JP3775275B2 - 二重化システム、そのマスタ装置、スレーブ装置 - Google Patents

二重化システム、そのマスタ装置、スレーブ装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スレーブ装置への高速なリフレッシュを必要とし、二重化を必要とするネットワークシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えばFA(ファクトリ・オートメーション)用コントローラや数値制御装置等において、マスタ機器とスレーブ機器とで構築されるネットワークシステムが存在する。マスタ機器は、ネットワークを介して、各スレーブ機器を管理する。スレーブ機器は、I/Oモジュールとも呼ばれており、自己に接続された制御対象機器の管理(スイッチON/OFF、モータの回転数制御等の制御対象機器に対する様々な制御、各種センサのデータ収集等)を行う。
【0003】
上記マスタ機器は、通常、ネットワークを介して一定周期で、スレーブ機器への高速なリフレッシュ処理を行っている(主にスレーブ機器側の状態データ等を読み出す処理であり、通常の処理である;ここでは、以下、高速処理と呼ぶものとする)。また、マスタ機器は、この高速処理の際に、毎回、スレーブ機器に故障が発生していないかをチェックする。これは、自己が保持する設定情報のSUM値(累積加算値)とスレーブ機器側の設定情報のSUM値(上記計測データと共に送られてくる)とを比較して、その一致/不一致により故障が発生しているか否かを判定する。ここで、SUM値を用いるのは、逐一、各設定情報毎に比較すると、処理負荷、ネットワーク負荷が増大するからである。この為、SUM値、すなわち設定情報の合計値を比較して、一致すれば正常であると見做すようにしている。
【0004】
従来、マスタ機器において、スレーブ機器の設定情報の変更等を行う場合には、上記高速処理を中断する必要があった。
また、マスタ機器の二重化(回線二重化)を実現しているネットワークにおいては、スレーブ機器の設定情報SUM値等の等値化を行う為には、マスタ機器同士のネットワーク接続を行い、マスタ機器同士で通信を行い、スレーブ機器の設定情報SUM値等のデータのやり取りを行っていた。
【0005】
上記二重化されたシステムの一例を図8に示す。勿論、これは一例に過ぎず、この例に限るわけではない。
同図において、A系マスタ機器51は、ネットワーク56、中継器53を介して、スレーブ機器55とデータのやり取りを行っている。B系マスタ機器52は、ネットワーク57、中継器54を介して、スレーブ機器55とデータのやり取りを行っている。中継器53、54は、例えば、BIM(Bus Interface Module)と呼ばれているものである。更に、図には示していないが、上記等値化を行う為には、マスタ機器同士で通信を行う為の構成が必要である。
【0006】
上記構成において、A系/B系のどちらか一方が稼働系となり、他方が待機系となる。例えばA系が稼働系、B系が待機系である場合、A系マスタ機器51は、スレーブ機器55からの入力(稼働データ収集等)、スレーブ機器55への制御データ出力(設定情報変更等)を行い、B系マスタ機器52は、基本的には、スレーブ機器55からの入力(稼働データ収集等)のみを行っている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来では、スレーブ機器の設定情報の変更等を行う毎に、逐一、高速処理(つまり、通常の処理)を中断していた為、処理効率の低下を招いていた。
【0008】
また、二重化を行っているネットワークにおいては、二重化された一方のマスタ機器がスレーブ機器の設定情報変更を行った場合、これを他方のマスタ機器が知る(等値化する)必要がある為、上記の様にマスタ機器同士で通信を行い、スレーブ機器の設定情報SUM値等のデータのやり取りを行っていたが、これが、高速処理を必要とするネットワークの伝送効率、及びマスタ機器の処理効率の低下を招いていた。
【0009】
