, and this deviation needs to be corrected. is there.
このため、従来はシステム立ち上げ時には、稼動側モジュール、待機側モジュールの両方とも現地調整を行い取得した機器調整値によってA/D変換値を補正していた。また、もし、一方が故障して別のアナログ入力モジュールと交換するような場合は、その交換品に対しても現地調整を行う必要があり、システムの停止を余儀無くされることも度々あった。 For this reason, conventionally, at the time of starting the system, both the operation side module and the standby side module have corrected the A / D conversion value by the device adjustment value obtained by performing the local adjustment. Also, if one of them fails and is replaced with another analog input module, it is necessary to make on-site adjustments for that replacement, and the system is often forced to stop.
本実施の形態は、アナログ入力モジュールについて、特に現地調整によってA/D変換値を補正するが、この補正処理を稼動側についてのみ行い、その補正値を待機側に対して送信するというものである。 In this embodiment, the analog input module corrects the A / D conversion value by on-site adjustment, but this correction processing is performed only on the operating side, and the correction value is transmitted to the standby side. .
なお、上述した動作モード調整処理やCPUモジュールとの受け渡しにおいては、第1の実施の形態と同様であるので、説明を割愛する。また、以下の説明においては、稼動/待機の動作モードの初期値は予めアナログ入力モジュールの不揮発性メモリに格納しておくか、モジュールに搭載されているスイッチの設定を読み込むこととしているが、第1または第2の実施の形態で説明したように動作モード調整手段72によって、稼動,待機を決定するようにしても良い。 Note that the operation mode adjustment process and the transfer with the CPU module described above are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted. In the following explanation, the initial value of the operation / standby operation mode is stored in advance in the nonvolatile memory of the analog input module or the setting of the switch mounted on the module is read. As described in the first or second embodiment, operation and standby may be determined by the operation mode adjusting means 72.
以下、入出力モジュールとして、アナログ入力モジュールを例にして本実施の形態による入出力二重化装置について説明する。 Hereinafter, as an input / output module, an analog input module will be described as an example, and the input / output duplexing apparatus according to this embodiment will be described.
図13は、入出力モジュールとしてアナログ入力モジュールを用いたときの入出力二重化装置のブロック図である。アナログ入力モジュール10の外部I/F部97は、外部機器9から出力されるアナログ信号を入力し、入力したアナログ信号の大きさに基づいて所定の大きさの電気信号を出力する複数の入力回路98、各入力回路98から出力される電気信号のうち一つを選択するマルチプレクサ回路(以下、MPX)14、MPX14の出力信号を一定時間保持するサンプルホールド回路(SH)19、アナログ信号をデジタル信号に変換してCPU回路11に渡すA/D変換器(以下、ADC)12で構成されている。 FIG. 13 is a block diagram of a dual input / output device when an analog input module is used as the input / output module. The external I / F unit 97 of the analog input module 10 inputs an analog signal output from the external device 9 and outputs a plurality of input circuits that output an electric signal having a predetermined magnitude based on the magnitude of the input analog signal. 98, a multiplexer circuit (hereinafter referred to as MPX) 14 for selecting one of the electric signals output from each input circuit 98, a sample hold circuit (SH) 19 for holding the output signal of MPX 14 for a predetermined time, and an analog signal as a digital signal An A / D converter (hereinafter referred to as ADC) 12 that converts the data into the CPU circuit 11 and transfers it to the CPU circuit 11.
なお、ADC12を絶縁型にするなど、必要により外部I/F部97側とCPU回路11側は絶縁されている。 Note that the external I / F unit 97 side and the CPU circuit 11 side are insulated as necessary, for example, by making the ADC 12 insulative.
図14は、図13のアナログ入力モジュール10の機能ブロック図である。図14において、アナログ入力モジュール10は、BUSI/F回路15を介して、CPUモジュール2との間でデータの受け渡し処理を行うCPUI/F手段41、CPUモジュール2から送られてくる基本情報(稼動/待機の初期値61,ユーザ要求値scale62,理論調整値scale63)をCPU回路11の内部の図示しない記憶部40に保存する基本情報登録手段42、外部機器9などから出力されるアナログ信号を外部I/F部97を介して入力し、入力された計測値をCPUモジュール2からの指令によって、校正値64、機器調整値65、計測値66のそれぞれの記憶領域へ保存する計測値入力手段43、稼動モードのときに理論調整値scale63,校正値64,機器調整値65を用いて理論調整値67を演算する調整値変換手段44、この理論調整値67と理論調整値scale63を用いて稼動側から待機側へ送るための補正値を演算する補正値算出手段45、機器調整値65,計測値66,ユーザ要求値scale62を用いてCPUモジュール2のアプリケーションプログラムへ渡すための修正後計測値(以下、これを出力値という。)を演算する出力値算出手段46、補正値算出手段45によって算出された補正値を待機側へ送信する補正値送信手段47、待機モードのときに稼動側から送られてくる補正値を受信する補正値受信手段48、二重化構成において相手側の健全性確認その他のパラメータの受け渡しを行い相手側が正常か異常かの判定結果を出力するコマンド送受信手段49、補正値受信手段48によって補正値が受信されたときに、この補正値と理論調整値scale63,校正値64を用いて機器補正値69を演算する機器補正値変換手段50、この機器補正値69と校正値64を用いて機器調整値65を演算する機器調整値算出手段51、稼動/待機の初期値61とコマンド送受信手段49から出力される判定結果から自系が稼動モードで動作すべきか待機モードで動作すべきかを決定する稼動/待機判定手段52を備えている。ここで、各手段41〜52はCPU回路11の演算部によって動作するプログラムによって実現可能な機能であり、各データ61〜70は、CPU回路11の記憶部に保存されるデータである。なお、記憶部として、電源断時にもデータ保持可能な不揮発メモリを用いるのが好ましい。 FIG. 14 is a functional block diagram of the analog input module 10 of FIG. In FIG. 14, the analog input module 10 includes CPU I / F means 41 that performs data transfer processing with the CPU module 2 via the BUSI / F circuit 15, and basic information (operations) sent from the CPU module 2. / Standby initial value 61, user request value scale 62, theoretical adjustment value scale 63) in the storage unit 40 (not shown) inside the CPU circuit 11, analog information output from the external device 9, etc. A measurement value input means 43 that is input via the I / F unit 97 and stores the input measurement value in the respective storage areas of the calibration value 64, the device adjustment value 65, and the measurement value 66 according to a command from the CPU module 2. Adjustment value conversion means 44 for calculating the theoretical adjustment value 67 using the theoretical adjustment value scale 63, the calibration value 64, and the device adjustment value 65 in the operation mode. Using this theoretical adjustment value 67 and the theoretical adjustment value scale 63, the CPU uses the correction value calculation means 45 for calculating the correction value for sending from the operating side to the standby side, the device adjustment value 65, the measurement value 66, and the user request value scale 62. Correction for transmitting the correction value calculated by the output value calculation means 46 and the correction value calculation means 45 for calculating a corrected measurement value (hereinafter referred to as an output value) to be passed to the application program of the module 2 to the standby side. Value transmission means 47, correction value reception means 48 for receiving correction values sent from the operation side in the standby mode, whether the other party is normal or abnormal by passing the other party's soundness check and other parameters in the duplex configuration When the correction value is received by the command transmission / reception means 49 and the correction value reception means 48 for outputting the determination result, the correction value and the theoretical adjustment value scale6 , Device correction value conversion means 50 for calculating the device correction value 69 using the calibration value 64, device adjustment value calculation means 51 for calculating the device adjustment value 65 using the device correction value 69 and the calibration value 64, operation / standby And an operation / standby determination means 52 for determining whether the own system should operate in the operation mode or the standby mode from the initial value 61 and the determination result output from the command transmission / reception means 49. Here, each means 41 to 52 is a function that can be realized by a program that is operated by the arithmetic unit of the CPU circuit 11, and each data 61 to 70 is data that is stored in the storage unit of the CPU circuit 11. Note that a nonvolatile memory that can hold data even when the power is turned off is preferably used as the storage unit.
