JP2581554B2

JP2581554B2 - 分散システム

Info

Publication number: JP2581554B2
Application number: JP62078197A
Authority: JP
Inventors: 好夫渡辺; 正樹片平; 秋治長谷川
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-03-31
Filing date: 1987-03-31
Publication date: 1997-02-12
Anticipated expiration: 2012-02-12
Also published as: JPS63245552A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、分散システムに係り、特に機能分散された
複数の処理装置を伝送路で接続してなる分散処理システ
ムにおいて前記伝送路上を流れる情報から有効なデータ
を抽出できる分散システムに関するものである。

〔従来の技術〕

この種の分散システムは、機能分散された複数の処理
装置をネツトワーク等の伝送路で疎結合してなるもので
あり、信頼性や稼動率を向上させるために同一機能を複
数の処理装置で実行させることにより機能を冗長化した
システム構成とするのが一般的である。このような分散
システムにおいて重要なことは、冗長化された多種多様
な情報の中から有効なデータを識別することである。従
来前述したように冗長化された情報の中から有効なデー
タを識別する方式としては、特開昭60−55464号公報に
記載されたものがある。かかるデータ選別方式を第10図
に基づいて説明する。

第10図に示す分散システムは、機能分散された中央処
理装置（以下、CPUと称す。）１〜５と該CPU1〜５から
出力された制御データを識別できる選別装置６と、これ
ら装置１〜６を結ぶ伝送路７とから構成されている。各
CPU1〜５中に記載された記号A,B,C、は当該CPU1〜５に
割当てられた機能名称である。該CPU1,3,5にはＡ機能及
びＢ機能が、該CPU2にはＡ機能及びＣ機能が、該CPU4に
はＡ機能だけが、それぞれ割当てられている。

このような分散システムの動作を説明する。

各CPU1〜５は、初期設定（イニシヤル）時に自CPUに
て実行可能な機能種類をメニユー（MENU）データとし
て、あらかじめ選別装置６に伝送しておく。選別装置６
では伝送されたMENUデータにより、全CPUの台数と、各
機能別の冗長数を識別することができる。第10図の分散
システムによればＡ機能が５重化、Ｂ機能が３重化、Ｃ
機能が１重化と認識することができる。これは、換言す
ると該CPU1〜５がＡ機能を処理し、各CPU1〜５から処理
結果が出力された場合、選別装置６では、処理結果が５
個到着するのを待ち、到達した処理結果出力の多数決論
理で正常なデータを選別する。同様に該CPU1,3,5がＢ機
能を処理し、該CPU1,3,5から処理結果が３個出力された
場合選別装置６では2out of3の多数決論理で正常なデー
タを選別する。また、該CPU2がＣ機能を処理し、CPU2か
ら処理結果が１個出力された場合、選別装置６では多数
決判断無しでデータを選別することになる。この状態か
ら、複数のCPU1〜５のうち、あるCPUがダウンした場
合、選別装置６では、到着データのタイムアウト監視か
ら異常系CPUを認識し、各機能の冗長度を修正する。ま
た、別なCPUが回復したCPUからMENUデータを選別装置６
が受信することにより、やはり各機能の冗長度を修正す
る。このように、異常発生と異常回復に関しては、選別
装置６にて多数決論理をダイナミツクに変更することで
対処し、システムの構成変化に追従している。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、分散システムで重要なことは、前述したよ
うに、多数決論理を決定するデータの冗長度をいかして
認識するかという点である。

上記従来の分散システムの場合、データの冗長度を認
識する必要性から複雑な構成制御に依存しており、以下
のような問題点がある。

第１に、CPUのダウンや、イニシヤルのタイミング、
またはプログラム異常発生等の種々の異常に対して選別
装置６に確実な異常検出能力を持たせる必要があるが、
そのようにするためには構成制御論理が複雑で、しかも
大容量となることから、ソフトの信頼性が著しく低下す
る。

第２に、上述のとおり、複雑な構成制御論理を持つ
と、CPU連絡が密になり、あるCPUのソフト異常が他のCP
Uに波及する危険性が出てくる。本来、分散システム
は、危険分散をめざした疎結合システムとすべきだが、
上述のような危険性がでてくることはその考えに逆行す
るものである。