本発明の課題は、特に二重化されたシステムにおいて、一方のマスタ機器がスレーブ機器の設定情報変更を行う場合、高速処理を中断することなく且つマスタ機器間で直接通信を行う必要なく、他方のマスタ機器が設定情報を等値化することができる二重化システム、そのマスタ装置、スレーブ装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明による二重化システムは、マスタ装置とスレーブ装置がネットワークに接続され、二重化されたシステムにおいて、前記各マスタ装置は、所定周期で前記スレーブ装置へのリフレッシュ処理を行う通常処理手段と、スレーブ装置の設定情報のSUM値を管理する管理手段と、該通常処理手段による処理が行われていない任意のときにスレーブ装置の設定情報を変更する設定情報変更手段と、該変更後の設定情報のSUM値を一時的に記憶する一時記憶手段と、設定情報変更が行われたか否かを示す第1のフラグを記憶する第1の記憶手段とを有し、前記スレーブ装置は、現在の設定情報のSUM値と設定情報変更が行われたか否かを示す第2のフラグとを格納する第2の記憶手段を有し、前記通常処理手段によるリフレッシュ処理要求に応じて該SUM値と第2のフラグとを含む返答フレームを返信し、前記通常処理手段は、該スレーブ装置から返信されるSUM値と前記管理手段で管理するSUM値とが不一致の場合であって、前記第2のフラグが設定情報変更が行われたことを示し、更に前記第1のフラグが設定情報変更が行わなかったことを示す場合には、他のマスタ装置が設定情報変更を行ったと見做し、前記第2の記憶手段に格納されているSUM値を読み出して前記管理手段で管理するSUM値を更新する。
【0011】
上記二重化システムによれば、まず、マスタ装置において、通常処理手段による通常のリフレッシュ処理の合間の空き時間帯に、この通常処理手段とは独立して動作する設定情報変更手段がスレーブ装置の設定情報を変更する処理を行うようにしているので、通常処理手段によるリフレッシュ処理を中断することなく、設定情報の変更が行える。更に、設定情報変更手段、スレーブ装置は、それぞれ、設定情報変更の際に、自装置が設定情報変更を行ったこと、設定情報変更が行われたこと、変更後のSUM値を、通常処理手段に知らせることができるようにしているので、特に設定情報変更を行っていないマスタ機器における通常処理手段は、マスタ装置間で直接通信を行わなくても、リフレッシュ処理の際に他のマスタ機器が設定情報変更を行ったことを知ることができる。
【0012】
例えば、前記通常処理手段は、該スレーブ装置から返信されるSUM値と前記管理手段で管理するSUM値とが不一致の場合であって、前記第2のフラグが設定情報変更が行われたことを示し、更に前記第1のフラグが設定情報変更が行われたことを示す場合には、自己が設定情報変更を行ったと見做し、前記一時記憶手段に格納されているSUM値を読み出して前記管理手段で管理するSUM値を更新する。
【0013】
また、本発明による二重化システムのマスタ装置は、マスタ装置とスレーブ装置がネットワークに接続され、二重化されたシステムにおける前記各マスタ装置において、所定周期で前記スレーブ装置へのリフレッシュ処理を行う通常処理手段と、スレーブ装置の設定情報のSUM値を管理する管理手段と、該通常処理手段による処理が行われていない任意のときにスレーブ装置に対して設定情報の変更を指示する設定情報変更手段と、該変更後の設定情報のSUM値を一時的に記憶する一時記憶手段と、設定情報変更が行われたか否かを示す第1のフラグを記憶する第1の記憶手段とを有し、前記通常処理手段は、該スレーブ装置から返信される情報によりSUM値が不一致であるがスレーブ装置側で設定情報変更が行われたことを認識した場合であって、前記第1のフラグが設定情報変更が行わなかったことを示す場合には、他のマスタ装置が設定情報変更を行ったと見做し、スレーブ装置側に格納されているSUM値を読み出して前記管理手段で管理するSUM値を更新する。
【0014】
また、本発明による二重化システムのスレーブ装置は、マスタ装置とスレーブ装置がネットワークに接続され、二重化されたシステムにおける前記スレーブ装置において、現在の設定情報のSUM値と設定情報変更が行われか否かを示すフラグとを格納する記憶手段を有し、リフレッシュ処理の際、前記マスタ装置からの要求に応じて、該記憶手段に格納されているSUM値とフラグとをマスタ装置に返信する。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
