JP4666258B2 - データアクセスシステム - Google Patents
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Description
本発明は、外部コンピュータと、この外部コンピュータからのデータ読み込み又はデータ書き込み要求を受けて処理結果を返す、等値化されたデータを保持する制御側の制御ユニット及び待機側の制御ユニットを持つ制御装置とよりなるデータアクセスシステムに関するものである。
外部コンピュータからのデータ読み込み又はデータ書き込み要求を受けて処理結果を返すデータアクセスシステムがある。図４は、従来のデータアクセスシステム構成例を示す機能ブロック図である。
図４において、１は分散型制御システムの操作監視装置であり、制御バス２に接続されている。３は、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）等で実現される制御装置であり、制御バス２に接続されて操作監視装置１と通信すると共に、プラントの機器を制御する。
この制御装置３は、二重化された制御ユニット４及び５を備える。制御側の制御ユニット４は、データ領域４１及びこのデータ領域へアクセスしてデータの読み込み又は書き込みを処理するアクセス処理手段４２を備える。同様に、待機側の制御ユニット５は、データ領域５１１及びこのデータ領域へアクセスしてデータの読み込み又は書き込みを処理するアクセス処理手段５２を備える。
制御装置３の制御側の制御ユニット４は、フィールドバス６を介してプラントの機器７と通信して制御を実行する。又直接バルブ８やセンサ９等の機器と通信する。これら制御対象機器の情報は、制御側の制御ユニット４のデータ領域４１に収集され、図示されていないが等値化通信で待機側の制御ユニット５のデータ領域５１のデータが等値化されている。
１０は、制御バス２に接続された外部コンピュータであり、異常診断等のアプリケーション１１が実装されている。この外部コンピュータ１０からデータの読み込み又は書き込みアクセス要求が制御装置３に送信された場合には、制御側の制御ユニット４のアクセス処理手段４２がデータ領域４１にアクセスして処理結果を外部コンピュータ１０に返信する。
このようなデータのアクセス処理を実行する場合、制御側及び待機側の制御ユニットは、制御の同時性を確保するために、制御側の制御ユニット４２が外部コンピュータ１０と通信を行なう都度、待機側の制御ユニット５２と待ち合わせ通信を行い、同一アクセスが待機側の制御ユニット５２でも見かけ上同時に実行されるように動作させている。
図５は、読み込み処理のシーケンスを説明する模式図である。制御側の制御ユニット４のアクセス処理手段４２は、外部コンピュータ１０からアドレスを指定した読み込み要求を受付け、データ領域４１にアクセスして読み込み処理を実行し、読み込み完了通知を待機側の制御ユニット５２に通知する。
待機側の制御ユニット５２が読み込み完了通知を受信すると、制御側及び待機側の制御ユニット４２と５２は待ち合わせ通信を実行する。待ち合わせ通信後、制御側の制御ユニット４２は読み込みデータを有する返信フレームを外部コンピュータ１０に送信し、外部コンピュータ１０は要求したデータを取得する。
図６は、書き込み処理のシーケンスを説明する模式図である。制御側の制御ユニット４２のアクセス処理手段４２は、外部コンピュータ１０からデータ読み込み要求を受付け、アドレスを指定した書き込みデータを受信する。この書き込みデータを、待機側の制御ユニット５２に通知して返信フレームを作成する。
待機側の制御ユニット５２が書き込みデータを受信すると、制御側及び待機側の制御ユニットは待ち合わせ通信を実行する。待ち合わせ通信後、制御側の制御ユニット４２及び待機側の制御ユニット５２は、同時にデータ領域４１及び５１の該当アドレスにアクセスして書き込みを実行する。
同時書き込み処理の完了後、制御側の制御ユニット４のアクセス処理手段４２は、返信フレームを外部コンピュータ１０に送信し、外部コンピュータ１０は要求した書き込み要求の実行結果を受信する。
特許文献１には、制御側プロセッサ装置と待機側プロセッサ装置のプログラム実行メモリ手段の内容を等値化する二重化プロセッサ装置が記載されている。
従来のデータアクセスシステムでは、次のような問題がある。