次に上記の構成を有する入出力二重化装置1の動作を図14と図15を用いて説明する。ここで、図15は、図14に示すアナログ入力モジュール10を稼動側と待機側の二重化構成で用いた場合の処理概要の説明図である。 Next, the operation of the duplex input / output device 1 having the above-described configuration will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 15 is an explanatory diagram of an outline of processing when the analog input module 10 shown in FIG. 14 is used in a duplex configuration of the active side and the standby side.
[稼動側の動作]
<基本情報登録処理>
基本情報登録手段42は、CPUI/F手段41を介してCPUモジュール2から渡された基本情報を記憶部40の基本情報保存領域に格納する。
[Operation on the operating side]
<Basic information registration process>
The basic information registration unit 42 stores the basic information passed from the CPU module 2 via the CPU I / F unit 41 in the basic information storage area of the storage unit 40.
上記において、CPUモジュール2から渡される基本情報には、アプリケーションプログラムに渡すアナログ入力値のデータレンジを示すユーザ要求スケール値(ユーザ要求値scale)62、入力するアナログ値の範囲とデジタル値の範囲との対応関係を指定する稼動側と待機側共通のスケール値(理論調整値scale)63がある。なお、ユーザ要求値scale62と理論値scale63は共通にすることもできるが、ユーザ要求値scale62はアプリケーションプログラムと密接に関連するものであり、OSや下位層のいわゆる基本プログラムで管理するのが好ましい理論調整値scale63とは別々に設定できるようにしておくのが良い。 In the above, the basic information passed from the CPU module 2 includes the user request scale value (user request value scale) 62 indicating the data range of the analog input value passed to the application program, the input analog value range and the digital value range. There is a scale value (theoretical adjustment value scale) 63 common to the operating side and the standby side for designating the corresponding relationship. Note that the user request value scale 62 and the theoretical value scale 63 can be shared, but the user request value scale 62 is closely related to the application program, and is preferably managed by a so-called basic program in the OS or lower layers. It is preferable that the adjustment value scale 63 can be set separately.
なお、基本情報のうち稼動/待機の初期値61は、アナログ入力モジュール10に不揮発性メモリあるいはスイッチ等の入力手段を設けて、この設定状態を初期値として読み込む。また、運用状態においてアナログ入力モジュールの故障によって差替えられた新たなアナログ入力モジュールは、初期値として待機の設定がなされるものとする。 Of the basic information, the operation / standby initial value 61 is provided with input means such as a non-volatile memory or a switch in the analog input module 10 and the set state is read as an initial value. In addition, a new analog input module that has been replaced due to a failure of the analog input module in the operating state is set to standby as an initial value.
スケール値などの範囲を指定するデータは、下限(Low側)と上限(High側)で指定するので、以降の説明においてLow側のデータを[Lo]、High側のデータを[Hi]で表す。 Since the data that specifies the range such as the scale value is specified by the lower limit (Low side) and the upper limit (High side), the Low side data is represented by [Lo] and the High side data is represented by [Hi] in the following description. .
<計測値入力処理>
計測値入力手段43は、外部I/F部97を介して外部機器9から出力されたアナログ信号を入力する。
なお、入力信号は、外部I/F部97のA/D変換器12によってデジタルデータとして入力され、当該外部機器のIDと関連付けられてCPU回路11の記憶部に保存される。
<Measured value input process>
The measured value input unit 43 inputs an analog signal output from the external device 9 via the external I / F unit 97.
The input signal is input as digital data by the A / D converter 12 of the external I / F unit 97, and stored in the storage unit of the CPU circuit 11 in association with the ID of the external device.
<校正値登録処理>
アナログ入力モジュール10は、出荷に際して校正が必要になるが、入力信号として校正用の基準となるアナログ信号が入力される。この信号は、計測値入力手段43によって入力処理されるが、このときCPUモジュール2を経由して同モジュールに接続されたユーザインタフェース(タッチパネルやメンテナンスツール)から入力信号が校正値であることを示す指令を送信するようにし、この指令から当該アナログ入力モジュール10の計測値入力手段43は、入力信号が校正値であることを認識して、記憶部40の該当する校正値保存領域に保存する。この校正処理は、稼動側、待機側を問わず全てのアナログ入力モジュールについて実施する。
<Calibration value registration process>
The analog input module 10 needs to be calibrated at the time of shipment, but an analog signal serving as a calibration reference is input as an input signal. This signal is input by the measured value input means 43. At this time, the input signal from the user interface (touch panel or maintenance tool) connected to the module via the CPU module 2 is a calibration value. A command is transmitted, and from this command, the measured value input means 43 of the analog input module 10 recognizes that the input signal is a calibration value and stores it in the corresponding calibration value storage area of the storage unit 40. This calibration process is carried out for all analog input modules regardless of the operation side or standby side.
<機器調整値登録処理>
現地では、運用前に外部機器9の特性に合わせるための調整処理が行われる。調整処理としては、上記校正値登録処理と同様にCPUモジュール2から入力信号が機器調整値であることを示す指令をアナログ入力モジュール10へ送り、外部機器9から調整用の信号を入力する。アナログ入力モジュール10の計測値入力手段43は、この指令から入力信号が機器調整値であることを認識して、記憶部40の該当する機器調整値保存領域に保存する。この調整処理は、二重化されたアナログ入力モジュール10のうち、稼動側のモジュールに対してのみ実施する。なお、読み込んだ校正値、機器調整値の記憶部40への書き込み処理もCPUモジュール2からの指令によって行われる。
<Device adjustment value registration process>
At the site, adjustment processing is performed to match the characteristics of the external device 9 before operation. As the adjustment processing, a command indicating that the input signal is a device adjustment value is sent from the CPU module 2 to the analog input module 10 as in the calibration value registration processing, and an adjustment signal is input from the external device 9. The measured value input means 43 of the analog input module 10 recognizes that the input signal is a device adjustment value from this command, and stores it in the corresponding device adjustment value storage area of the storage unit 40. This adjustment process is performed only for the active module among the duplicated analog input modules 10. Note that the process of writing the read calibration value and device adjustment value into the storage unit 40 is also performed by a command from the CPU module 2.