まず、本例によるマスタ機器、スレーブ機器は、各々、以下に示す基本機能を有する。
(1)マスタ機器の基本機能
・自発的にスレーブ機器に対して要求フレーム(センサ計測データや設定情報SUM値等の返信等を要求するフレーム)を送信する機能
・ネットワークに接続されたスレーブ機器の設定情報を変更する機能
・内部にスレーブ機器の設定情報SUM値(各設定情報の値の合計値)管理テーブルを持ち、スレーブから通知される設定情報SUM値と比較し、スレーブ機器の異常を検出する機能
(2)スレーブ機器の基本機能
・自発的にはフレーム送信を行わず、マスタ機器の要求に対してのみフレーム(応答フレーム)の送信を行う機能
・マスタ機器からの指示により、自身の設定情報の変更を行う機能
・マスタ機器からの要求フレームにより、自身の設定情報のSUM値をマスタ機器に通知する機能
・上記応答フレームによって、自身が設定情報の変更を行っていることをマスタ機器に通知する機能
・マスタ機器が自由に使用することを許可するメモリ領域をもつ
図1は、本例による二重化システムの機能及び通常の動作状態を示す図である。
【0016】
この例では、二重化されたシステムにおけるマスタ機器を、それぞれA系、B系とする。尚、以下の説明においては、データリフレッシュ処理を高速に行う例より高速処理と呼んでいるが、本発明は高速処理に限るものではない。
【0017】
A系マスタ機器10は、高速処理部11、設定変更部12、管理テーブル13、一時記憶メモリ14を有する。B系マスタ機器20も同様に、高速処理部21、設定変更部22、管理テーブル23、一時記憶メモリ24を有する。また、両方とも、設定情報変更フラグ15、25を格納している。
【0018】
高速処理部11、21は、所定周期毎に、スレーブ機器30との間で高速なデータリフレッシュ処理(上述してあるように通常行われている処理であり、ここでは高速処理部と呼ぶが、通常処理部と呼んでもいい)を実行する。
【0019】
設定変更部12、22は、従来のように高速処理を中断させることなく、上記高速処理の空き時間帯を利用してスレーブ機器30の設定情報を変更する処理を実行する。
【0020】
また、A系/B系のマスタ機器10、20は、いずれも、スレーブ機器30の管理用に設定情報SUM値テーブル(管理テーブル13、23)を持っていて、上述してあるように、高速処理の際に、この管理テーブル13、23に格納してあるSUM値と、スレーブ機器30からの応答フレームに含まれるSUM値との比較を行って、スレーブ機器30に異常がないかをチェックする。
【0021】
一時記憶メモリ14、24、設定情報変更フラグ15、25については、後述する。
一方、スレーブ機器30は、各種設定情報を格納する記憶領域(不図示)、この設定情報の合計値であるSUM値を格納するメモリ領域31を有し、また設定情報変更中フラグ32を格納している(詳しくは後述する)。
【0022】
また、特に図示しないが、当然、A系/B系のマスタ機器10、20、スレーブ機器30は、各々、後述する各種処理を実現させるプログラムを格納する記憶部、このプログラムを用いて後述する各種処理を実行する演算処理部(CPU等)、マスタ機器−スレーブ機器間の通信を行う通信制御部等を備えている。
【0023】
通常時は、A系/B系のマスタ機器10、20は、所定周期で高速処理を繰り返し実行しているが、任意のときにスレーブ機器30の設定情報の変更が行われる場合がある。
【0024】
以下、この設定情報の変更が行われるときの二重化システムの動作の一例について説明する。
尚、以下の説明においては、A系マスタ機器10がスレーブ機器30の設定情報変更を行った場合を例にする(B系マスタ機器20がスレーブ機器30の設定情報変更を行うこともできる)。また、設定変更前のSUM値をSUM1、設定変更後のSUM値をSUM2とする。また、以下の説明中の(a)〜(n)は、各々、図2、図5、図6に示す(a)〜(n)に対応する。また、フラグのセットは‘1’、リセットは‘0’である。
【0025】
図2は、A系のマスタ機器10の設定変更部12が、スレーブ機器30の設定情報を変更する処理の様子を示す図である。図3は、その際の設定変更部12、スレーブ機器30の処理動作を説明する為のフローチャート図である。
