JP4721746B2 - プロセス制御用コンピュータシステム - Google Patents

Description

本発明は、プロセス制御用コンピュータと他のパーソナルコンピュータとを通信回線を介して接続してなるプロセス制御用コンピュータシステムに関する。

近年、パーソナルコンピュータの性能が著しく向上した結果、プロセス制御装置がパーソナルコンピュータに接続され、コントロールされていると共に、データを共有化するため、他のパーソナルコンピュータとを通信回線を介して接続されている。一般にパーソナルコンピュータは、ハードディスク内に格納したファイル（オペレーティングシステム（ＯＳ）、プロセス制御を実行する為のファイル、制御結果をハードディスク内に格納するファイルなど）を中央処理ユニット（ＣＰＵと称される）で実行し、処理後のファイルのデータ等もハードディスクに格納する仕組みとなっている。このため、パーソナルコンピュータを起動した後、生産設備のプロセス制御を実施中に、ハードディスクに故障が生じると、生産設備の運転や生産品の品質管理に多大な影響を及ぼす。ハードディスクは、内部でディスクが高速に回転している記憶装置であり、振動に弱く、ファイル読み出し、ファイル書き込み等のアクセス中に電源を切ると故障してしまうという問題や、ハードディスクは精密な回転装置であるため、構造上数年の寿命しか有しないという問題もある。

このため、コンピュータ同士が通信回線を介して接続してなるコンピュータシステムシステム全体の信頼性がハードディスク起因の故障によって損なわれている。
しかし、ハードディスクは、書き込み速度がＣＰＵ速度に比べて遅いが、大容量であるので、システム構築上、必須の記憶装置である。
最近では、コンピュータシステムを高信頼性とするため、パーソナルコンピュータ内のハードディスクを２重化する仕組み（ＲＡＩＤ）や、システム全体の処理速度と、システム全体の信頼性との双方の問題を解決するために、シリコンディスクを採用する方法も提案されている。

しかし、ハードディスクを２重化したコンピュータシステムでは、信頼性の面では改善できるが、システム全体の処理速度の向上はそれほどでもない。また、シリコンディスクとして使用されるフラッシュメモリは、アクセス中に電源を切っても故障せず、振動に強い記憶装置ではあるが、フラッシュメモリは、書き込み回数が増加すると、データを書き込むことができなくなるエラー発生頻度が増大し、システム全体の信頼性が低下するという、問題がある。

そこで例えば、地震などの外的要因によるハードディスク破壊により、システム運用に支障を発生させないようにすると共に、大容量のオペレーティングシステム（ＯＳ）やアプリケーション（ＡＰＬ）の起動を可能にするオンラインディスクレスシステムが提案されている（特許文献１）。特許文献１に記載のオンラインディスクレスシステムは、ランダムアクセスメモリを有するコンピュータと、該コンピュータの指示に基づき、ＯＳやＡＰＬなどのファイルを格納している外部記憶装置を制御するコントローラと、前記外部記憶装置に電源を供給する電源装置を備えている。
特開平１１−２４９９０１号公報

上記特許文献１に記載のオンラインディスクレスシステムによれば、起動時には、コントローラがコンピュータからの命令により、ハードディスクに接続し、記憶装置（ＨＤ）を起動させる。そして、コンピュータは、記憶装置に格納されているファイルをランダムアクセスメモリに転送する。起動後、コントローラは、記憶装置（ＨＤ）の接続を停止させることで、システム運用に支障を発生させないようにしている。

しかしながら、特許文献１に記載のコンピュータシステムは、オンラインディスクレスシステムの起動後にトラブルが発生した場合、上記コンピュータのランダムアクセスメモリに転送されているファイルを、前記外部記憶装置に転送するように構成されているが、プロセス制御用コンピュータシステムを構築しようとした場合、高速かつ高信頼性のシステム制御を実現することが困難であるという問題があった。

本発明は、上記従来技術の問題を前記課題を解決し、高速かつ高信頼性のシステム制御を実現するプロセス制御用コンピュータシステムを提供することを目的とする。

本発明は、少なくとも２台のパーソナルコンピュータを用い、パーソナルコンピュータ同士を通信回線で接続すると共に、そのうち１台のパーソナルコンピュータをプロセス制御装置に接続して構築してなるプロセス制御用コンピュータシステムであって、
コンピュータシステム立上時、各パーソナルコンピュータを起動し、プロセス制御装置をコントロールする制御用コンピュータのハードディスクに格納されている制御用コンピュータを動作するのに必要なイメージファイルをランダムアクセスメモリに展開し、前記プロセス制御装置との間で送受信されるデータを、前記通信回線で接続されている他のパーソナルコンピュータへ送信可能な状態とした後、制御用コンピュータの指示に基づき、制御用コンピュータのハードディスクへの接続を停止することを特徴とするプロセス制御用コンピュータシステムである。

本発明によれば、コンピュータシステム立上後に、予期しない強い振動が制御用コンピュータのハードディスクに加わり、制御用コンピュータのハードディスクが故障したとしても、前記制御用コンピュータのランダムアクセスメモリに前記プロセス制御装置との送受信データ及び前記プロセス制御装置を制御するためのファイルが展開されているから、前記プロセス制御装置をコントロールしつつ、前記プロセス制御装置との送受信データを前記通信回線で接続されている他のパーソナルコンピュータへ送信することができる。したがって、係るプロセス制御用コンピュータシステムは、高信頼性を有する。

また、前記プロセス制御装置を制御するためのファイルを制御用コンピュータのランダムアクセスメモリに展開しているので、前記プロセス制御装置を制御するためのファイルを当該制御用コンピュータのハードディスクに格納したままとした場合に比べて、前記プロセス制御装置を高速に制御することができる。したがって、係るプロセス制御用コンピュータシステムは、高速なシステムである。