（１）読み込み処理の通信については、書き込み処理の通信と処理を同一にするために、1回の通信毎に制御側及び待機側の制御ユニット間で待ち合わせ通信を実行している。しかしながら、待機側の制御ユニット５ではデータ領域５１へのアクセスは実行されていないので、この待ち合わせ通信は意味を持たない。この処理のために、制御側及び待機側の各制御ユニット間で無駄な通信を行っており、ＣＰＵ負荷や通信負荷を押し上げる要因となっている。
（１）読み込み処理の通信については、書き込み処理の通信と処理を同一にするために、1回の通信毎に制御側及び待機側の制御ユニット間で待ち合わせ通信を実行している。しかしながら、待機側の制御ユニット５ではデータ領域５１へのアクセスは実行されていないので、この待ち合わせ通信は意味を持たない。この処理のために、制御側及び待機側の各制御ユニット間で無駄な通信を行っており、ＣＰＵ負荷や通信負荷を押し上げる要因となっている。
（２）書き込み通信については、制御側及び待機側の制御ユニットで書き込み処理を同時に行うため、相互に待ち合わせ通信を行なった後に書き込み処理を実行している。この待ち合わせ／書き込みという処理プログラムは、各アクセス処理手段４２及び５２において、通信手続きと一体にして二重化を考慮すべき機能毎に作成している。従って、通信形態毎にプログラムが異なるために汎用性がなく、再利用性に乏しい。
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、読み込み処理の待ち合わせ通信をなくしてＣＰＵ負荷軽減を図り、書き込み処理は標準化されたデータアクセス処理機能を利用してプログラムの再利用性を高めたデータアクセスシステムを実現することを目的としている。
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）外部コンピュータと、この外部コンピュータからのデータ読み込み又はデータ書き込み要求を受けて処理結果を返す、等値化されたデータを保持する制御側の制御ユニット及び待機側の制御ユニットを持つ制御装置とよりなるデータアクセスシステムにおいて、
前記制御側の制御ユニット及び待機側の制御ユニットは、
前記外部コンピュータとの通信を処理する、前記外部コンピュータとの通信形態に応じてカスタマイズされた通信手続手段と、
前記データにアクセスして要求処理を実行するデータアクセス処理手段と、
を備え、
前記制御側の制御ユニット及び待機側の制御ユニットのデータアクセス処理手段は、前記外部コンピュータからの書き込み要求処理に対して、相互に同時書き込み処理のための待ち合わせ通信を実行し、
前記外部コンピュータからの読み込み要求処理に対して、前記制御側の制御ユニットの通信手続手段は、前記データアクセス処理手段を経由しないで直接前記データの読み込み処理を実行し、
前記制御側の制御ユニットのデータアクセス処理手段及び前記待機側の制御ユニットのデータアクセス処理手段は、データ領域へのアクセスに特化された標準的なプログラムで構成されていることを特徴とするデータアクセスシステム。
（１）外部コンピュータと、この外部コンピュータからのデータ読み込み又はデータ書き込み要求を受けて処理結果を返す、等値化されたデータを保持する制御側の制御ユニット及び待機側の制御ユニットを持つ制御装置とよりなるデータアクセスシステムにおいて、
前記制御側の制御ユニット及び待機側の制御ユニットは、
前記外部コンピュータとの通信を処理する、前記外部コンピュータとの通信形態に応じてカスタマイズされた通信手続手段と、
前記データにアクセスして要求処理を実行するデータアクセス処理手段と、
を備え、
前記制御側の制御ユニット及び待機側の制御ユニットのデータアクセス処理手段は、前記外部コンピュータからの書き込み要求処理に対して、相互に同時書き込み処理のための待ち合わせ通信を実行し、
前記外部コンピュータからの読み込み要求処理に対して、前記制御側の制御ユニットの通信手続手段は、前記データアクセス処理手段を経由しないで直接前記データの読み込み処理を実行し、
前記制御側の制御ユニットのデータアクセス処理手段及び前記待機側の制御ユニットのデータアクセス処理手段は、データ領域へのアクセスに特化された標準的なプログラムで構成されていることを特徴とするデータアクセスシステム。
（２）前記制御装置は、プログラマブルロジックコントローラであることを特徴とする（１）に記載のデータアクセスシステム。