【0026】
以下、図2、図3を参照して、設定情報変更時の動作について説明する。
まず、A系マスタ機器10の設定変更部12は、高速処理の間の空き時間帯を利用して、ネットワークを介してスレーブ機器30に対して、設定情報変更を指示するフレームを送信する (a)(ステップS1)。このフレームには、新たな設定情報と、これに基づいて算出された新たなSUM値(SUM2)が含まれる。
【0027】
また、A系マスタ機器10の設定変更部12は、この新たなSUM値(SUM2)を、一時記憶メモリ14に一時的に格納させる (b)(ステップS2)。更に、上記スレーブ機器30の設定情報変更を行ったことを高速処理部に知らせる為の設定情報変更フラグ15をセットする (c)(ステップS3)。(設定変更部12は、高速処理部11と独立して動作しているので、高速処理部11は設定情報変更があったことを知らないので)。
【0028】
スレーブ機器30は、上記フレームを受信すると(ステップS4)、このフレーム中に含まれる新たな設定情報を用いて自己の設定情報を更新すると共に(ステップS5)、上記新たなSUM値(SUM2)をメモリ領域31に格納する (d)(ステップS6)。更に、スレーブ機器30は、設定情報変更中フラグ32をセットする (e)(ステップS7)。
【0029】
次に、以下、上記設定変更部12による設定情報変更処理の後に高速処理を行うタイミングとなったときの各高速処理部11、21の処理について、図5、図6を参照して説明する。また、高速処理部による処理手順を説明する為のフローチャート図を図4に示す(プログラム自体は、高速処理部11、21とも同じである)。尚、スレーブ機器30の処理は、設定情報変更中フラグも返答フレームに含ませる処理が加わるだけであるので、特にフローチャートは図示しない。
【0030】
まず、A系マスタ機器の高速処理部11の処理について、図4、図5を参照して説明する。
A系マスタ機器の高速処理部11は、高速処理を行うタイミングになると(ステップS11,YES)、上記要求フレームをスレーブ機器30に対して送信する(ステップS12)。
【0031】
この要求フレームを受けたスレーブ機器30は、センサ計測データ等と、上記メモリ領域31に格納されているSUM値(ここではSUM2になっている)と共に、上記設定情報変更中フラグ32(ここでは、‘1’にセットされている)を返答フレームに含ませて、A系マスタ機器10に返信する。
【0032】
A系マスタ機器の高速処理部11は、この返答フレームを受信すると(ステップS13,YES)、この返答フレーム中のSUM値(SUM2)と、自己の管理テーブル13に格納されているSUM値(SUM1)とを比較し、一致/不一致を判定する(ステップS15)。一致すれば、(ステップS15,YES)、スレーブ機器30は正常であると認識し(ステップS16)、次の高速処理タイミング待ち状態となる。
【0033】
ここでは、不一致と判定されるので (f)(ステップS15,NO)、続いて、返答フレーム中の設定情報変更中フラグ32のチェックを行う (g)(ステップS17)。もし、フラグ=‘0’であれば(ステップS17,NO)、スレーブ機器30で設定変更が行われていないにも係わらずSUM値が不一致であるということになるので、スレーブ機器に故障が発生した可能性があると判断する(ステップS22)。
【0034】
ここでは、設定情報変更中フラグ32は‘1’なので(ステップS17,YES)、スレーブ機器30で設定変更があったことが分かるが、続いて、この設定変更を自己(A系マスタ機器の設定変更部12)が行ったのか否かを判断する為に、設定情報変更フラグ15をチェックする (h)(ステップS18)。
【0035】
もし、フラグ=‘0’の場合には(ステップS18,NO)、自己の設定変更部12は設定変更処理を行っていない(B系マスタ機器20が行った)と判断し、ネットワークを介して、スレーブ機器30のメモリ領域31に格納されているSUM値(SUM2)を読み出して、管理テーブル13にセット(代入)する(ステップS19)(後述するB系マスタ機器20の例と同様)。
【0036】
