JP2014071773A - Duplex control device and control method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プログラマラブルコントローラを二重化構成して運転する二重化制御装置およびその制御方法に関する。 The present invention relates to a duplex control device that operates by configuring a programmable controller as a duplex and a control method thereof.
プログラマラブルコントローラを用いた制御装置は、原子力発電所をはじめとする発電プラントや化学プラント等において現場機器を制御し、監視するために設けられる。さらに、信頼性および稼働率向上のためにプログラマラブルコントローラを一方を常用系、他方を待機系として二重化構成するものがある。 A control device using a programmable controller is provided to control and monitor field equipment in a power plant such as a nuclear power plant or a chemical plant. In addition, there is a configuration in which a programmable controller is duplexed with one as a regular system and the other as a standby system in order to improve reliability and operating rate.
さらに二重化した制御演算部のそれぞれに伝送制御部を接続し、2つの伝送制御部間を制御権切替回路によって常用と待機の切替を行う技術が開発されている(例えば、特許文献1参照。)。 Furthermore, a technology has been developed in which a transmission control unit is connected to each of the duplicated control operation units, and switching between normal use and standby is performed between the two transmission control units by a control right switching circuit (for example, see Patent Document 1). .
また、二重化した制御MPUにそれぞれ伝送制御モジュールを接続し、各々の伝送制御モジュールから二重化してデータをIOモジュールに送信する技術が開発されている(例えば、特許文献2参照。)。 Further, a technology has been developed in which a transmission control module is connected to each duplicated control MPU, and each transmission control module is duplicated to transmit data to the IO module (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、上述した特許文献1に記載の二重化構成した制御装置は、伝送制御部の二重化制御を1つの制御権切替回路が行っているため、この制御権切替回路が二重化共通部となり信頼性が低下するおそれがある。
However, in the control device configured as a duplex described in
また、上述した特許文献2に記載の二重化制御装置は、制御MPUの一方を常用系、他方を待機系として二重化制御装置を運用する場合、それぞれの系のデータ伝送を行う伝送制御モジュールは各系で一重化構成である。結果、伝送制御モジュールに異常が発生した場合には常用系と待機系からなる運用ができず、信頼性が低下するおそれがある。 Further, in the duplex control apparatus described in Patent Document 2 described above, when the duplex control apparatus is operated with one of the control MPUs as a regular system and the other as a standby system, the transmission control module that performs data transmission of each system is the system of each system. It is a single configuration. As a result, when an abnormality occurs in the transmission control module, the operation consisting of the normal system and the standby system cannot be performed, and the reliability may be reduced.
そこで本発明は、入出力バッファにおけるデータ伝送を二重化することができる二重化制御装置の提供を目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a duplex control device capable of duplexing data transmission in an input / output buffer.
上記目的を達成するために、本発明の二重化制御装置は、2つの制御伝送路と、2つの制御伝送路の両方と各々データ送受信可能に接続される2つのプログマラブルコントローラと、2つの制御伝送路の両方と各々データ送受信可能に接続される2つの入出力バッファと、2つの入出力バッファと各々データ送受信可能に接続される入出力装置とを備え、入出力装置は、2つのプログマラブルコントローラのいずれかから送信されたデータを2つの入出力バッファの両方から受信して更新することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the duplex control apparatus of the present invention includes two control transmission lines, two programmable controllers connected to both of the two control transmission lines so that data can be transmitted and received, and two control transmission lines. Two input / output buffers connected to both of the transmission paths so as to be able to transmit / receive data, and two input / output buffers and input / output devices connected to be able to transmit / receive data, respectively. Data transmitted from one of the programmable controllers is received from both of the two input / output buffers and updated.
さらに上記目的を達成するために、本発明の二重化制御装置の制御方法は、2つの制御伝送路の両方と各々データ送受信可能に接続される2つのプログマラブルコントローラと、2つの制御伝送路の両方と各々データ送受信可能に接続される2つの入出力バッファと、2つの入出力バッファと各々データ送受信可能に接続される入出力装置とを備える二重化制御装置において、入出力装置は、2つのプログマラブルコントローラのいずれかから送信されたデータを2つの入出力バッファの両方から受信して更新することを特徴とする。 Furthermore, in order to achieve the above object, the control method of the duplex control apparatus of the present invention includes two programmable controllers connected to both of the two control transmission lines so that data can be transmitted and received, and two control transmission lines. In a duplex control device comprising two input / output buffers connected to each other so as to be able to transmit / receive data, and two input / output buffers and an input / output device connected to be able to transmit / receive data respectively, the input / output device has two programs. Data transmitted from one of the malable controllers is received from both of the two input / output buffers and updated.
本発明によれば、二重化制御装置において入出力バッファにおけるデータ伝送を二重化することができる。 According to the present invention, data transmission in the input / output buffer can be duplexed in the duplexing control device.