第３に、分散システムにおける選別装置６の位置付け
を考えると、冗長化された機能の中から、正しい処理結
果を抽出するという点で、機能的には１重系の部分であ
り、分散システムの中枢的機能と考えることができる。
この中枢機能を実現する場合、他CPUの影響を受けずに
実現できることが理想と考えられる。しかしながら、従
来技術のように、構成制御論理に依存するということ
は、他CPUの状態変化により、データ選別能力が影響さ
れることであり、選別能力そのものの信頼性が問われる
ことになる。

本発明の目的は、構成制御論理に依存することなく冗
長化された情報の中から有効なデータを抽出することが
できる分散システムを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは次のような着眼点に基づいて本発明をな
したものである。それでは、本発明の着眼点を従来技術
と対比しながら明確化するために、選別装置の機能につ
いて整理してみる。選別装置は、本来、冗長化された情
報の中から、正しい情報を抽出することを目的とする装
置であり、冗長化された処理結果を１つにしぼり込むと
ころの中枢的機能と考えることができる。その内部の機
能を詳細化すると、正しい情報を判定するために多数決
論理を取るものとし、そのために多数決にかけるデータ
（以下、有効データという。）の数を認識する必要があ
る。このことを整理してみると、以下２つの項目を実現
するアルゴリズムが必要となる。

（１）有効データ数の認識（２）多数決判定上記従来の分散システムにおける問題点は、全て上記
第（１）項の有効データ数を認識するアルゴリズムに存
在している。つまり、ある情報の有効データ数は、その
時に当該機能を実行しているCPUの数により求めるとい
うのが、従来のアルゴリズムであるため、CPUの数を認
識する構成制御論理が必要となる。

本発明では、従来技術のアルゴリズムで問題のあつた
有効データ数を確認する手段について、視点を変えて、
ある機能の出力データと、そのデータに対応する原始デ
ータの有無と発生時刻を管理することにより、有効デー
タを認識しようとするものである。

本来、有効データ数とは、プラント制御の立場から考
えた場合、機能を実行しているCPUの数ではなく、プラ
ント制御に使用できる情報数と考えるのが自然である。
本発明は、従来のように有効データ数をCPUの数から求
めるのではなく、プラント制御に使用できる情報かどう
かを選別装置により判断することで、有効データ数を認
識するようにしたものである。

上記着眼点に基づいてなされた本発明は、第１図に示
すように、機能分散された複数の処理装置11〜13と、制
御対象プラントの原始データを収集するイベント検出器
20と、前記処理装置11〜13からの出力データから有効な
データを抽出する選別装置16と、前記各装置11〜13,16,
20を結合する伝送路17とからなる分散システムにおい
て、イベント検出器20は、各処理装置11〜13の機能を実
行するための原始データを収集し、収集した原始データ
の種類により実行すべき機能を認識する認識手段と、認
識手段の認識結果に従って、原始データの中に前記実行
すべき機能の表示を機能種別毎に付加して伝送路17に出
力する原始データ出力手段とを有し、各処理装置11〜13
は、伝送路17から原始データを受信したときに、受信デ
ータに自己が処理すべき機能の表示があるときにのみそ
の機能に従った処理を実行する処理実行手段と、処理実
行手段の処理結果を出力データとして伝送路17に出力す
る出力データ出力手段とを有し、選別装置16は、伝送路
17から原始データを受信した時点から機能種別毎に所定
の時間監視を行う時間監視手段と、各処理装置11〜13か
らの出力データを受信し、複数の同一機能の処理装置か
らの出力データのうち許容時間内に受信した出力データ
の数に応したデータ選別論理（多数決論理）を設定する
設定手段と、設定手段のデータ選別論理に従って、時間
監視手段の監視による許容時間内に受信した出力データ
の中から有効データを機能種別毎に抽出する抽出手段と
を有してなることを特徴とするものである。そして、各
処理装置（CPU）11〜13に書かれた記号A,B,Cは、各CPU
に割当てられた機能名称とする。その仮定として、CPU1
1,13にはＡ機能,B機能が割当てられ、CPU12にはＢ機能,
C機能が割当てられているものとする。