ここでは、フラグ=‘1’なので(ステップS18,YES)、自己の設定変更部12が設定情報変更処理を行ったものと判断し、上記設定変更部12により一時記憶メモリ14に格納されていた新たなSUM値(SUM2)を、管理テーブル13にセット(代入)する (i)(ステップS20)。また、これと共に、設定情報変更フラグ15をリセットする(ステップS21)。
【0037】
A系マスタ機器の高速処理部11は、その後の高速処理では(設定変更部12または22が設定変更処理を行うまでは、あるいはスレーブ機器30に故障が発生しない限りは)、自己の管理テーブル13に格納されているSUM値(SUM2)と、スレーブ機器30が返してくる返答フレーム中のSUM値(SUM2)とは一致するので(ステップS15,YES)、スレーブ機器30の異常を検出することなく運用を行う。
【0038】
次に、以下、図4、図6を参照して、上記A系マスタ機器の設定変更部12により設定変更処理が行われた後、B系マスタ機器20が高速処理を行ったときの処理内容について説明する。
【0039】
B系マスタ機器の高速処理部21は、A系マスタ機器の高速処理部11と同様に、所定周期毎に上記要求フレームをスレーブ機器30に対して送信する処理を行っている(ステップS11、12)。この要求フレームを受けたスレーブ機器は、上記A系マスタ機器の場合と同様に、センサ計測データ等やメモリ領域31に格納されているSUM値と共に、設定情報変更中フラグ32を返答フレームに含ませて、B系マスタ機器20に返信する (j)。
【0040】
B系マスタ機器の高速処理部21は、返答フレームを受信すると(ステップS13,YES)、この返答フレーム中のSUM値(SUM2)と、自己の管理テーブル23に格納されているSUM値(SUM1)とを比較し(ステップS14)、一致/不一致を判定する(ステップS15)。ここでは、不一致と判定されるので (k)(ステップS15,NO)、続いて、返答フレーム中の設定情報変更中フラグ32のチェックを行う (l)(ステップS17)。ここでは、設定情報変更中フラグ32は‘1’なので(ステップS17,YES)、スレーブ機器30で設定情報変更があったことが分かるが、続いて、この設定変更を自己(B系マスタ機器の設定変更部22)が行ったのか否かを判断する為に、設定情報変更フラグ25をチェックする(ステップS18)。
【0041】
ここでは、設定情報変更フラグ25は‘0’なので (m)(ステップS18,NO)、自己の設定変更部22は設定変更処理を行っていないと判断し、ネットワークを介して、スレーブ機器30のメモリ領域31に格納されているSUM値(SUM2)を読み出して、管理テーブル23にセット(代入)する (n)(ステップS19)。(フラグ=‘1’の場合には、上述してあるA系マスタ機器の例と同様の処理を行う)。
【0042】
以上で、当該二重化システム全体としては、図7に示す状態となり、その後は(設定変更部12または22が設定変更処理を行うまでは、あるいはスレーブ機器30に故障が発生しない限りは)、A系マスタ機器10、B系マスタ機器20とも、何等問題なく、所定周期毎に通常処理(高速処理)を実行し続ける。
【0043】
尚、スレーブ機器30の設定情報変更中フラグ32は、セットされてから所定時間後(例えば5秒後)に自動的にクリアされる。図7はクリア後の状態を示している。
【0044】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の二重化システム、そのマスタ装置、スレーブ装置によれば、一方のマスタ機器がスレーブ機器の設定情報変更を行う場合、高速処理を中断することなく且つマスタ機器間で直接通信を行う必要なく、他方のマスタ機器で設定情報を等値化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】二重化システムの機能及び通常の動作状態を示す図である。
【図2】A系マスタ機器の設定変更部が、スレーブ機器の設定情報を変更する場合の処理の様子を示す図である。
【図3】設定情報変更処理における設定変更部、スレーブ機器の動作を説明する為のフローチャート図である。
【図4】高速処理部による処理を説明する為のフローチャート図である。