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
（１）データ読み込みについては、読み込み処理時に制御側及び待機側の各制御ユニット間での待ち合わせ通信が不要となり、ＣＰＵ負荷が軽減される。
（１）データ読み込みについては、読み込み処理時に制御側及び待機側の各制御ユニット間での待ち合わせ通信が不要となり、ＣＰＵ負荷が軽減される。
（２）データ書き込みについては、従来機能毎に作成していた制御側及び待機側の各制御ユニットにおけるデータ領域への書き込み処理プログラムを、標準化したデータアクセス処理手段に渡すことで、個々に作成する必要がなくなった。
（３）通信形態に対応してカスタマイズされる通信手続手段と、標準化したデータアクセス処理手段の機能分離により、データ書き込み処理における処理構造が簡略化され、書き込み処理のＣＰＵ負荷及び通信負荷が軽減される。
（４）標準化したデータアクセス処理手段の導入により、ソフトウェア構造の再利用性の向上並びに再利用によるソフトウェア品質の向上を図ることができ、システムの開発工数の削減に貢献することができる。
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は本発明を適用したデータアクセスシステムの一実施形態を示す機能ブロック図である。図４で説明した従来システムと同一要素には同一符号を付して説明を省略する。以下、本発明の特徴部につき説明する。
図１において、３００は本発明が適用された制御装置であり、基本機能は従来システムの制御装置３と同一である。４００は制御側の制御ユニット、５００は待機側の制御ユニットである。
制御側の制御ユニット４００において、４０１はデータ領域である。４０２はデータアクセス処理手段であり、標準的なプログラムで構成され、その機能はデータ領域４０１へのアクセスに特化されており、汎用性を備えている。このプログラムは、既に開発済みの標準化されたパッケージソフトの利用が可能である。
４０３は通信手続手段であり、もっぱら外部コンピュータ１０との通信手続きを実行し、データ領域４０１への読み込み／書き込みのアクセスは、データアクセス処理手段４０２に依頼し、アクセス結果を取得する。
この通信手続手段４０３は、外部コンピュータ１０との通信形態、例えばメーカの仕様に依存する制御バス、汎用的なModbus/TCPやイーサネット（登録商標）等により、その通信プロトコルに適合するようにカスタマイズされる。
待機側の制御ユニット５００におけるデータ領域５０１、データアクセス処理手段５０２、通信手続手段５０３の機能は、対応する制御側の制御ユニット４００の４０１、４０２、４０３の構成要素と同一機能である。
制御側の制御ユニット４００のデータアクセス処理手段４０２と待機側の制御ユニット５００のデータアクセス処理手段５０２は、外部コンピュータ１０からのアクセス要求がデータ書き込み要求の場合には、書き込みデータの送受信及び待ち合わせ通信を実行する。
図２は、読み込み処理のシーケンスを説明する模式図である。制御側の制御ユニット４００の通信手続手段４０３は、外部コンピュータ１０からアドレスを指定した読み込み要求を受付け、データアクセス処理手段４０２にデータ領域４０１に対する読み込み処理を依頼し、返信フレームを作成する。
データアクセス処理手段４０２は、データ領域４０１にアクセスして依頼された読み込み処理を実行して読み込みデータを通信手続手段４０３に返す。通信手続手段４０３は、このデータを有する返信フレームを外部コンピュータ１０に送信し、外部コンピュータ１０は要求したデータを取得する。
本発明では、外部コンピュータ１０からの読み込み要求に対しては、制御側の制御ユニット４００の処理のみで読み込み要求処理を実行し、待機側の制御ユニット５００との待ち合わせ通信を実行しない。従って、待機側の制御ユニット５００は、読み込み処理では全く関知されない。
尚、外部コンピュータ１０からの読み込み要求処理に対して、制御側の制御ユニット４００の通信手続手段４０３は、データアクセス処理手段４０２を経由しないで直接データ領域４０１からの読み込み処理を実行することも可能である。
図３は、書き込み処理のシーケンスを説明する模式図である。制御側の制御ユニット４００の通信手続手段４０３は、外部コンピュータ１０からデータ読み込み要求を受付けて書き込みデータを受信すると、データアクセス処理手段４０２にデータ領域４０１に対する書き込み処理を依頼した後、返信フレームを作成する。