以下、本発明の実施形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
(第1の実施形態)
(構成)
以下、本発明の第1の実施形態に係る二重化制御装置について図1を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る二重化制御装置を示す概略構成図である。
(First embodiment)
(Constitution)
Hereinafter, the duplexing control apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a duplex control apparatus according to the first embodiment of the present invention.
二重化制御装置1は、制御LAN2a、2bと、プログマラブルコントローラ(PLC)3a、3bと、入出力バッファ4a、4bと、入出力装置5とから構成される。
The
制御LAN2a、2bは、プログマラブルコントローラ3a、3bと入出力バッファ4a、4bとの間でデータ送受信を行う制御伝送路であり、LANケーブルの他、光ケーブル等に代えることができる。
The
2つのプログマラブルコントローラ3a、3bは、2つの制御LAN2a、2bの両方に各々データ送信可能に接続される。さらにプログマラブルコントローラ3a、3bは、一方を常用系、他方を待機系として運転することができる。さらにプログマラブルコントローラ3a、3bは相互を接続したトラッキングバスによって互いの状態を監視し、常用系と待機系を切替えることができる。
The two
2つの入出力バッファ4a、4bは、2つの制御LAN2a、2bの両方から各々データ受信可能に接続される。さらに1つ乃至複数の入出力装置5は、この2つの入出力バッファ4a、4bから各々データ受信可能に接続される。この結果、入出力バッファ4a、4bは二重化伝送ラインの一部と見なせる構成となる。入出力バッファ4a、4bは、プログマラブルコントローラ3a、3bから受信した出力信号を1つ乃至複数の入出力装置5へ振り分けて送信し、1つ乃至複数の入出力装置5から受信した入力信号を集約してプログマラブルコントローラ3a、3bへ送信する。
The two input /
この入出力装置5は、プログマラブルコントローラ3a、3bのいずれか一方から送信された出力信号を2つの入出力バッファ4a、4bの両方から受信し更新することができる。プログマラブルコントローラ3a、3bから入出力装置5への出力信号は、両入出力バッファ4a、4bを通り、入出力装置5に到達する。入出力装置5は、入出力バッファ4a、4bから受信した両方の出力信号の値で更新する。すなわち、プログマラブルコントローラ3a、3bのいずれか一方の1周期に2回の出力信号を更新する。入出力装置5は、現場機器等に接続され(図示せず。)、プログマラブルコントローラ3a、3bから受信した出力信号に基づいて現場機器の操作や現場機器からのプロセスデータの受信等を行う。
The input /
入出力装置5からプログマラブルコントローラ3a、3bへの入力信号は、両入出力バッファ4a、4bを通って、プログマラブルコントローラ3a、3bに到達する。入出力バッファ4a、4bは、入力信号に自身の品質情報を付加することができる。各々のプログマラブルコントローラ3a、3bは、入出力バッファ4a、4bからの入力信号のうち品質情報が正常なものを採用することができる。または、両方正常な場合において先着優先等の基準により一方を採用することができる。
Input signals from the input /
(作用)
以下、本発明の第1の実施形態の作用について説明する。入出力装置5は入出力バッファ4a、4bによりコントロールされ、出力信号の場合は入出力バッファ4a、4bからの指令を接続される現場機器等に出力する。プログマラブルコントローラ3a、3bから出力される出力信号はパケットごとにチェックサム等の品質情報をつけて、正常なときのみ更新することができる。
(Function)
The operation of the first embodiment of the present invention will be described below. The input /
プログマラブルコントローラ3a、3bは二重化されており、常用系と待機系のいずれか一方から出力指令が入出力バッファ4a、4bそれぞれに送信されるため、入出力装置5は、データが正常な場合それぞれの入出力バッファ4a、4bからの信号で出力信号の更新を行なう。
The
入出力装置5からプログマラブルコントローラ3a、3bへのデータ入力の場合は、入力信号にデータの品質情報を付加して入出力バッファ4a、4bに送信する。さらに入出力バッファ4a、4bは、入出力装置5の状態、データの品質情報、入出力バッファ4a、4bの品質情報を付加してプログマラブルコントローラ3a、3bへ送信することができる。
In the case of data input from the input /
プログマラブルコントローラ3a、3bは、入出力バッファ4a、4bから受信した入力信号のうち品質情報が正常を示すものを採用することができる。または、両方正常な場合は先着優先等の基準により一方を採用することができる。プログマラブルコントローラ3a、3bは、常用と待機の区別なく、上述した入出力バッファ4a、4bの両方からの入力信号の受信を行うことができる。
The
(効果)
本発明の第1の実施形態によれば、入出力バッファ4a、4bにおけるデータ伝送を二重化することができる。さらに入出力バッファ4a、4bの一方が故障したときにおいても、正常な入出力バッファ4a、4bはプログマラブルコントローラ3a、3bの両方からデータ受信を行うため、常用系と待機系からなる二重化構成を継続することができる。
(effect)
According to the first embodiment of the present invention, data transmission in the input /
また入出力バッファ4a、4bが制御LAN2a、2bに直接接続できるため、プログマラブルコントローラ3a、3bと入出力バッファ4a、4bを接続するための専用の配線及びコネクタを持つ必要がなくなり、システム構成が簡易となる。
In addition, since the input /
(第2の実施形態)
(構成)
以下、本発明の第2の実施形態に係る二重化制御装置について図2を参照して説明する。第1の実施形態に係る二重化制御装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。
(Second Embodiment)
(Constitution)
Hereinafter, a duplex control apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the redundant control apparatus according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description of the same configuration is omitted.