<調整値変換処理>
次に、調整値変換手段44は、記憶部に保存されている理論調整値scaleと校正値と機器調整値を抽出し、次の式(1L),式(1H)により理論調整値を計算する。計算結果は、記憶部の理論調整値保存領域に格納される。
<Adjustment value conversion process>
Next, the adjustment value conversion means 44 extracts the theoretical adjustment value scale, the calibration value, and the device adjustment value stored in the storage unit, and calculates the theoretical adjustment value by the following equations (1L) and (1H). . The calculation result is stored in the theoretical adjustment value storage area of the storage unit.
理論調整値[Lo] = 理論調整値Scale[Lo] + (機器調整値[Lo] - 校正値[Lo])×(理論調整値Scale[Hi] - 理論調整値Scale[Lo])/(校正値[Hi]−校正値[Lo])
・・・(1L)
理論調整値[Hi] = 理論調整値Scale[Lo] + (機器調整値[Hi] - 校正値[Lo])×(理論調整値Scale[Hi] - 理論調整値Scale[Lo])/(校正値[Hi]−校正値[Lo])
・・・(1H)
Theoretical adjustment value [Lo] = Theoretical adjustment value Scale [Lo] + (Device adjustment value [Lo]-Calibration value [Lo]) x (Theoretical adjustment value Scale [Hi]-Theoretical adjustment value Scale [Lo]) / (Calibration Value [Hi]-calibration value [Lo])
... (1L)
Theoretical adjustment value [Hi] = Theoretical adjustment value Scale [Lo] + (Device adjustment value [Hi]-Calibration value [Lo]) x (Theoretical adjustment value Scale [Hi]-Theoretical adjustment value Scale [Lo]) / (Calibration Value [Hi]-calibration value [Lo])
... (1H)
なお、上記の式(1L),式(1H)のうち、(理論調整値Scale[Hi] - 理論調整値Scale[Lo])/(校正値[Hi]−校正値[Lo])を調整用スケール変換データという。 Of the above formulas (1L) and (1H), (theoretical adjustment value Scale [Hi]-theoretical adjustment value Scale [Lo]) / (calibration value [Hi]-calibration value [Lo]) is used for adjustment. This is called scale conversion data.
具体例として、設定された理論調整値Scale[Lo]=0,理論調整値Scale[Hi]=30000、ユーザ要求値Scale[Lo] = 0,ユーザ要求値Scale[Hi]=16000、収集された校正値[Lo]=0,校正値[Hi]=32000、機器調整値[Lo]=3200,機器調整値[Hi]=32000,稼動側計測値=32000の場合について以下に各手段の計算結果を示す。 As a specific example, the set theoretical adjustment value Scale [Lo] = 0, theoretical adjustment value Scale [Hi] = 30000, user request value Scale [Lo] = 0, user request value Scale [Hi] = 16000, collected Calculation results of each means below for calibration value [Lo] = 0, calibration value [Hi] = 32000, device adjustment value [Lo] = 3200, device adjustment value [Hi] = 32000, working side measurement value = 32000 Indicates.
この具体例の場合、調整値変換手段44の出力は、式(1L),式(1H)より、理論調整値[Lo]=3000,理論調整値[Hi]=30000となる。 In the case of this specific example, the output of the adjustment value conversion means 44 is the theoretical adjustment value [Lo] = 3000 and the theoretical adjustment value [Hi] = 30000 from the equations (1L) and (1H).
理論調整値を求める理由は、稼動側モジュールが何V調整したかを待機側モジュールに伝えるためには0-10V/0-30000のように電圧とスケールを一致させておく必要があるからである。 The reason for obtaining the theoretical adjustment value is that it is necessary to match the voltage and the scale, such as 0-10V / 0-30000, in order to tell the standby module how many volts the active module has adjusted. .
<補正値算出処理>
次に、補正値算出手段45は、記憶部に格納されている理論調整値67と理論調整値scale63を抽出し、式(2L),(2H)により補正値を計算する。計算結果は、記憶部の補正値保存領域に格納される。
<Correction value calculation process>
Next, the correction value calculating unit 45 extracts the theoretical adjustment value 67 and the theoretical adjustment value scale 63 stored in the storage unit, and calculates the correction value by using the equations (2L) and (2H). The calculation result is stored in the correction value storage area of the storage unit.
補正値[Lo]=理論調整値[Lo]−理論調整値Scale[Lo] ・・・(2L)
補正値[Hi]=理論調整値[Hi]−理論調整値Scale[Hi] ・・・(2H)
Correction value [Lo] = theoretical adjustment value [Lo]-theoretical adjustment value Scale [Lo] (2L)
Correction value [Hi] = Theoretical adjustment value [Hi] −Theoretical adjustment value Scale [Hi] (2H)
上記具体例では、理論調整値Scale[Lo]=0,理論調整値Scale[Hi] =30000、調整値変換手段44で算出した理論調整値[Lo]=3000,理論調整値[Hi]=30000であるから式(2L),式(1H)より、補正値[Lo]=3000,補正値[Hi]=0となる。 In the above specific example, theoretical adjustment value Scale [Lo] = 0, theoretical adjustment value Scale [Hi] = 30000, theoretical adjustment value [Lo] = 3000 calculated by adjustment value conversion means 44, theoretical adjustment value [Hi] = 30000 Therefore, from the equations (2L) and (1H), the correction value [Lo] = 3000 and the correction value [Hi] = 0.
<補正値送信処理>
次に、補正値送信手段47は、算出した補正値を待機側モジュールへ向けて送信する。
<Correction value transmission process>
Next, the correction value transmitting unit 47 transmits the calculated correction value to the standby module.
<出力値算出処理>
その後、運用状態において、入力処理を実行する。計測値入力手段43は、外部機器9からの入力信号を記憶部40の計測値保存領域に格納する。
<Output value calculation processing>
Thereafter, input processing is executed in the operating state. The measurement value input means 43 stores the input signal from the external device 9 in the measurement value storage area of the storage unit 40.
出力値算出手段46は、この計測値保存領域に保存されている計測値66と、同じく記憶部40に保存されている機器調整値65とユーザ要求値scale62を用いて、式(5)によりCPUモジュール2へ出力するためのデータ(稼動側出力値)を計算する。 The output value calculation means 46 uses the measurement value 66 stored in the measurement value storage area, the device adjustment value 65 and the user request value scale 62, which are also stored in the storage unit 40, to calculate the CPU according to equation (5). Data to be output to the module 2 (operation side output value) is calculated.
稼動側出力値 = ユーザ要求値Scale[Lo]+(稼動側計測値−機器調整値[Lo])×(ユーザ要求値Scale[Hi]−ユーザ要求値Scale[Lo])/(機器調整値[Hi]−機器調整値[Lo])
・・・ (5)
Operation side output value = User request value Scale [Lo] + (Operation side measurement value-Device adjustment value [Lo]) x (User request value Scale [Hi]-User request value Scale [Lo]) / (Device adjustment value [ Hi]-Device adjustment value [Lo])
(5)
上記具体例では、ユーザ要求値Scale[Lo] = 0,ユーザ要求値Scale[Hi] = 16000、機器調整値[Lo] = 3200,機器調整値[Hi] = 32000、稼動側計測値=32000であるから、式(5)より、CPUモジュール2へ渡す計測データとして、稼動側出力値=16000となる。 In the above specific example, user request value Scale [Lo] = 0, user request value Scale [Hi] = 16000, device adjustment value [Lo] = 3200, device adjustment value [Hi] = 32000, operation side measurement value = 32000 Therefore, from the equation (5), the operation side output value = 16000 is obtained as measurement data to be transferred to the CPU module 2.
