JP2022025254A - 分散制御システム - Google Patents
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Abstract
Description
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
図1は、本実施形態に係る分散制御システムを例示する模式的なブロック図である。
図1に示すように、本実施形態の分散制御システム(以下、オールインワンDCSという)10は、演算装置(以下、CPUという)20と、メモリ30と、を備える。オールインワンDCS10は、CPU20で実行される複数のソフトウェアを、メモリ30を介して、協調してあるいは独立して動作させる。CPU20で実行される複数のソフトウェアは、監視制御システムを構築するのに必要なソフトウェア群である。これら複数のソフトウェアは、たとえば、一般的な分散制御システム(以下、一般的なDCSを単にDCSという)の機能を実現するための1つ以上のソフトウェア、HMIサーバの機能を実現するための1つ以上のソフトウェア、データサーバの機能を実現するための1つ以上のソフトウェアおよび各種サーバを利用するためのツール(エンジニアリングツール)等を含むことができる。
図2に示すように、本実施形態のオールインワンDCS10は、任意の通信インタフェースを含むことができる。この例では、オールインワンDCS10は、有線通信インタフェース(図では、有線I/Fと表記)12および無線通信インタフェース(図では、無線I/Fと表記)14を含んでいる。
図3(a)および図3(b)は、本実施形態のオールインワンDCSの動作を説明するための模式的なブロック図である。
図3(a)および図3(b)では、メモリ(共有メモリ)が省略されているが、監視コア22およびコア24~28は、メモリを介してデータの送受信するものとする。
以下の例では、デフォルトでは、コア1~コア3が監視制御システムの各機能を実現するソフトウェアを分担して実行するものとする。たとえば、コア1は、DCSの機能を実現するためのソフトウェアを実行する。コア2は、HMIサーバの機能を実現するためのソフトウェアを実行する。コア3は、データサーバの機能を実現するためのソフトウェアを実行する。
図3(a)は、コア2でのソフトウェア処理による負荷が過剰になった場合の動作を示している。
図3(b)は、監視コア22とコア2との通信が切断された場合の動作を示している。コア2の動作不良あるいは通信線の切断等により、通信は切断される。
図4は、本実施形態のオールインワンDCSの動作を説明するフローチャートの例である。
図4に示すように、ステップS100において、CPU20は、監視コア22が正常であるか否かをチェックする。
ステップS101において、監視コア22は、ヘルシーカウンタ22aを監視する。
監視コア22は、コア1~3のいずれかに異常・故障を検出した場合には、処理をステップS103に遷移させる。
まず、比較例のDCSを含む監視制御システムの構成について説明する。
図5は、比較例の分散制御システムを含む監視制御システムを例示する模式的なブロック図である。
図6は、比較例の分散制御システムの動作を説明するための模式的なブロック図である。
図5に示すように、比較例のDCS110は、制御ネットワーク2,4に接続される。この例では、2系統の制御ネットワーク2,4が設けられているが、ネットワークの系統数は、監視制御システムに接続するコンポーネントの通信インタフェースの種類に応じて決定される。たとえば、いずれかのコンポーネントの通信インタフェースが他のコンポーネントと異なる場合には、この例のように、少なくとも2系統の制御ネットワークを設ける必要がある。
本実施形態では、オールインワンDCSを二重化することによって、より安定した監視制御システムを構築することを可能にする。
図7は、本実施形態に係るオールインワンDCSを例示する模式的なブロック図である。
図7は、CPU220p,220sのみ示しているが、オールインワンDCS210は、CPU220p,220sのそれぞれにメモリが設けられており、完全に二重化されている。
図8は、本実施形態の分散制御システムの動作を説明するための模式的なブロック図である。
通常の状態では、稼働系のCPU220pが動作しており、監視コア222pは、コアp1~コアp3の処理状態をヘルシーカウンタ(図示せず)により監視している。