図2は、本発明の第2の実施形態に係る二重化制御装置の入出力バッファにおける異常検出方法を示すフロー図である。第2の実施形態が第1の実施形態と異なる点は、プログマラブルコントローラ3a、3bが入出力バッファ4a、4bからの伝送を監視する機能を有する点である。
FIG. 2 is a flowchart showing an abnormality detection method in the input / output buffer of the duplex control apparatus according to the second embodiment of the present invention. The second embodiment is different from the first embodiment in that the
(作用)
以下、本発明の第2の実施形態の作用について説明する。
(Function)
The operation of the second embodiment of the present invention will be described below.
入出力装置5は入出力バッファ4a、4b側からのデータ伝送が途絶えた場合に、入出力バッファ4a、4bは断線の検知できないため、入出力装置5はプログマラブルコントローラ3a、3bからのデータ更新動作を継続するおそれがある。
When the data transmission from the input /
そこで、プログマラブルコントローラ3a、3bと入出力装置5の相互のデータ送受信において、プログマラブルコントローラ3a、3bにおいて入出力バッファ4a、4bからのデータ伝送を監視する(S101)。断線や故障により入出力バッファ4a、4bからのデータ伝送が途絶えた場合、プログマラブルコントローラ3a、3bから該当入出力バッファ4a、4bへのデータ伝送を停止する(S102)。このとき、該当入出力バッファ4a、4bは、伝送タイムアウトによる自身の故障検出を行なう。
Therefore, in the mutual data transmission / reception between the
(効果)
本発明の第2の実施形態によれば、入出力バッファ4a、4b側でも故障を検知できるようになる。特に入出力装置5および入出力バッファ4a、4bは、プラントにおける現場機器近傍に設けられるため、現場側にて伝送異常を検知することができる。さらに入出力装置5におけるデータ更新を停止することができるため、フェイルセーフ動作とすることができる。
(effect)
According to the second embodiment of the present invention, a failure can be detected also on the input /
(第3の実施形態)
(構成)
以下、本発明の第3の実施形態に係る二重化制御装置について図3を参照して説明する。第1の実施形態に係る二重化制御装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。
(Third embodiment)
(Constitution)
Hereinafter, a duplexing control apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the redundant control apparatus according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description of the same configuration is omitted.
図3は、本発明の第3の実施形態に係る二重化制御装置の入出力バッファの相手系の伝送パケット監視方法を示すフロー図である。第2の実施形態が第1の実施形態と異なる点は、入出力バッファ4a、4bは自身の故障判定機能を有し、故障時のモードを軽故障、重故障を含む2段階以上有する点である。ここで軽故障とは、リセット再起動によって正常に復帰することができる軽度の故障である。重故障とは、リセット再起動によって正常に復帰できないおそれの高い重度の故障である。さらに片方の入出力バッファ4a、4bはペアとなっている相手入出力バッファ4a、4bの状態を伝送パケットで監視する。
FIG. 3 is a flowchart showing a transmission packet monitoring method of the counterpart system of the input / output buffer of the duplex control apparatus according to the third embodiment of the present invention. The second embodiment is different from the first embodiment in that the input /
(作用)
以下、本発明の第3の実施形態の作用について説明する。
(Function)
The operation of the third embodiment of the present invention will be described below.