[待機側の動作]
待機側モジュールの処理として、上記の基本情報登録処理、計測値入力処理、校正値登録処理、および出力値算出処理は稼動側モジュールと同様の処理内容を実行するが、このとき機器調整値については、計測値入力手段43によって入力するのではなく次の処理によって受信した補正値から演算する。
[Standby operation]
As basic module registration processing, measurement value input processing, calibration value registration processing, and output value calculation processing described above, the same processing contents as the operation side module are executed as the standby module processing. Instead of being input by the measured value input means 43, the calculation is performed from the correction value received by the following processing.
<補正値受信処理>
待機側モジュールの補正値受信手段48は、稼動側から送られてきた補正値68を受信すると、記憶部40の補正値保存領域に格納する。
<Correction value reception processing>
When the correction value receiving means 48 of the standby module receives the correction value 68 sent from the operating side, it stores it in the correction value storage area of the storage unit 40.
<機器補正値変換処理>
次に、機器補正値変換手段50によって、記憶部40に保存されている補正値68と理論調整値scale63と校正値64とを用いて、次の式(3L),式(3H)によって、機器補正値69を計算する。計算結果は、記憶部40の機器補正値保存領域に格納される。
<Device correction value conversion processing>
Next, the device correction value conversion means 50 uses the correction value 68, the theoretical adjustment value scale 63, and the calibration value 64 stored in the storage unit 40 to calculate the device according to the following equations (3L) and (3H). A correction value 69 is calculated. The calculation result is stored in the device correction value storage area of the storage unit 40.
機器補正値[Lo] = (補正値[Lo]−理論調整値Scale[Lo])×(校正値[Hi]−校正値[Lo])/(理論調整値Scale[Hi]−理論調整値Scale[Lo]) ・・・(3L)
機器補正値[Hi] = (補正値[Hi]−理論調整値Scale[Lo])×(校正値[Hi]−校正値[Lo])/(理論調整値Scale[Hi]−理論調整値Scale[Lo]) ・・・(3H)
Device correction value [Lo] = (Correction value [Lo]-Theoretical adjustment value Scale [Lo]) x (Calibration value [Hi]-Calibration value [Lo]) / (Theoretical adjustment value Scale [Hi]-Theoretical adjustment value Scale [Lo]) ... (3L)
Device correction value [Hi] = (Correction value [Hi]-Theoretical adjustment value Scale [Lo]) x (Calibration value [Hi]-Calibration value [Lo]) / (Theoretical adjustment value Scale [Hi]-Theoretical adjustment value Scale [Lo]) (3H)
なお、上記の式(3L),式(3H)のうち、(校正値[Hi]−校正値[Lo])/(理論調整値Scale[Hi]−理論調整値Scale[Lo])の項は、調整用スケール変換データに該当している。 Of the above equations (3L) and (3H), the term (calibration value [Hi] −calibration value [Lo]) / (theoretical adjustment value Scale [Hi] −theoretical adjustment value Scale [Lo]) is This corresponds to the scale conversion data for adjustment.
具体例として、CPUモジュール2から設定される理論調整値は稼動側と同じ値であり、理論調整値Scale[Lo] = 0,理論調整値Scale[Hi] = 30000である。また、校正値としては校正値[Hi] = 28000,校正値[Lo] =0とする。このとき、稼動側から送られてくる補正値は、補正値[Lo] = 3000,補正値[Hi] = 0なので、上記の式(3L),(3H)より、機器補正値[Lo] =2800 ,機器補正値[Hi] =0となる。 As a specific example, the theoretical adjustment value set from the CPU module 2 is the same value as that on the operating side, and the theoretical adjustment value Scale [Lo] = 0 and the theoretical adjustment value Scale [Hi] = 30000. As calibration values, calibration value [Hi] = 28000 and calibration value [Lo] = 0. At this time, since the correction value sent from the operating side is correction value [Lo] = 3000 and correction value [Hi] = 0, the device correction value [Lo] = 0 from the above equations (3L) and (3H). 2800, device correction value [Hi] = 0.
<機器調整値算出処理>
次に、機器調整値算出手段51は、記憶部40に格納されている機器補正値69と校正値64を抽出して、次の式(4L),(4H)により、機器調整値65を計算する。計算結果は、記憶部40の機器調整値保存領域に格納される。
<Device adjustment value calculation processing>
Next, the device adjustment value calculation means 51 extracts the device correction value 69 and the calibration value 64 stored in the storage unit 40, and calculates the device adjustment value 65 by the following equations (4L) and (4H). To do. The calculation result is stored in the device adjustment value storage area of the storage unit 40.
機器調整値[Lo]=校正値[Lo]+機器補正値[Lo] ・・・(4L)
機器調整値[Hi]=校正値[Hi]+機器補正値[Hi] ・・・(4H)
Device adjustment value [Lo] = Calibration value [Lo] + Device correction value [Lo] (4L)
Device adjustment value [Hi] = Calibration value [Hi] + Device correction value [Hi] (4H)
上記具体例では、校正値[Lo]=0,校正値[Hi]=28000、機器補正値[Lo]=2800,機器補正値[Hi]=0なので、式(4L),式(4H)より、機器調整値[Lo]=2800,機器調整値[Hi]=28000になる。この機器調整値算出手段51によって算出された機器調整値で計測値を修正することにより、アナログ入力モジュールの個体差が吸収される。 In the above specific example, since the calibration value [Lo] = 0, the calibration value [Hi] = 28000, the device correction value [Lo] = 2800, and the device correction value [Hi] = 0, from the equations (4L) and (4H) The device adjustment value [Lo] = 2800 and the device adjustment value [Hi] = 28000. By correcting the measurement value with the device adjustment value calculated by the device adjustment value calculation means 51, individual differences of the analog input modules are absorbed.
<出力値算出処理>
待機側モジュールでアナログ入力処理を行う場合は、記憶部40に保存されている計測値66、ユーザ要求値scale62、および機器調整値65を抽出し、上記の式(5)により、待機側入力値を計算する。そして、稼動/待機判定手段52によって、稼動側モジュールが故障したと判定した場合は、待機側が新たな稼動側となり、ユーザ要求値scale62によってスケール変換された計測値をCPUモジュール2に送る。なお、具体例として、待機側計測値=28000の場合には、式(5)より、待機側出力値=16000となる。すなわち、本実施の形態の演算処理によれば、CPUモジュール2へ出力するデータ値は、稼動側と待機側で同じになる。
<Output value calculation processing>
When analog input processing is performed by the standby side module, the measurement value 66, the user request value scale 62, and the device adjustment value 65 stored in the storage unit 40 are extracted, and the standby side input value is calculated by the above equation (5). Calculate When the operation / standby determination unit 52 determines that the operation side module has failed, the standby side becomes a new operation side, and the measured value scaled by the user request value scale 62 is sent to the CPU module 2. As a specific example, when the standby side measurement value = 28000, the standby side output value = 16000 is obtained from Equation (5). That is, according to the arithmetic processing of the present embodiment, the data value output to the CPU module 2 is the same on the operating side and the standby side.
