JP2015201194A - タイムスタンプ付データ管理システム、その装置、プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1には、他局からファイル作成日時を受信すると(S20)、該当する自局ファイルの作成日時と比較して(S22)、他局の方が新しい場合には、転送要求を送って(S23)、ファイル内容を送信させ(S12)、該当する共有ファイルの内容を、送信されたファイルに置き換える(S24)こと等が開示されている。
しかしながら、後述するように、タイムスタンプ生成元となる装置内の時計の時刻は、たとえ定期的に時刻補正を行っても多少は狂っているものである。それでも、1つの装置(その1つの時計)だけである場合には、各タイムスタンプは同じように狂っていることになるので、上記のように相対的な新旧を判定するうえでは、特に問題はないことになる。
例えば、プラント監視制御システムにおいて、複数の装置が伝送路を介して接続され、各装置が更新した共有ローカルデータ領域内のリアルタイムデータを相互に伝送路を介して等値化・共有するシステムがある。図8に、このようなプラント監視制御システムの一例を示す。
各装置200は、コンピュータ等であり、例えばPLC等であり、特に図示しないがCPU、メモリ等を有しており、メモリに記憶されたプログラムをCPUが実行することで、図示のアプリケーション処理、送信処理、受信処理等の各種処理機能を実現する。
共通データローカル領域201には、基本的に全ての装置200で共有するデータが格納される。この為、(多少のタイムラグはあるが)基本的に全ての装置200の共通データローカル領域201の格納データが、同一となるように制御されている。これは、換言すれば、全ての装置200の共通データローカル領域201の図示のデータ情報1、データ情報2、・・・データ情報nが、全て、(多少のタイムラグはあるが)最新の情報となるようにしている。
まず、従来方式1について、図9、図10(a)、(b)を参照して説明する。
共通データローカル領域201に格納される各データは、基本的に全て上記のようにタイムスタンプが付与されたデータである。これより、上記受信データ又は自己が生成した更新データのタイムスランプと、例えば上記「データ情報1」に係わる既存データのタイムスタンプとを比較して、より新しい方が共通データローカル領域201に格納されるようにする。つまり、既存データの方が新しい場合には、現状のままとする(受信データ/更新データは例えば破棄する)。一方、受信データ/更新データの方が新しい場合には、受信データ/更新データを既存データに上書きする。勿論、逐一述べないが、これら受信データ/更新データは、上記タイムスタンプが付与された状態のまま共通データローカル領域201に格納する。
この例の場合、まず装置200Aにおいて上記自己のアプリケーション処理に伴う更新データであるデータ情報1aが、共通データローカル領域201に格納される。尚、以下の説明では逐一述べないが、更新データには例えば共通データローカル領域201に格納する際の時刻に応じたタイムスタンプが生成・付与される。そして、装置200Aは、このデータ情報1aを他の全ての装置200B,200Cへ送信する。
尚、ここでは装置200Cに関しては特に言及しないものとする。すなわち、装置200Cでの場合、装置200Aからのデータ情報1a、装置200Bからのデータ情報1bのどちらが最新データとなるかは不明である。より後に受信した情報が最新データとして扱われることになるが、伝送遅延によりどちらが後に受信されることになるのか不明だからである。
図11に示すように、従来方式2の場合、各装置200は、自己のアプリケーション処理等に伴う任意の更新データがある場合、自己の内部時計202から得られた現在時刻等に基づいてタイムスタンプを生成して、これを当該更新データに付加する。このタイムスタンプ付きの更新データは、上記送信処理によって他の全ての装置200へ通知される。これより、送信データは、上記「データ識別子+リアルタイムデータ値」に、タイムスタンプが加わったものとする。すなわち、送信データ=「データ識別子+タイムスタンプ+リアルタイムデータ値」となる。
図14(a)、(b)において、横軸は時間tであり、縦軸は正しい時間とのズレ量(ミリ秒など)を意味する。そして、ここでは、装置100A、100Bの各内部時計について、正しい時間とのズレ量を示すものとする。