書き込み処理依頼を受けたデータアクセス処理手段４０２は、書き込みデータを待機側の制御ユニット５００のデータアクセス処理手段５０２に送信し、送信が完了した後待ち合わせ通信を実行し、夫々のデータ領域４０１及び５０１にアドレスを指定した同時書き込みを実行する。
同時書き込み完了後、データアクセス処理手段４０２は、書き込み処理の完了を通信手続手段４０３に通知する。この通知受けた通信手続手段４０３は、返信フレームを外部コンピュータ１０に送信し、外部コンピュータ１０は要求した書き込み要求の実行結果を受信する。
以上説明した実施形態では、待機側の制御ユニット５００を１個備えている二重化システムを示したが、待機側の制御ユニットを２個以上備える多重化システムであっても本発明を適用することができる。
外部コンピュータ１０は、制御バス２に接続された独立のコンピュータを例示したが、アプリケーション１１が操作監視装置１内に実装された形態であってもよい。更に、外部コンピュータ１０は、制御バス２と通信できる汎用通信バスを介して遠隔地で接続される形態であってもよい。
プラントの機器を制御する制御装置３００としてはＰＬＣを例示してが、これに限定されるものではなく、通常の分散型制御システムの制御装置、安全システムにおける安全制御装置であってもよい。
１ 操作監視装置
２ 制御バス
６ フィールドバス
７ 機器
８ バルブ
９ センサ
１０ 外部コンピュータ
１１ アプリケーション
３００ 制御装置
４００ 制御側の制御ユニット
４０１ データ領域
４０２ データアクセス処理手段
４０３ 通信手続手段
５００ 待機側の制御ユニット
５０１ データ領域
５０２ データアクセス処理手段
５０３ 通信手続手段
２ 制御バス
６ フィールドバス
７ 機器
８ バルブ
９ センサ
１０ 外部コンピュータ
１１ アプリケーション
３００ 制御装置
４００ 制御側の制御ユニット
４０１ データ領域
４０２ データアクセス処理手段
４０３ 通信手続手段
５００ 待機側の制御ユニット
５０１ データ領域
５０２ データアクセス処理手段
５０３ 通信手続手段
Claims (2)
- 外部コンピュータと、この外部コンピュータからのデータ読み込み又はデータ書き込み要求を受けて処理結果を返す、等値化されたデータを保持する制御側の制御ユニット及び待機側の制御ユニットを持つ制御装置とよりなるデータアクセスシステムにおいて、
前記制御側の制御ユニット及び待機側の制御ユニットは、
前記外部コンピュータとの通信を処理する、前記外部コンピュータとの通信形態に応じてカスタマイズされた通信手続手段と、
前記データにアクセスして要求処理を実行するデータアクセス処理手段と、
を備え、
前記制御側の制御ユニット及び待機側の制御ユニットのデータアクセス処理手段は、前記外部コンピュータからの書き込み要求処理に対して、相互に同時書き込み処理のための待ち合わせ通信を実行し、
前記外部コンピュータからの読み込み要求処理に対して、前記制御側の制御ユニットの通信手続手段は、前記データアクセス処理手段を経由しないで直接前記データの読み込み処理を実行し、
前記制御側の制御ユニットのデータアクセス処理手段及び前記待機側の制御ユニットのデータアクセス処理手段は、データ領域へのアクセスに特化された標準的なプログラムで構成されていることを特徴とするデータアクセスシステム。 - 前記制御装置は、プログラマブルロジックコントローラであることを特徴とする請求項１に記載のデータアクセスシステム。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006003422A JP4666258B2 (ja) | 2006-01-11 | 2006-01-11 | データアクセスシステム |
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|---|---|---|---|---|
| JPH1040225A (ja) * | 1996-07-19 | 1998-02-13 | Yokogawa Electric Corp | 二重化制御装置 |
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