なお、故障したモジュールは、新たなアナログ入力モジュールと交換されるが、このとき、この新たなアナログ入力モジュールは待機側に設定され、出荷時に校正処理が行われ、校正値64が記憶部40に保存されているものとする。このモジュールが現地の入出力二重化装置1に実装されると、稼動側モジュールは、保存されている補正値を補正値送信手段47によって、当該交換された待機側モジュールへ送り、待機側モジュールは、上述した待機側モジュールの処理を実行する。 The failed module is replaced with a new analog input module. At this time, the new analog input module is set to the standby side, calibration processing is performed at the time of shipment, and the calibration value 64 is stored in the storage unit 40. Suppose that it is preserved. When this module is mounted on the local input / output duplexing device 1, the operation side module sends the stored correction value to the replaced standby side module by the correction value transmission means 47, and the standby side module The processing of the standby module described above is executed.
以上、入出力二重化装置1の各手段の処理内容について説明した。次に入出力二重化装置1の現地での動作、特に補正値の送信処理、他系の異常検出処理、および稼動/待機の切替処理について図16のフローチャートを用いて説明する。 The processing contents of each unit of the input / output duplex device 1 have been described above. Next, the operation of the duplex input / output apparatus 1 in the field, particularly the correction value transmission process, the other system abnormality detection process, and the operation / standby switching process will be described with reference to the flowchart of FIG.
まず、アナログ入力モジュール10は、電源ONによってCPU回路11の記憶部40から「調整値」、「二重化設定」のフラグ、「稼動/待機」の別、「補正値」を各データの保存エリアから読み出し(S101)、二重化設定でない場合は、単独運転処理を実行する(S102)。この場合は、補正値送信手段47、補正値受信手段48、コマンド送受信手段49は機能させない。 First, when the power is turned on, the analog input module 10 reads “adjustment value”, “duplex setting” flag, “operation / standby”, and “correction value” from the storage area of each data from the storage unit 40 of the CPU circuit 11. Reading (S101), if it is not duplex setting, an independent operation process is executed (S102). In this case, the correction value transmission unit 47, the correction value reception unit 48, and the command transmission / reception unit 49 are not functioned.
稼動/待機判定手段52は、稼動/待機の初期状態61から、自モジュールが稼動設定されている場合は(S104で「YES」)、計測値入力手段43はCPUモジュール2からの指令により自モジュールは調整中か否かを判定する(S105)。 When the own module is set to operate from the initial operation / standby state 61 (“YES” in S104), the operation / standby determination unit 52 determines that the measured value input unit 43 is in accordance with a command from the CPU module 2. It is determined whether or not adjustment is in progress (S105).
自モジュールが調整中の場合は(S105で「YES」)、調整用の入力値(機器調整値)を取得して、調整値変換手段44により理論調整値を算出する(106)。 When the own module is being adjusted (“YES” in S105), an input value for adjustment (device adjustment value) is acquired, and a theoretical adjustment value is calculated by the adjustment value conversion means 44 (106).
次に、補正値算出手段45を起動して、理論調整値を元に補正値を算出する(S107)。そして、記憶部40への書き込み要求が有る場合は、機器調整値と補正値を記憶部40へ書き込む(S109)。 Next, the correction value calculation means 45 is activated to calculate a correction value based on the theoretical adjustment value (S107). If there is a write request to the storage unit 40, the device adjustment value and the correction value are written to the storage unit 40 (S109).
続いて、補正値送信手段47により通信ケーブル5を経由して、算出した補正値を待機側モジュールへ転送する(S110)。なお、この転送により待機側モジュールは稼動側モジュールの健全性を検知する。 Subsequently, the calculated correction value is transferred to the standby module via the communication cable 5 by the correction value transmitting means 47 (S110). By this transfer, the standby module detects the soundness of the operating module.
その後、コマンド送受信手段49は待機側モジュールから補正値の受信完了のレスポンスがあったか否かを判定し(S111)、レスポンスがあった場合は、その後周期的に待機側モジュールへ生存確認等の所定のコマンドを送信する(S113)。なお、互いに相手方の正常性を確認する手法としては、いわゆるハローコールなど予め定められた手順によって所定のデータ(補正値でも良い)を受け渡すことによって実現することができる。 Thereafter, the command transmission / reception means 49 determines whether or not there is a response for completion of reception of the correction value from the standby side module (S111). If there is a response, the command transmission / reception means 49 then periodically sends a predetermined confirmation such as survival confirmation to the standby side module. A command is transmitted (S113). Note that a method for mutually confirming the normality of the other party can be realized by transferring predetermined data (or a correction value) by a predetermined procedure such as a so-called hello call.
一方、レスポンスが無い場合は、再度、補正値を待機側モジュールに転送すると共に(S112)、入力処理を実行し(S114)、出力値算出手段46により機器調整値等をもとに入力値を補正する(S115)。 On the other hand, if there is no response, the correction value is transferred again to the standby module (S112), the input process is executed (S114), and the output value calculation means 46 inputs the input value based on the device adjustment value. Correction is performed (S115).
そして、待機側モジュールが正常か否かをステップS113のコマンド送信のレスポンスによって確認し(S116)、一定時間または一定回数レスポンスが無い場合は、CPUモジュール2に待機側モジュールが異常であることを通知して(S117)、ステップS105へ戻り以降の処理を繰り返す。 Then, whether or not the standby module is normal is confirmed by a command transmission response in step S113 (S116), and if there is no response for a predetermined time or a predetermined number of times, the CPU module 2 is notified that the standby module is abnormal. (S117), the process returns to step S105 and the subsequent processing is repeated.
一方、ステップS104で、自モジュールが待機側設定の場合は、補正値受信手段48により補正値の受信があったか否かを判定し(S118)、補正値の受信があった場合は、受信した補正値を記憶部40に書き込む(S119)。 On the other hand, if the own module is set to the standby side in step S104, it is determined whether or not the correction value is received by the correction value receiving means 48 (S118). If the correction value is received, the received correction is received. The value is written in the storage unit 40 (S119).
そして、機器補正値変換手段50および機器調整値算出手段51により補正値を機器調整値に変換する(S120)。また、稼動側モジュールに補正値の受信完了レスポンスを送信する(S121)。 Then, the device correction value conversion means 50 and the device adjustment value calculation means 51 convert the correction value into the device adjustment value (S120). Also, a correction value reception completion response is transmitted to the operating module (S121).
その後は、稼動側モジュールへ生存確認等のコマンド送受信処理を行い(S122)、稼動側モジュールが正常か否かの確認を行う(S123)。 After that, command transmission / reception processing such as existence confirmation is performed on the operating module (S122), and it is confirmed whether the operating module is normal (S123).
そして、稼動側モジュールが正常の場合は、入力処理を実行して、ステップS118へ戻り以降の処理を繰り返す。一方、ステップS123で、稼動側モジュールが正常でないと判定した場合は、稼動/待機判定手段52によりCPUモジュール2へ稼動側が異常であることを通知して、記憶部40の稼動/待機の設定を稼動に書き換えて、自モジュールが稼動側に切り替わり(S126)、ステップS105へ移行して、以降の処理を実行する。 If the operating module is normal, the input process is executed, the process returns to step S118, and the subsequent processes are repeated. On the other hand, if it is determined in step S123 that the operation side module is not normal, the operation / standby determination means 52 notifies the CPU module 2 that the operation side is abnormal, and sets the operation / standby of the storage unit 40. Rewriting to operation, the own module is switched to the operation side (S126), the process proceeds to step S105, and the subsequent processing is executed.