入出力バッファ4a、4bは、自身の故障検知時において、リセット再起動による故障リトライ処理、または最重度故障状態までの動作継続を行うことができる。ここで、リセット再起動による故障リトライ処理を行う場合、一時的に両入出力バッファ4a、4bのリセット再起動によるシステム全体への影響が生じるおそれがある。また、最重度故障状態までの動作継続する場合、相手入出力バッファ4a、4bに故障が発生した場合、両系故障のまま動作となりシステム全体の健全性が保てなくなるおそれがある。
The input /
まず入出力バッファ4a、4bは、自系の状態を確認する(S201)。さらに相手系の状態を伝送パケットで監視する(S202)。伝送パケットの監視は、入出力バッファ4a、4bを相互に伝送パケット送受信可能に専用線で接続してもよいし、制御伝送路2a、2bを迂回して伝送パケットを送受信してもよい。
First, the input /
入出力バッファ4a、4bは、相手系が正常状態の場合は、自系が軽故障の場合にリセット再起動の故障リトライ処理を行なう(S202)。自系が正常である場合は動作を継続する。そして、相手系が故障状態の場合は、自系は最重度故障状態まで動作継続する(S203)。
When the counterpart system is in a normal state, the input /
(効果)
本発明の第3の実施形態によれば、入出力バッファ4a、4bに2段階以上の故障時のモードを持たせ、相手系の状態に応じてリセット再起動と動作継続を選択することによって、二重化制御装置1全体が動作不能となることを防ぐことができる。
(effect)
According to the third embodiment of the present invention, the input /
(第4の実施形態)
(構成)
以下、本発明の第4の実施形態に係る二重化制御装置について図4を参照して説明する。第1の実施形態に係る二重化制御装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。
(Fourth embodiment)
(Constitution)
Hereinafter, a duplexing control apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the redundant control apparatus according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description of the same configuration is omitted.
図4は、本発明の第4の実施形態に係る二重化制御装置の概略構成図である。第4の実施形態が第1の実施形態と異なる点は、図1に示す入出力バッファ4aを制御LAN接続部6aと、入出力基板接続部7a、7cに分割し、図1に示す入出力バッファ4bを制御LAN接続部6bと、入出力基板接続部7b、7dに分割した点である。入出力基板接続部7a、7bおよび入出力基板接続部7c、7dには、1つ乃至複数の入出力装置5が接続される。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a duplex control apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment is different from the first embodiment in that the input /
(作用)
以下、本発明の第4の実施形態の作用について説明する。
(Function)
The operation of the fourth embodiment of the present invention will be described below.
第1の実施形態では、入出力バッファ4aは入出力装置5に直接接続され、入出力装置5の接続可能数に制限がある。そこで、制御LAN接続部6aに複数の入出力基板接続部7a、7cを接続し、各々の入出力基板接続部7a、7cに複数の入出力装置5を接続する。結果、制御LAN接続部6aへの入出力装置5側の接続数、伝送パケット数を抑え、制御LAN2a、2bに簡易な構成で大規模システムを構築することができる。
In the first embodiment, the input /
(効果)
本発明の第4の実施形態によれば、簡易な構成で制御LAN2a、2bへの入出力装置5をの接続数を多くすることができる。
(effect)
According to the fourth embodiment of the present invention, the number of connections of the input /
なお、上述した第1から第4の実施形態は適宜組み合わせることができる。 The first to fourth embodiments described above can be combined as appropriate.
1・・・二重化制御装置
2a、2b・・・制御LAN
3a、3b・・・プログマラブルコントローラ(PLC)
4a、4b・・・入出力バッファ
5・・・入出力装置
6a、6b・・・制御LAN接続部
7a、7b、7c、7d・・・入出力基板接続部
1 ...
3a, 3b ... Programmable controller (PLC)
4a, 4b ... I /
Claims (5)
この2つの制御伝送路の両方と各々データ送受信可能に接続される2つのプログマラブルコントローラと、
2つの前記制御伝送路の両方と各々データ送受信可能に接続される2つの入出力バッファと、
この2つの入出力バッファと各々データ送受信可能に接続される入出力装置とを備え、
この入出力装置は、2つの前記プログマラブルコントローラのいずれかから送信されたデータを2つの前記入出力バッファの両方から受信して更新することを特徴とする二重化制御装置。 Two control transmission lines,
Two programmable controllers connected to both of these two control transmission lines so that data can be transmitted and received,
Two input / output buffers respectively connected to both of the two control transmission lines so as to be able to transmit and receive data;
These two input / output buffers and input / output devices connected to each other so as to be able to transmit and receive data are provided
The input / output device receives and updates data transmitted from either of the two programmable controllers from both of the two input / output buffers.
相手系入出力バッファの状態を伝送パケットで監視し、相手系入出力バッファの状態に応じて、リセット再起動の故障リトライ処理と最重度故障状態までの動作継続を選択することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の二重化制御装置。 The input / output buffer has two or more modes at the time of failure,
The status of the partner input / output buffer is monitored by a transmission packet, and the failure restart process of reset restart and the operation continuation until the most severe failure state are selected according to the state of the partner input / output buffer. The duplex control device according to claim 1 or 2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012218793A JP2014071773A (en) | 2012-09-28 | 2012-09-28 | Duplex control device and control method of the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=50746882
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Country | Link |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016110182A (en) * | 2014-12-02 | 2016-06-20 | 株式会社日立製作所 | Control system |
-
2012
- 2012-09-28 JP JP2012218793A patent/JP2014071773A/en active Pending
Cited By (1)
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