(タイムスタンプの信頼性定義1); リアルタイムデータが発生・更新された実時間と、リアルタイムデータに付与されているタイムスタンプとの差異が小さいほど、タイムスタンプの信頼性が高い。
(タイムスタンプの信頼性定義2); 時系列に連続するリアルタイムデータに付与されるタイムスタンプの精度(時刻の粒度)が、「タイムスタンプの信頼性定義1」おける実時間との差異よりも大きい場合は、タイムスタンプの保証性は高いが、小さい場合は保証性が低い。尚、保証性とは、例えば複数の装置でほぼ同一タイミングで発生したリアルタイムデータは、タイムスタンプに基づいて同一タイミングであると見做されるようにすることである。例えば上記の例においてタイムスタンプ精度を秒単位とする場合には、保証性が高いことになる。
ここで、本手法は、複数の装置で各々自装置内の時計の時刻に基づいてタイムスタンプ付きデータを生成等するシステムに関する。この様なシステムを、上記のようにタイムスタンプ付データ管理システムと呼ぶものとする。そして、上記のように、この様なシステムの一例として上記プラント監視制御システムがあるが、この例に限らない。但し、ここでは、上記図8に示した例のような構成のプラント監視制御システムを例にして説明する。また、この例は、上記の通り、タイムスタンプ付きデータは、時系列的に変化し得る様々なデータ(リアルタイムデータ;各種測定値や何等かのカウント値など)に対して、タイムスタンプを付与したものであるが、この例に限らない。また、この例では、上記の通り、メモリの所定の記憶領域には、各データ種別毎に最新データのみが格納されるようにし、その為に各データの相対的な時系列関係(時間的な前後関係;相対的な新旧関係)を判定するものであるが、この例に限らない。但し、以下の説明では、基本的に、この様な一例に応じて説明するものとする。
尚、図1は、一例として、各装置毎に共有ローカルデータ領域を保有する複数の装置間で、その共有ローカルデータ領域に格納される時系列に変化するリアルタイムデータを相互に更新、参照、共有するシステムを示すが、この例に限らない。例えば、共有ローカルデータ領域は、必ずしも必要ないものである。本手法は、タイムスタンプによって時系列データを管理するシステムに関するものと言える。
上述したように、各内部時計12の時刻は、たとえ定期的に時刻補正を行ったとしても、殆ど常に多少は狂っているものと見做してよい。この為、内部時計12の時刻をそのままタイムスタンプ時刻とすると、複数の装置10で同一タイミングで発生したデータには、相互に異なる時刻のタイムスタンプが付与される可能性が高いことになる。
タイムスタンプ精度算定処理部13は、自装置の内部時計12と各他の装置10の内部時計12と差異(時差)に基づいて、タイムスタンプ精度を決定する。これは、そのときの状況に応じた適切なタイムスタンプ精度を決定できるものと言える。
以下、上記各種処理機能部について、更に詳細に説明する。
図2は、タイムスタンプ精度算定処理部13の詳細構成図である。
以下、図2、図3を参照してタイムスタンプ精度算定処理部13について説明する。
時差=(受信時刻−定刻)−伝送遅延時間
である。
尚、定刻通知受信処理部22は、上記任意の他の装置10からの上記定刻通知を受信したら、直ちに上記定刻通知応答を送信元へ返信する処理も行う。
尚、上記の例に限らず、例えばシステム上で自装置と同一のグループに属する他の全ての装置10に関して、上記自装置との時差の算出を行って、これらに基づいて同グループ内での上記最大時差を求めるようにしてもよい。但し、この様なグループ内での最大時差も、上記「システム上の最大時差」の一例と扱うものとする。尚、例えば、グループ分けは予め開発者等が任意に行っており、各グループ毎にそのグループに属する装置10の識別用ID等が、登録されているものとしてもよいが、この例に限らない。
まず、上記タイムスタンプ正規化処理部14は、アプリケーション処理から自装置内のローカルデータバッファ内のリアルタイムデータを更新する際に、自装置の内部時計12から得た現在時刻(データ更新時刻)を、上記決定されたタイムスタンプ精度(時刻の粒度)に丸めて(タイムスタンプの正規化処理)、当該リアルタイムデータのタイムスタンプとしローカルデータバッファに格納する。ローカルデータバッファの一例が、上記共通データローカル領域11である。
まず、定刻通知処理部21は、自装置の内部時計12の現在時刻が、予め決められた定刻(ここでは装置10Aに関しては01時00分00秒000ミリ秒とする)となる毎に、定刻通知を他の全ての装置10(ここでは装置10Bと装置10C)へ送信する。尚、定刻通知は、例えば、ヘッダ部にパケット種別=定刻通知があり、データ部に上記定刻(01時00分00秒000ミリ秒)が格納されたパケットであるが、この例に限らない。