なお、このとき、オンライン状態で新たに稼動側へ切り替わったアナログ入力モジュールは、ステップS105では、自モジュールは調整中ではないため、ステップS111へジャンプする。このとき、異常と判定された相手側モジュールは、待機側扱いとなるが、この待機側モジュールからは、補正値受信完了レスポンスはないため、S112へ移行し、自モジュールの記憶部40に保存されている機器調整値を用いて入力値を補正し、CPUモジュール2へ渡す。 At this time, the analog input module newly switched to the active side in the online state jumps to step S111 because the own module is not being adjusted in step S105. At this time, the counterpart module determined to be abnormal is treated as a standby side, but since there is no correction value reception completion response from this standby side module, the process proceeds to S112 and is stored in the storage unit 40 of the own module. The input value is corrected using the device adjustment value, and is passed to the CPU module 2.
その後、待機側モジュールが交換された場合は、ステップS112の処理によって、新たに稼動側となったモジュールの記憶部40に保存されている補正値が待機側モジュールへ転送されることになる。一方、交換された待機側モジュールは、ステップS104で「NO」となり、ステップS118へ移行し、補正値を受信し自モジュールの記憶部40へ保存し、以後はこの補正値を用いて機器調整値を算出し、これにより入力値を補正することになる。 Thereafter, when the standby module is replaced, the correction value stored in the storage unit 40 of the module that has newly become the operating side is transferred to the standby module by the process of step S112. On the other hand, the replaced standby module becomes “NO” in step S104, proceeds to step S118, receives the correction value, stores it in the storage unit 40 of the own module, and thereafter uses this correction value to adjust the device adjustment value. Thus, the input value is corrected.
[理論調整値scaleと校正値・機器調整値との関係]
図17は、理論調整値scale(外部A/D変換値)と、校正値および機器調整値との関係を示す説明図である。ここで、理論調整値scaleは、CPUモジュール2から指定されるA/D変換の範囲を示す値(スケール値)であるため、外部A/D変換値と言い、校正値および調整値は、入力されたアナログ値(この例では電圧値)に対応するアナログ入力モジュール内のADC12のA/D変換値であるため内部A/D変換値と言う。
[Relationship between theoretical adjustment value scale and calibration / equipment adjustment value]
FIG. 17 is an explanatory diagram showing the relationship between the theoretical adjustment value scale (external A / D conversion value), the calibration value, and the device adjustment value. Here, since the theoretical adjustment value scale is a value (scale value) indicating the range of A / D conversion designated by the CPU module 2, it is called an external A / D conversion value, and the calibration value and the adjustment value are input. Since this is an A / D conversion value of the ADC 12 in the analog input module corresponding to the analog value (voltage value in this example), it is referred to as an internal A / D conversion value.
この表において、電圧の単位を[v]、デジタル値の単位を[d]で表している。
まず、CPUモジュール2からは、基準となるスケール値として0[v]−10[v]の入力範囲に対して、電圧0[v]に対しては、0[d](理論調整値scale[Lo])、電圧10[v]に対しては、30000[d](理論調整値scale[Hi])の対応関係が設定される。
In this table, the unit of voltage is [v] and the unit of digital value is [d].
First, from the CPU module 2, an input range of 0 [v] −10 [v] as a reference scale value is 0 [d] (theoretical adjustment value scale [ Lo]) and a voltage of 10 [v], a correspondence relationship of 30000 [d] (theoretical adjustment value scale [Hi]) is set.
次に、校正段階において、電圧0[v]の印加に対する内部A/D変換値(校正値[Lo])が0[d]、電圧10[v]の印加に対する内部A/D変換値(校正値[Hi])が32000[d]であったとすると、図17(a)の直線Aのようになる。なお、この例では、説明の便宜上、原点(0[d])を合わせるように、入力値をシフト、すなわち[Lo]側の差分だけ [Hi]側も差し引くように補正することを前提としているが、計測値をそのまま用いるようにしても良い。 Next, in the calibration stage, the internal A / D conversion value (calibration value [Lo]) with respect to the application of voltage 0 [v] is 0 [d], and the internal A / D conversion value with respect to the application of voltage 10 [v] (calibration) If the value [Hi]) is 32000 [d], the straight line A in FIG. In this example, for convenience of explanation, it is assumed that the input value is shifted so that the origin (0 [d]) is matched, that is, correction is performed so that the difference on the [Lo] side is also subtracted from the [Hi] side. However, the measured value may be used as it is.
次に、現地での調整段階において、電圧0[v]の印加に対する内部A/D変換値(機器調整値[Lo])が3200[d]、電圧10[v]の印加に対する内部A/D変換値(機器調整値[Hi])が32000[d]であったとすると、図17(a)の直線Bのようになる。なお、この例では、機器調整値[Hi]を校正値[Hi]に合わせるようにシフトしているが、計測値をそのまま用いるようにしても良い。 Next, in the on-site adjustment stage, the internal A / D conversion value (apparatus adjustment value [Lo]) for application of voltage 0 [v] is 3200 [d], and the internal A / D for application of voltage 10 [v] If the converted value (device adjustment value [Hi]) is 32000 [d], the straight line B in FIG. In this example, the device adjustment value [Hi] is shifted to match the calibration value [Hi], but the measurement value may be used as it is.
このとき、式(1L),式(1H)から理論調整値[Lo]=3000、理論調整値[Hi]=30000となるが、これは、機器調整値[Lo]、機器調整値 [Hi]をそれぞれ、校正値のスケール(すなわち内部A/D変換値のスケール)から理論調整値のスケール(外部A/D変換値のスケール)に変換することを意味している。すなわち、この補正値は外部A/D変換値のスケール上での補正値を意味する。 At this time, the theoretical adjustment value [Lo] = 3000 and the theoretical adjustment value [Hi] = 30000 from the equations (1L) and (1H), which are the device adjustment value [Lo] and the device adjustment value [Hi]. Is converted from a calibration value scale (ie, internal A / D conversion value scale) to a theoretical adjustment value scale (external A / D conversion value scale). That is, this correction value means a correction value on the scale of the external A / D conversion value.
このように、稼動側では、CPUモジュール2から指定された入力範囲のデジタル値(理論調整値scale)と校正値から調整用スケール変換データ(直線A)を求め、入力した機器調整値をこの調整用スケール変換データによってスケール変換して、補正値を求め、該補正値を待機側へ送信しているのである。 As described above, on the operating side, the scale conversion data for adjustment (straight line A) is obtained from the digital value (theoretical adjustment value scale) and the calibration value in the input range designated by the CPU module 2, and the input device adjustment value is adjusted to this The scale is converted by the scale conversion data for use, the correction value is obtained, and the correction value is transmitted to the standby side.