【図5】A系マスタ機器の設定変更部が設定情報変更を行った場合における、その後のA系マスタ機器の高速処理を説明する為の図である。
【図6】A系マスタ機器の設定変更部が設定情報変更を行った場合における、その後のB系マスタ機器の高速処理を説明する為の図である。
【図7】図5、図6の処理後の状態を示す図である。
【図8】二重化システムの構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
10 A系マスタ機器
11 高速処理部
12 設定変更部
13 管理テーブル
14 一時記憶メモリ
15 設定情報変更フラグ
20 B系マスタ機器
21 高速処理部
22 設定変更部
23 管理テーブル
24 一時記憶メモリ
25 設定情報変更フラグ
30 スレーブ機器
31 メモリ領域
32 設定情報変更中フラグ

Claims (4)

  1. マスタ装置とスレーブ装置がネットワークに接続され、二重化されたシステムにおいて、
    前記各マスタ装置は、所定周期で前記スレーブ装置へのリフレッシュ処理を行う通常処理手段と、スレーブ装置の設定情報のSUM値を管理する管理手段と、該通常処理手段による処理が行われていない任意のときにスレーブ装置の設定情報を変更する設定情報変更手段と、該変更後の設定情報のSUM値を一時的に記憶する一時記憶手段と、設定情報変更が行われたか否かを示す第1のフラグを記憶する第1の記憶手段とを有し、
    前記スレーブ装置は、現在の設定情報のSUM値と設定情報変更が行われたか否かを示す第2のフラグとを格納する第2の記憶手段を有し、前記通常処理手段によるリフレッシュ処理要求に応じて該SUM値と第2のフラグとを含む返答フレームを返信し、
    前記通常処理手段は、該スレーブ装置から返信されるSUM値と前記管理手段で管理するSUM値とが不一致の場合であって、前記第2のフラグが設定情報変更が行われたことを示し、更に前記第1のフラグが設定情報変更が行われなかったことを示す場合には、他のマスタ装置が設定情報変更を行ったと見做し、前記第2の記憶手段に格納されているSUM値を読み出して前記管理手段で管理するSUM値を更新することを特徴とする二重化システム。
  2. 前記通常処理手段は、該スレーブ装置から返信されるSUM値と前記管理手段で管理するSUM値とが不一致の場合であって、前記第2のフラグが設定情報変更が行われたことを示し、更に前記第1のフラグが設定情報変更が行われたことを示す場合には、自己が設定情報変更を行ったと見做し、前記一時記憶手段に格納されているSUM値を読み出して前記管理手段で管理するSUM値を更新することを特徴とする請求項1記載の二重化システム。
  3. マスタ装置とスレーブ装置がネットワークに接続され、二重化されたシステムにおける前記各マスタ装置において、
    所定周期で前記スレーブ装置へのリフレッシュ処理を行う通常処理手段と、スレーブ装置の設定情報のSUM値を管理する管理手段と、該通常処理手段による処理が行われていない任意のときにスレーブ装置に対して設定情報の変更を指示する設定情報変更手段と、該変更後の設定情報のSUM値を一時的に記憶する一時記憶手段と、設定情報変更が行われたか否かを示す第1のフラグを記憶する第1の記憶手段とを有し、
    前記通常処理手段は、該スレーブ装置から返信される情報によりSUM値が不一致であるがスレーブ装置側で設定情報変更が行われたことを認識した場合であって、前記第1のフラグが設定情報変更が行われなかったことを示す場合には、他のマスタ装置が設定情報変更を行ったと見做し、スレーブ装置側に格納されているSUM値を読み出して前記管理手段で管理するSUM値を更新することを特徴とする二重化システムのマスタ装置。
  4. マスタ装置とスレーブ装置がネットワークに接続され、二重化されたシステムにおける前記スレーブ装置において、
    現在の設定情報のSUM値と設定情報変更が行われたか否かを示すフラグとを格納する記憶手段を有し、リフレッシュ処理の際、前記マスタ装置からの要求に応じて、該記憶手段に格納されているSUM値とフラグとをマスタ装置に返信することを特徴とする二重化システムのスレーブ装置。
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