〔作用〕

上述のように分散システムの作用を第１図及び第２図
を用いて説明する。

プラント30で制御対象となるイベントが発生すると、
イベント検出器20でプラントから原始データを収集す
る。イベント検出器20では、入力した原始データの種別
を判断し、該原始データにより処理すべき機能をデータ
上に付加して、伝送路17上へ送出する。仮に、この原始
データによる処理すべき機能がＡ機能であると仮定する
と、該原始データには、Ａ機能実行を促すプラグがセツ
トされる。そしてＡ機能を実行できるCPU11,13がこの情
報を入力しＡ機能を実行する。また、選別装置16でも、
該原始データを入力することで、Ａ機能実行タイミング
を認識し、以後Ａ機能の計算機出力のデータの到着まで
を時間監視する。この原始データ流れを、流れで表わ
す。

CPU11,13では、Ａ機能の実行結果に、Ａ機能の実行完
了を表わすフラグを付加して、Ａ機能のCPU出力データ
とし、伝送路17を経由し選別装置16へデータを送出す
る。この時のCPU11,13の出力データを、それぞれ流れ
，で表す。選別装置16では、原始データ発生から制
御情報出力までの許容時間を機能別に管理し、その許容
時間内に到着した該機能の計算機出力データを有効デー
タとしてカウントし、多数決判定を行う。多数決判定に
て得られた制御データの流れを流れで表す。具体的な
選別装置16の動きをまとめると、原始データの受信か
らＡ機能制御データ出力までを許容時間として管理
し、その間に受信したＡ機能の計算機出力データ，
のデータを有効データとして認識するものである。選別
装置16において、原始データと該原始データを入力とし
たCPU出力データとの対応付けは、該原始データにシス
テムでユニーク通番を付け、また原始データによる計算
機出力データにも同一通番を付加することで、選別装置
におけるデータの対応付けを可能とする。

以上、本発明によれば、有効データ数をプラント情報
と、各機能実行のための許容時間から認識できることか
ら、CPUの数や、構成を意識する構成制御論理が不要と
なり、前記の各種問題を解決することが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

本実施例では、CPU3台による分散処理システムへの適
用例を詳細に説明する。

第３図は、本発明の実施例を実現する分散システム全
体構成を示す構成図である。

第３図に示す分散システムは、複数のCPU11〜13と、
イベント検出器20と、選別装置16と、これらを結合する
ためのネツトワーク伝送路17と、前記伝送路17に接続さ
れネツトワーク通信を制御する通信ステーシヨン21〜25
を含んで構成されている。また、30は制御対象プロセス
である。

CPU11〜13内に記載されている記号A,B,Cは、従来例と
同じく機能名称を表す。

イベント検出器20は，プロセスの状態を監視し、プロ
セスのリアルタイム情報を収集する装置であり、あらか
じめ決められたプロセス変化を検出した場合に、ネツト
ワークへ原始データを出力するようになつている。イベ
ント検出器20から原始データが出力された時機能表示番
号を付加するがそのデータ構造は、第４図に示すよう
に、ネツトワーク情報50のヘツダ部に機能表示番号100
を設けた通信フオーマツトとなつている。このように機
能表示番号100は、ネツトワーク情報ヘツダとして管理
し、ステーシヨン番号101,ステーシヨンデータ通番102,
機能表示ビツト103の３つのアイテムで構成される。ス
テーシヨン番号101は、第３図に示す通信ステーシヨン2
1〜25に割付けられた物理的にユニークな番号で、原始
データ発生元ステーシヨンを明確にし、かつイベント検
出器20がシステムで複数台存在する場合に、各イベント
検出器20の事象発生番号をシステムでユニークにするた
めに付加するものである。ステーシヨンデータ通番102
は、１つのイベント検出器20から出力される原始データ
に対し昇順番号を付加したサイクリツク通番であり、１
つの原始データの処理に要する時間内において、当該原
始データをユニークに保つことのできる桁数を確保して
おく必要がある。機能表示ビツト103は、当該原始デー
タにて動作しなければならない機能種別、または当該原
始データを入力して処理実行した場合は、その実行した
機能種別をビツト表示で表したものである。