時計差異(時差)=定刻通知の受信時刻−定刻−伝送遅延時間
上記時計差異の算出処理について、図3の図上下側に示す一例を用いて説明する。
この例では、装置10Aの定刻通知受信処理部22が、時計差異を求める場合を示す。また、この例では、装置10B、装置10Cの上記“定刻”は、両方とも“02時00分00秒000ミリ秒”であるものとする。この定刻は、例えば定刻通知に含まれていても良いが、この例に限らない。
“01時59分59秒090ミリ秒”−“02時00分00秒000ミリ秒”−5ミリ秒
=−10ミリ秒−5ミリ秒
=−15ミリ秒となる。
但し、図4では優先度情報も用いて優先制御判定も行う例を示すが、この処理は必須ではない。この優先度に係わる処理は、複数の装置10による同一データ種別に係わる更新データに、同一タイムスタンプが付与されていた場合に、何れの更新データによって更新を行うのかを判定する処理である。本例においては、上記の通り、装置10A→装置10B→装置10Cの順に優先順位が高いものとする(装置10Aが最優先)。
図5に、上記のように決定されたタイムスタンプ精度(=50msec)に応じた上記タイムスタンプ正規化処理部14の処理例、上記のように決定されたデータ送信周期(=25msec)に応じたデータ情報送受信処理部15の送信処理例を示す。尚、本説明では上記優先度情報は省略するものとする。
すなわち、まず、予め各装置10の優先順序が設定されている。これは、ユーザ等が任意に決めて設定しておく。ここでは、仮に「装置10A>装置10B>装置10C」であるものとする。つまり、装置10Aが最も優先順位が高いものとする。また、共通データローカル領域11に任意のデータを格納する際には、上記タイムスタンプだけでなく、そのデータを生成した装置を示す識別用ID等も一緒に格納する。
ここでは装置10Aの動作を示すものとし、図4で説明したように、データ種別「データ情報D2」に係わる更新データとして、装置10Bから送信される更新データD2bと、装置10Cから送信される更新データD2cとを受信するものとする。これら各更新データには上記優先度情報が付与されており、これよりD2bが装置10Bの更新データであり、D2cが装置10Cの更新データであると認識できるものとする。勿論、これらがデータ種別「データ情報D2」に係わる更新データであることも認識できる。
図7に、図1のタイムスタンプ精度算定処理部13の詳細構成図(他の例)を示す。
これより、まず、図7の例においても、タイムスタンプ精度算定処理部13は、上記図2の例と同様に上記定刻通知処理部21、定刻通知受信処理部22を有しており、これらについては説明を省略する。
n = (“システム上の最大時差÷タイムスタンプ精度間隔”の商) + 1
タイムスタンプ精度(システム・タイムスタンプ精度)
= タイムスタンプ精度間隔 × n
等とするが、この例に限らない。
タイムスタンプ精度 = 50 × n
上記算出方法によれば、タイムスタンプ精度と成り得る値は、タイムスタンプ精度間隔のn倍(つまり、整数倍)となる。よって、図7に示す例の場合、タイムスタンプ精度と成り得る値は、50、100、150、200、250、・・・等となる。これは、基本的には、タイムスタンプ精度の候補が、50、100、150、200、250、・・・であることと同義と見做してよいものである。
データ更新周期係数42は、タイムスタンプ精度に対する任意の係数であり、上記のように、システム・データ更新周期は、タイムスタンプ精度にデータ更新周期係数を掛け算した値になる。
10(10A,10B,10C) 装置
11 共通データローカル領域
12 内部時計
13 タイムスタンプ精度算定処理部
14 タイムスタンプ正規化処理部
15 データ情報送受信処理部
16 アプリケーション処理部
21 定刻通知処理部
22 定刻通知受信処理部
23 精度算定処理部
24 タイムスタンプ精度テーブル記憶部
25 タイムスタンプ精度算出条件データ記憶部
30 タイムスタンプ精度テーブル
31 タイムスタンプ精度
32 データ更新周期
41 タイムスタンプ精度間隔
42 データ更新周期係数
50 精度算定処理部
Claims (16)
- 複数の装置で各々自装置内の時計の時刻に基づいてタイムスタンプ付きデータを生成等するシステムであって、
前記各装置は、