そして、待機側では、この補正値から式(3L),式(3H)により、機器補正値[Lo]、機器補正値[Hi]を計算する。この式(3L),式(3H)は、補正値を外部A/D変換値のスケールから内部変換A/D変換値のスケールへ変換する処理であり、機器補正値は、内部変換A/D変換値のスケール上での値を意味している。 On the standby side, the device correction value [Lo] and the device correction value [Hi] are calculated from the correction values according to the equations (3L) and (3H). Expressions (3L) and (3H) are processes for converting the correction value from the scale of the external A / D conversion value to the scale of the internal conversion A / D conversion value, and the device correction value is the internal conversion A / D. It means the value on the scale of the converted value.
そして、待機側の出荷時の校正値に対してこの機器補正値を加算することによって、機器調整値をそれぞれ[Lo]側、[Hi]側について求める(式(4L),式(4H))。このときの校正値と機器調整値は、それぞれ直線C、直線Dのようになる。 Then, by adding this device correction value to the calibration value at the time of shipment on the standby side, device adjustment values are obtained for the [Lo] side and [Hi] side, respectively (formula (4L), formula (4H)) . The calibration value and device adjustment value at this time are as shown by straight line C and straight line D, respectively.
この機器調整値を用いて、式(5)により計測値を修正して、CPUモジュール2へ出力するのである。 Using the device adjustment value, the measurement value is corrected by the equation (5) and output to the CPU module 2.
すなわち、待機側では受信した補正値をもとに調整用スケール変換データ(直線C)によって、待機用の補正値である機器補正値を算出し、該機器補正値を用いて、待機側の機器調整値を求めて、計測値を修正し出力値を算出しているのである。 In other words, on the standby side, a device correction value that is a standby correction value is calculated from the adjustment scale conversion data (straight line C) based on the received correction value, and the standby side device is calculated using the device correction value. The adjustment value is obtained, the measurement value is corrected, and the output value is calculated.
以上、本実施の形態によれば、入力範囲のデジタル値(理論調整値scale)と校正値から調整用スケール変換データを求め、入力した機器調整値をこの調整用スケール変換データによってスケール変換して補正値を求め、該補正値を待機側へ送信し、待機側では受信した補正値をもとに待機側の調整用スケール変換データによって、待機側の補正値である機器補正値を算出し、該機器補正値を用いて待機側の機器調整値を求めて、計測値を修正しCPUモジュールへの出力値を算出する。 As described above, according to the present embodiment, the adjustment scale conversion data is obtained from the digital value (theoretical adjustment value scale) and the calibration value of the input range, and the input device adjustment value is scale-converted by the adjustment scale conversion data. A correction value is obtained, the correction value is transmitted to the standby side, and the standby side calculates the device correction value, which is the correction value on the standby side, based on the adjustment value conversion data on the standby side based on the received correction value. A device adjustment value on the standby side is obtained using the device correction value, the measured value is corrected, and an output value to the CPU module is calculated.
これにより、現地の外部機器との接続に伴う調整は、最初に稼動側モジュールに対してのみ行えば良く、待機側モジュール、およびその後の交換したアナログ入力モジュールについては、最初の稼動側モジュールで計算した補正値を用いることによって、外部機器の特性に合わせる調整を自動的に行うことができるので、現地調整の手間が省け、作業効率が向上する。 As a result, adjustments related to the connection with local external equipment need only be made for the active module first, and for the standby module and the replaced analog input module after that, calculation is performed with the first active module. By using the corrected value, adjustment according to the characteristics of the external device can be automatically performed, so that the labor for on-site adjustment can be saved and work efficiency can be improved.
本発明は、上述した実施の形態に限定されること無く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施をすることができる。
たとえば、稼動側から待機側へ補正値に送信の都度インクリメントされる連番を付して周期的に送るようにし、待機側はこの補正値の受信によって応答を返すようにしても良い。これにより、運用中に待機側が故障したときに活線状態で交換されたときでも稼動側から待機側へ補正値が送られ、稼動側においてその応答によって待機側の健全性を確認することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented with various modifications without departing from the scope of the invention.
For example, the correction value may be sent periodically from the active side to the standby side with a serial number incremented every time it is transmitted, and the standby side may return a response upon receipt of this correction value. As a result, even when the standby side fails during operation, the correction value is sent from the operating side to the standby side even when the standby side is replaced, and the operating side can check the soundness of the standby side by the response. .
また、上述したように補正値送信手段47は、理論調整値と理論調整スケール値(理論調整値scale)との差分を補正値として送信しても良いが、調整値変換手段44で算出する理論調整値または基本情報を用いてこのデータに変換可能なデータを補正値として送信するようにしても良い。 Further, as described above, the correction value transmitting unit 47 may transmit the difference between the theoretical adjustment value and the theoretical adjustment scale value (theoretical adjustment value scale) as a correction value. Data that can be converted into this data using the adjustment value or basic information may be transmitted as a correction value.
1 入出力二重化装置
2 CPUモジュール
3 バス
5 通信ケーブル
9 外部機器
10 入出力モジュール (アナログ入力モジュール含む)
11 CPU回路
12 ADC(A/D変換器)
14 MPX(マルチプレクサ)
15 BUSI/F回路
19 サンプルホールド回路(SH)
21 送信回路
22 受信回路
23 絶縁回路
30 動作モード判定部
31 保持回路
32a,32b NAND回路
33a,33b NOT回路
34 送信回路
35 受信回路
36,85,88 AND回路
37 DF/F
40 記憶部
41 CPUI/F手段
42 基本情報登録手段
43 計測値入力手段
44 調整値変換手段
45 補正値算出手段
46 出力値算出手段
47 補正値送信手段
48 補正値受信手段
49 コマンド送受信手段
50 機器補正値変換手段
51 機器調整値算出手段
52 稼動/待機判定手段
71 自己診断手段
72 動作モード調整手段
73 動作モード管理テーブル
81,86 デコード回路
82 共有メモリ
83 ゲート回路
84,87 一致回路
92 接続ケーブル
96 通信部
97 外部I/F部
98 入力回路
99 従来のアナログ入力モジュール
100 従来の入出力二重化装置
1 I / O duplex device 2 CPU module 3 Bus 5 Communication cable 9 External device 10 I / O module (including analog input module)
11 CPU circuit 12 ADC (A / D converter)
14 MPX (Multiplexer)
15 BUSI / F circuit 19 Sample hold circuit (SH)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Transmission circuit 22 Reception circuit 23 Insulation circuit 30 Operation mode determination part 31 Holding circuit 32a, 32b NAND circuit 33a, 33b NOT circuit 34 Transmission circuit 35 Reception circuit 36, 85, 88 AND circuit 37 DF / F
DESCRIPTION OF SYMBOLS 40 Memory | storage part 41 CPUI / F means 42 Basic information registration means 43 Measurement value input means 44 Adjustment value conversion means 45 Correction value calculation means 46 Output value calculation means 47 Correction value transmission means 48 Correction value reception means 49 Command transmission / reception means 50 Instrument correction Value conversion means 51 Equipment adjustment value calculation means 52 Operation / standby determination means
71 Self-diagnosis means 72 Operation mode adjustment means 73 Operation mode management table 81, 86 Decode circuit 82 Shared memory 83 Gate circuit 84, 87 Matching circuit 92 Connection cable 96 Communication section 97 External I / F section 98 Input circuit 99 Conventional analog input Module 100 Conventional I / O duplex device
Claims (7)
夫々の前記入出力モジュールは、
相手系と接続され、動作モードを送受信する通信手段と、
前記通信手段によって受信される相手系の動作モードと、自系の自己診断結果に基づいて、自系の動作モードを決定し、当該決定した動作モードを前記CPUモジュールへ通知する動作モード調整手段と、
前記動作モード調整手段によって決定された動作モードに基づいて、自系が稼動側の場合は、前記CPUモジュールから設定パラメータを入力し、該設定パラメータを用いて入力処理または出力処理を実行させる一方、相手系へ該設定パラメータを送信し、自系が待機側の場合は、相手系から送信されてくる設定パラメータを受信し、当該受信した設定パラメータを用いて入力処理または出力処理を実行させるコマンド送受信手段と、を備え、
前記CPUモジュールは、稼動側の入出力モジュールのみに前記設定パラメータを出力することを特徴とする入出力二重化装置。 Redundant input / output equipped with at least a pair of input / output modules that function as the active side or standby side as the operation mode, which is mounted in the same unit and exchanges data via the shared memory with the CPU module that executes arithmetic processing A device,
Each of the input / output modules is
A communication means connected to the partner system and transmitting / receiving the operation mode;
An operation mode adjusting unit for determining an operation mode of the own system based on an operation mode of the counterpart system received by the communication unit and a self-diagnosis result of the own system, and notifying the CPU module of the determined operation mode; ,
Based on the operation mode determined by the operation mode adjusting means, when the own system is the operating side, the setting parameter is input from the CPU module, and the input process or the output process is executed using the setting parameter, Command transmission / reception that transmits the setting parameter to the partner system and receives the setting parameter transmitted from the partner system when the host system is on the standby side, and executes input processing or output processing using the received setting parameter Means, and
The CPU module outputs the setting parameter only to the input / output module on the operating side, wherein the input / output duplex device is provided.