例えば通信ステーシヨン21〜25のステーシヨン番号10
1を、それぞれ「１」〜「５」と仮定すると、イベント
検出器20のステーシヨン番号は「５」となる。ここで、
ステーシヨンデータ通番102が「１」で、Ａ機能の実行
を要求するプロセスデータが発生したとすると、その事
象発生番号は第５図のの構成となる。

同様に、ステーシヨンデータ通番102が「２」で、Ｂ
機能,C機能の実行を同時に要求する原始データの場合
は、第５図のの構成となる。尚、説明の便宜上、第５
図，第７図，第８図における数値表示は、ステーシヨン
番号101,ステーシヨンデータ通番を10進表示とし、機能
表示ビツトは２進表示とする。

以降の説明においては、この２種類の原始データの処
理過程を説明していくことにする。

CPU11,12,13は、それぞれの自機能の割当て状態に従
い、前記した原始データの受信選択を行う。CPU11,13に
おいて、Ａ機能を実現するために、原始データを受信
する。

CPU12は、Ｂ機能,C機能を実現するために原始データ
のみを受信する。また、選別装置16では、全ての原始
データを受信し、その機能表示ビツトから各機能の受信
許容時間監視を行う。

この時の原始データの受信状態を第６図に示す。第６
図において、データの流れを示す，の意味は第５図
の原始データ，と、同じものを表わしている。各CP
U11〜13は、該原始データを受けて各機能を実行する
と、その処理結果に同じ機能表示番号103を付加する。
その動作詳細を第７図，第８図に示す。

第７図は、原始データを受けてＡ機能処理結果が出
力された場合のデータフオーマツトを示している。

同じく第８図は、原始データを受けて、Ｂ機能,C機
能が同時に処理された場合のデータフオーマツトを示し
いる。第７図，第８図に示したデータフオーマツトは、
便宜上、第５図と同じ表現で示しておく、第７図，第８
図に示すとおり、各CPU11〜13は機能実行する場合、そ
の処理に使用した原始データの機能表示番号を引継ぎ、
その出力結果に反映する。その時、各CPU11〜13の処理
結果には、当該機能の実行を機能表示ビツトに表す。し
たがつて入力情報、出力情報に注目すると、２種類の事
象発生情報という入力に対し、A,B,Cの３種類の計算機
出力データが出力としてネツトワークへ送出されること
になる。この操作により、選別装置16側で各機能別に処
理監視を行うことが可能となり、言い換えれば、システ
ムを構成する複数台のCPUに対し、機能の割付け方法に
制限がない、という特徴を得ることができる。

以上の各CPUの動作で冗長化されたA,B,Cの３種類の計
算機出力データがネツトワークへ送出され、選別装置16
へ集められることになる。

以下に選別装置16の動作を第９図を用いて説明する。

第９図は、各装置で発生するデータをタイムチヤート
の形式で表現したものである。第９図において、，
は、前記説明で説明したとおり原始データである。，
，は、それぞれＡ機能を処理するCPU11〜13からの
出力データ、Ｂ機能を処理するCPU11〜13からの出力デ
ータ、Ｃ機能を処理するCPU12からの出力データを、そ
れぞれ示している。

は、それぞれＡ機能,B機能,C機能の多数決定後の制御出
力データである。

選別装置16は、原始データを受信すると、当該機能
表示番号と同一番号を持つＡ機能処理用CPU11,13からの
出力データの到着を持ち、その間Ａ機能受信許容時間の
タイマー監視を行う。タイムアウト発生時に、その間、
集められたＡ機能処理用CPU11,13からの出力データを有
効データとして、多数決判定を行い、プロセス30に対
し、Ａ機能を制御出力を行う。仮に、Ａ機能処理結果の
機能表示番号が、タイマー監視中の全てのＡ機能の機能
表示番号の中に存在しない場合、そのデータは、CPU異
常、または処理遅れが発生したと判断して、データを棄
却する。原始データを受信すると、この機能表示ビツ
トからＢ機能とＣ機能の受信許容時間のタイマー監視を
同時に設定する。各機能のタイムアウト時間は、応答性
や機能の重要性を考慮して決定するものであり、CPUの
処理時間や能力で決定されるものではない。応答性は、
本来プラント30やオペレータ要求により決定されるもの
であり、その仕様を満足するようにCPUの構成を検討し
なければならない。