自装置の時計と、各他の装置の時計との時差を、該各他の装置との通信に基づいて算出して、該各時差に基づいてシステムとしてのタイムスタンプ精度を求めるタイムスタンプ精度算出手段と、
任意のデータに係わるタイムスタンプを生成する際に、そのときの前記自装置の時計の時刻から前記タイムスタンプ精度に応じたタイムスタンプを生成して、該データに該生成したタイムスタンプを付与するタイムスタンプ生成・付与手段と、
を有することを特徴とするタイムスタンプ付データ管理システム。 - 前記タイムスタンプ精度算出手段は、
前記各時差に基づいてシステム上の最大時差を求めて、該最大時差と、予め設定されている前記タイムスタンプ精度の複数の候補とに基づいて、該複数の候補のなから前記タイムスタンプ精度を決定することを特徴とする請求項1記載のタイムスタンプ付データ管理システム。 - 前記タイムスタンプ精度算出手段は、
予め前記タイムスタンプ精度の前記複数の候補を記憶した候補記憶手段と、
任意の他の装置との通信に基づいて自装置と該他の装置との伝送遅延時間を求め、該他の装置から送信される所定の通知の該他の装置における送信時刻と、自装置における該通知の受信時刻と、前記伝送遅延時間とに基づいて、自装置の時計と該他の装置の時計との時差を算出する時差算出手段と、
前記時差算出手段によって前記各他の装置との各時差を算出したら、これら各時差から前記システム上の最大時差を求め、該最大時差に基づいて前記複数の候補のなかから前記タイムスタンプ精度を決定するタイムスタンプ精度決定手段と、
を有することを特徴とする請求項2記載のタイムスタンプ付データ管理システム。 - 前記タイムスタンプ精度決定手段は、
前記複数の候補のなかで前記最大時差よりも大きく且つそのなかで最小の候補を、前記タイムスタンプ精度に決定することを特徴とする請求項2または3記載のタイムスタンプ付データ管理システム。 - 前記タイムスタンプ生成・付与手段は、前記タイムスタンプ精度決定手段によって求められたタイムスタンプ精度に応じた正規化処理を、前記そのときの前記自装置の時計の時刻に対して施すことで、前記タイムスタンプを生成し、
前記タイムスタンプ精度は、前記時計の時刻精度よりも荒いことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のタイムスタンプ付データ管理システム。 - 前記各装置は、前記タイムスタンプ付きデータを記憶するデータ記憶手段を更に有し、
前記タイムスタンプ生成・付与手段は、新たに生成した前記タイムスタンプ付きデータと、該記憶手段に記憶されている既存のタイムスタンプ付きデータとの新旧関係を、両データのタイムスタンプに基づいて判定し、該新たに生成したタイムスタンプ付きデータの方が新しい場合に、該新たに生成したタイムスタンプ付きデータを該記憶手段に上書き格納することを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載のタイムスタンプ付データ管理システム。 - 前記各装置は、前記タイムスタンプ付きデータを記憶するデータ記憶手段を更に有し、
前記タイムスタンプ生成・付与手段は、新たに生成した前記タイムスタンプ付きデータと、該記憶手段に記憶されている既存のタイムスタンプ付きデータとで、タイムスタンプが同一時刻である場合には、予め設定されている装置間の相対的な優先順位に基づいて、前記新たに生成したタイムスタンプ付きデータの生成元装置の方が、前記既存のタイムスタンプ付きデータの生成元装置よりも優先順位が高い場合に、該新たに生成したタイムスタンプ付きデータを該記憶手段に上書き格納することを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載のタイムスタンプ付データ管理システム。 - 前記各装置は、前記タイムスタンプ生成・付与手段によって新たに生成された前記タイムスタンプ付きデータを、前記各他の装置へ送信する送信手段と、任意の前記他の装置の前記送信手段から送信される前記タイムスタンプ付きデータを受信する受信手段と、前記タイムスタンプ付きデータを記憶するデータ記憶手段とを更に有し、