図9は、本実施形態の分散制御システムの動作を説明するためのフローチャートの例である。
図9に示すように、ステップS201において、CPU220pは、監視コアpが正常であるか否かを判定する。監視コアpが異常・故障である場合には、CPU220pは、処理をステップS202に遷移させる。監視コアpが正常である場合には、CPU220pは、処理をステップS204に遷移させる。
本実施形態のオールインワンDCS210は、第1の実施形態のオールインワンDCS10と同様の効果を有するとともに、二重化されることによって、より安定してオールインワンDCS210を動作させることができる。そのため、監視制御システムをより安定して運用することができ、プラント制御システムの稼働率を増大させ、可用性を向上させることができる。
Claims (6)
- プロセス制御システムを構成する装置および機器のタグならびに前記装置および機器のアドレス情報を管理するとともに、設定された制御プログラムおよび情報ネットワークを介して接続されたクライアントコンピュータによって前記装置および機器を制御するための第1ソフトウェア、前記タグおよび前記アドレス情報にもとづいてHMI画面を管理し表示するための第2ソフトウェア、および前記装置および機器から収集された時系列データを前記タグおよび前記アドレス情報に関連付けて管理し保存するための第3ソフトウェアを、それぞれ分担して実行する第1CPUと、
前記第1CPUに接続された第1メモリと、
を備え、
前記第1CPUは、前記第1メモリを介して、前記第1ソフトウェア、前記第2ソフトウェアおよび前記第3ソフトウェアのそれぞれの処理を実行し、いずれかに異常または故障を生じているか否かを監視する分散制御システム。 - 前記第1CPUは、
前記第1ソフトウェア、前記第2ソフトウェアおよび前記第3ソフトウェアのそれぞれの処理に異常または故障が生じているか否か監視する第1監視コアと、
前記第1ソフトウェア、前記第2ソフトウェアおよび前記第3ソフトウェアのそれぞれを分担して処理する複数のコアと、
を含み、
前記第1監視コアは、前記第1メモリを介して前記複数のコアのそれぞれと通信することによって、前記第1ソフトウェア、前記第2ソフトウェアおよび前記第3ソフトウェアのそれぞれの処理に異常または故障が生じているか否かを検出し、
前記複数のコアのうち異常または故障を生じているコアの処理の少なくとも一部を代替して実行する請求項1記載の分散制御システム。 - 前記第1監視コアは、前記第1ソフトウェア、前記第2ソフトウェアおよび前記第3ソフトウェアのそれぞれの処理の異常または故障の程度に応じた割合で代替処理を実行する請求項2記載の分散制御システム。
- 前記第1監視コアは、前記複数のコアのいずれかとの通信が切断されたことを検出した場合には、前記複数のコアのうち通信が切断されたコアで実行していたソフトウェアをすべて処理する請求項3記載の分散制御システム。
- 前記第1CPUに接続され、前記第1ソフトウェア、前記第2ソフトウェアおよび前記第3ソフトウェアを分担して実行し得る第2CPUと、
前記第2CPUに接続された第2メモリと、
をさらに備え、
前記第2CPUは、前記第1CPUに異常または故障が生じた場合には、前記第1メモリの記憶内容を前記第2メモリに転送し、前記第1CPUに代わって、前記第2メモリを介して、前記第1ソフトウェア、前記第2ソフトウェアおよび前記第3ソフトウェアのそれぞれの処理を実行し、いずれかに異常または故障を生じているか否かを監視する請求項1~4のいずれか1つに記載の分散制御システム。 - 前記第2CPUは、
前記第1CPUに異常または故障が生じた場合に、前記第1ソフトウェア、前記第2ソフトウェアおよび前記第3ソフトウェアのそれぞれの処理に異常または故障が生じているか否か監視する第2監視コアと、
前記第1ソフトウェア、前記第2ソフトウェアおよび前記第3ソフトウェアのそれぞれを分担して処理する複数のコアと、
を含み、
前記第2監視コアは、前記第2メモリを介して前記複数のコアのそれぞれと通信することによって、前記第1ソフトウェア、前記第2ソフトウェアおよび前記第3ソフトウェアのそれぞれの処理に異常または故障が生じているか否かを検出し、
前記複数のコアのうち、異常または故障を生じているコアの処理の少なくとも一部を代替して実行する請求項5記載の分散制御システム。
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