本実施例によれば、従来のような構成制御論理がない
ためシステムを構成するCPUのハードウエア制限が少な
くなり、例えば、高応答性の要求される機能は高速処理
CPUに実行させ、応答性の要求されない機能は低速処理C
PUに実行させる、というようにシステム構成上の制約が
著しく少なくできるという特徴を持つ。また、従来の選
別方式では冗長化していない機能の出力データの選別は
全くチエツクできなかつたが、本実施例によれば、第１
に対応する原始データの有無をチエツクすること、第２
に原始データの要求機能と出力機能が一致しているこ
と、第３にプラントの応答性を満足していること、の３
点チエツクが可能となるため、従来の多数決判定と比較
し、データの信頼性を格段に上げることができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、選別装置が原始デ
ータを受信したことを条件に、選別装置により、機能種
別毎にタイマー監視を実行し、複数の同一機能の処理装
置の出力データのうち許容時間内の出力データの数に応
じたデータ選別論理を設定し、このデータ選別論理に従
つて、許容時間内の出力データの中から有効データを機
能種別毎に抽出するようにしたため、処理装置の数や構
成に関連する構成制御論理に依存することなく冗長化さ
れた情報の中から有効なデータを抽出することができ、
システム構成上の制約を著しく少なくすることができる
と共に、抽出データの信頼性の向上に寄与することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明するために示す構成図、第２図は
本発明の作用を説明するために示すタイムチヤート、第
３図は本発明の実施例を示す構成図、第４図は同実施例
に用いる通信データフオーマツトを示す説明図、第５図
は同実施例の機能表示番号を示す説明図、第６図は同実
施例を説明するための図、第７図及び第８図はデジタ操
作の説明図、第９図は同実施例の作用のデジタ発生のタ
イムチヤート、第10図は従来技術を示す構成図である。 11〜13……処理装置（CPU）、16……選別装置、17……
伝送路、20……イベント検出装置、21〜25……通信ステ
ーシヨン、30……制御プラント。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−55464（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−46362（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−146361（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】機能分散されてデータを処理する複数の処
理装置と、制御対象プラントから前記各処理装置の機能
を実行するための原始データを収集するイベント検出器
と、前記複数の処理装置の出力データを選別して有効な
データを抽出する選別装置と、前記各処理装置と前記イ
ベント検出器および前記選別装置をそれぞれ結合する伝
送路とを備えた分散システムにおいて、前記イベント検
出器は、収集した原始データの種類により実行すべき機
能を認識する認識手段と、認識手段の認識結果に従っ
て、原始データの中に前記実行すべき機能の表示を機能
種別毎に付加して伝送路に出力する原始データ出力手段
とを有し、前記各処理装置は、前記伝送路から原始デー
タを受信したときに、受信データに自己が処理すべき機
能の表示があるときにのみその機能に従った処理を実行
する処理実行手段と、処理実行手段の処理結果を出力デ
ータとして伝送路に出力する出力データ出力手段とを有
し、前記選別装置は、前記伝送路から原始データを受信
した時点から機能種別毎に所定の時間監視を行う時間監
視手段と、前記各処理装置からの出力データを受信し、
複数の同一機能の処理装置からの出力データのうち許容
時間内に受信した出力データの数に応じたデータ選別論
理を設定する設定手段と、設定手段のデータ選別論理に
従って、前記時間監視手段の監視による許容時間内に受
信した出力データの中から有効データを機能種別毎に抽
出する抽出手段とを有してなることを特徴とする分散シ
ステム。