前記受信手段は、前記受信したタイムスタンプ付きデータと、該記憶手段に記憶されている既存のタイムスタンプ付きデータとの新旧関係を、両データのタイムスタンプに基づいて判定し、該受信したタイムスタンプ付きデータの方が新しい場合に、該受信したタイムスタンプ付きデータを該記憶手段に上書き格納することを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載のタイムスタンプ付データ管理システム。 - 前記各装置は、前記タイムスタンプ生成・付与手段によって新たに生成された前記タイムスタンプ付きデータを、前記各他の装置へ送信する送信手段と、任意の前記他の装置の前記送信手段から送信される前記タイムスタンプ付きデータを受信する受信手段と、前記タイムスタンプ付きデータを記憶するデータ記憶手段とを更に有し、
前記受信手段は、前記受信したタイムスタンプ付きデータと、該記憶手段に記憶されている既存のタイムスタンプ付きデータとで、タイムスタンプが同一時刻である場合には、予め設定されている装置間の相対的な優先順位に基づいて、前記受信したタイムスタンプ付きデータの生成元装置の方が、前記既存のタイムスタンプ付きデータの生成元装置よりも優先順位が高い場合に、該受信したタイムスタンプ付きデータを該記憶手段に上書き格納することを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載のタイムスタンプ付データ管理システム。 - 前記各装置は、前記タイムスタンプ生成・付与手段によって新たに生成された前記タイムスタンプ付きデータを、前記各他の装置へ送信する送信手段を更に有し、
前記候補記憶手段には、更に、前記各候補に対応付けて、該候補の時間より短い時間の送信周期が予め登録されており、
前記タイムスタンプ精度決定手段は、前記タイムスタンプ精度に決定した候補に対応する前記送信周期を、前記送信手段の送信周期に決定することを特徴とする請求項3記載のタイムスタンプ付データ管理システム。 - 前記各装置は、
前記タイムスタンプ付きデータを蓄積記憶するデータ蓄積記憶手段と、
任意の前記装置の該データ蓄積記憶手段に蓄積される任意のタイムスタンプ付きデータ群と、任意の他の装置の前記データ蓄積記憶手段に蓄積される他のタイムスタンプ付きデータ群とを、そのタイムスタンプに従って合成する合成手段とを更に有することを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載のタイムスタンプ付データ管理システム。 - 前記タイムスタンプ精度算出手段は、
前記各時差に基づいてシステム上の最大時差を求めて、該最大時差と、予め設定されているタイムスタンプ精度間隔とに基づいて、前記タイムスタンプ精度を算出することを特徴とする請求項1記載のタイムスタンプ付データ管理システム。 - 前記タイムスタンプ精度算出手段は、
n = (“前記最大時差÷前記タイムスタンプ精度間隔”の商) + 1
タイムスタンプ精度 = 前記タイムスタンプ精度間隔 × n
によって、前記タイムスタンプ精度を算出することを特徴とする請求項12記載のタイムスタンプ付データ管理システム。 - 複数の装置で各々自装置内の時計の時刻に基づいてタイムスタンプ付きデータを生成等するシステムにおける該各装置であって、
自装置の時計と、各他の装置の時計との時差を、該各他の装置との通信に基づいて算出して、該各時差に基づいてシステムとしてのタイムスタンプ精度を求めるタイムスタンプ精度算出手段と、
任意のデータに係わるタイムスタンプを生成する際に、そのときの前記自装置の時計の時刻から前記タイムスタンプ精度に応じたタイムスタンプを生成して、該データに該生成したタイムスタンプを付与するタイムスタンプ生成・付与手段と、
を有することを特徴とするタイムスタンプ付データ管理システムの装置。 - 前記タイムスタンプ精度算出手段は、
前記各時差に基づいてシステム上の最大時差を求めて、該最大時差と、予め設定されている前記タイムスタンプ精度の複数の候補とに基づいて、該複数の候補のなから前記タイムスタンプ精度を決定することを特徴とする請求項14記載のタイムスタンプ付データ管理システムの装置。 - 複数の装置で各々自装置内の時計の時刻に基づいてタイムスタンプ付きデータを生成等するシステムにおける該各装置のコンピュータを、
自装置の時計と、各他の装置の時計との時差を、該各他の装置との通信に基づいて算出して、該各時差に基づいてシステムとしてのタイムスタンプ精度を求めるタイムスタンプ精度算出手段と、
任意のデータに係わるタイムスタンプを生成する際に、そのときの前記自装置の時計の時刻から前記タイムスタンプ精度に応じたタイムスタンプを生成して、該データに該生成したタイムスタンプを付与するタイムスタンプ生成・付与手段と、
として機能させる為のプログラム。
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