受信された前記相手系の動作モードが待機側の場合、自系の動作モードを稼動側に仮設定すると共に相手系へ自系が稼動側であることを通知し、この通知に対する相手系からの応答を受信し、この応答に含まれる相手系の動作モードも待機側のとき、前記仮設定を本設定にして自系の動作モードを稼動側に決定し、前記応答に含まれる相手系の動作モードが稼動側のとき、前記仮設定を解除し、自系の動作モードを待機側に決定することを特徴とする請求項1に記載の入出力二重化装置。 In the determination of the operation mode of the own system when the self-diagnosis result of the own system is normal,
When the received operation mode of the partner system is the standby side, the operation mode of the own system is temporarily set to the operating side and the partner system is notified that the own system is the operating side. When a response is received and the operation mode of the partner system included in this response is also the standby side, the temporary setting is set to the actual setting to determine the operation mode of the host system as the active side, and the operation of the partner system included in the response 2. The dual input / output apparatus according to claim 1, wherein when the mode is the operation side, the temporary setting is canceled and the operation mode of the own system is determined as the standby side.
夫々の前記入出力モジュールは、稼動側のときにのみ前記CPUモジュールの当該共有メモリへのアクセスを許可することを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の入出力二重化装置。 The same address space is allocated as the address space accessed from the CPU module side of the shared memory provided in the input and output modules on the operating side and the standby side, respectively.
4. The input / output duplexing apparatus according to claim 1, wherein each of the input / output modules permits the CPU module to access the shared memory only when the input / output module is on the operating side. 5.
前記稼動側の入出力モジュールは、前記稼動/待機切替信号を受信して、自系を待機側へ切り替えることにより、相手系を稼動側へ移行させることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の入出力二重化装置。 The CPU module transmits an operation / standby switching signal for switching the operation side to the standby side to the input / output module on the operation side,
The input / output module on the operating side receives the operating / standby switching signal and switches the own system to the standby side to shift the counterpart system to the operating side. The dual input / output device according to claim 1.
稼動側アナログ入力モジュールは、
入力されるアナログ値の範囲とデジタル値の範囲の対応関係を示す理論調整スケール値を登録する稼動側基本情報登録手段と、
該稼動側アナログ入力モジュールのA/D変換誤差を修正するための稼動側校正値および外部機器から出力されるアナログ信号のA/D変換値をそれぞれ入力する稼動側計測値入力手段と、
前記外部機器の特性に合わせるための機器調整値を保持する稼動側記憶手段と、
前記機器調整値と前記理論調整スケール値と前記稼動側校正値とを用いて待機側アナログ入力モジュールのA/D変換値の修正に使用する補正値を演算し、この補正値を周期的に前記待機側アナログ入力モジュールへ送信する補正値送信手段と、
前記稼動側計測値入力手段によって入力されたアナログ信号のA/D変換値を前記稼動側記憶手段に保持されている機器調整値によって修正したA/D変換値を出力する出力値算出手段と、を備え、
前記待機側アナログ入力モジュールは、
入力されるアナログ値の範囲とデジタル値の範囲の対応関係を示す理論調整スケール値を登録する待機側基本情報登録手段と、
該待機側アナログ入力モジュールのA/D変換誤差を修正するための待機側校正値および前記外部機器から出力されるアナログ信号のA/D変換値をそれぞれ入力する待機側計測値入力手段と、
前記補正値送信手段によって送信された補正値を受信し、この補正値と前記理論調整スケール値と前記待機側校正値とを用いて待機側の機器調整値を演算して待機側記憶手段に保存する演算保存手段と、を備え、
前記待機側アナログ入力モジュールは、所定の期間、前記補正値送信手段から補正値を受信しないことにより、稼動側アナログ入力モジュールとして動作することを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の入出力二重化装置。 The input / output module is an analog input module,
The operating side analog input module
An operation side basic information registration means for registering a theoretical adjustment scale value indicating a correspondence relationship between an input analog value range and a digital value range;
An operating side measured value input means for inputting an operating side calibration value for correcting an A / D conversion error of the operating side analog input module and an A / D conversion value of an analog signal output from an external device;
Operation-side storage means for holding a device adjustment value for adjusting to the characteristics of the external device;
A correction value used to correct the A / D conversion value of the standby side analog input module is calculated using the device adjustment value, the theoretical adjustment scale value, and the operation side calibration value, and the correction value is periodically calculated as the correction value. Correction value transmitting means for transmitting to the standby side analog input module;
Output value calculation means for outputting an A / D conversion value obtained by correcting the A / D conversion value of the analog signal input by the operation side measurement value input means by the device adjustment value held in the operation side storage means; With
The standby side analog input module is:
Standby side basic information registration means for registering a theoretical adjustment scale value indicating a correspondence relationship between an input analog value range and a digital value range;
Standby side measurement value input means for inputting a standby side calibration value for correcting an A / D conversion error of the standby side analog input module and an A / D conversion value of an analog signal output from the external device;
The correction value transmitted by the correction value transmitting means is received, the device adjustment value on the standby side is calculated using the correction value, the theoretical adjustment scale value, and the standby side calibration value, and stored in the standby side storage means. An arithmetic storage means for performing,
6. The standby analog input module operates as an active analog input module by not receiving a correction value from the correction value transmitting means for a predetermined period. The I / O duplex device described.
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