また、本発明に係るプロセス制御用コンピュータシステムは、予期しないことが発生して制御用コンピュータ自体が故障した場合でも、コンピュータシステム立上後からある時までの間の送受信データがデータ保存用パーソナルコンピュータに送信され、データ保存用パーソナルコンピュータのハードディスクに格納されているため、故障した制御用コンピュータに代えて、故障していないパーソナルコンピュータを前記通信回線に接続することにより、コンピュータシステムを短期間に復帰することができる。

上記データ保存用コンピュータは、コンピュータシステム立上後、当該データ保存用コンピュータの電源装置から電源が供給されているので、信頼性が劣るが、データ保存用コンピュータのハードディスクが万一故障した場合でも、前記プロセス制御装置は、制御用コンピュータでコントロールされているから、プロセス制御装置をコントロールする速度が若干低下する可能性が有るが、システム全体に大きな影響を与えることはない。上記データ保存用コンピュータが故障した場合、システム全体が大きな影響を受ける以前に、故障したデータ保存用コンピュータを前記通信回線から切り離し、前記通信回線に故障していないパーソナルコンピュータを接続すればよい。

図１に本発明の一実施例を示す。図１は、本発明の実施の形態にかかるコンピュータシステム立上後の状態を示す模式図である。本発明の実施の形態にかかるコンピュータシステムは、プロセス制御用コンピュータ１と他のパーソナルコンピュータ２とを通信回線３を介して接続してなるコンピュータシステムである。ここで、前記通信回線３で接続されている他のパーソナルコンピュータ２は、ハードディスクＨＤ２を有し、コンピュータシステム立上後において、内蔵するハードディスクＨＤ２が常時アクセス可能な状態とされ、制御用コンピュータ１から送られてくるデータを当該ハードディスクＨＤ２に保存できるので、以下、データ保存用コンピュータという。

なお、プロセス制御用コンピュータ１もパーソナルコンピュータとされている。プロセス制御用コンピュータ１及びデータ保存用コンピュータ２は、例えば図３に示すように、ＣＲＴ、キーボード、マウスなどの入出力装置を有するパーソナルコンピュータとする。図３中、プロセス制御装置５は、例えば、工場で製造した製品の出荷検査を行う検査装置である。

ここでは、通信回線３を構内ＬＡＮの代表的なイーサネット（登録商標）として説明する。４は、制御用信号線を示す。
プロセス制御用コンピュータ１及びデータ保存用コンピュータ２は、図１に示すように、その内部に中央処理ユニットＣＰＵ、ハードディスクＨＤ、ランダムアクセスメモリＲＡＭを搭載し、それぞれ通信回線３に通信用インターフェース１Ａを介して接続されている。さらにプロセス制御用コンピュータ１は、プロセス制御装置用インターフェース１Ｂを介してプロセス制御装置５に接続されている。図１、２中、６はハードディスクバス、７はメモリバス、８、９はＩ／Ｏバスをそれぞれ示す。なお、コンピュータ１、２がそれぞれ内蔵する中央処理ユニットをＣＰＵ１、２、ハードディスクをＨＤ１、２、ランダムアクセスメモリをＲＡＭ１、２という。

本発明の実施の形態にかかるコンピュータシステムは、コンピュータシステム立上後の状態において、図１に示すように、プロセス制御用コンピュータ１のＨＤ１にアクセス不可とされている。すなわち、コンピュータシステム立上後の状態では、プロセス制御用コンピュータ１のＨＤ１に論理的に接続されていない（物理的には接続されている）。一方、コンピュータシステム立上後の状態で、データ保存用コンピュータ２のＨＤ２は、論理的に接続され、アクセス可能とされている。

このような状態とする際、本発明の実施の形態にかかるコンピュータシステムは、コンピュータシステム立上時、各パーソナルコンピュータ１、２を起動し、制御用コンピュータ１のＨＤ１に格納されているコンピュータ１を動作するのに必要なイメージファイルをＲＡＭ１に展開し、プロセス制御装置５との間で送受信されるデータを、通信回線３で接続されているデータ保存用コンピュータ２へ送信可能な状態とした後、制御用コンピュータ１のＨＤ１への論理的接続を停止することで、図１に示したように、プロセス制御用コンピュータ１のＨＤ１にアクセス不可の状態としている。

ここで、前記コンピュータ１を動作するのに必要なイメージファイルには、プロセス制御装置５との間で送受信されるデータを、制御用コンピュータ１のＲＡＭ１に一時的に書き込むファイル、ＲＡＭ１に一時的に書き込まれたデータを通信用インターフェース１Ａに送るファイル、及びプロセス制御装置５をコントロールするファイルなどが含まれる。なお、コンピュータシステム立上時には、制御用コンピュータ１及びデータ保存用コンピュータ２を起動することにより、それぞれＨＤ１、ＨＤ２からオペレーティングシステム（ＯＳ）、各種ドライバファイルなどなども対応するＲＡＭ１、ＲＡＭ２に展開される。

したがって、本発明の実施の形態にかかるコンピュータシステムは、コンピュータシステム立後、図１に示したように、ハードディスクＨＤ１はアクセス不可、ハードディスクＨＤ２はアクセス可能となっている状態なので、制御用コンピュータ１のＲＡＭ１に展開しているプロセス制御装置５に関連するファイルにより、プロセス制御装置５を高速でコントロールしつつ、制御用コンピュータ１のＲＡＭ１に書き込まれたプロセス制御装置５との間の送受信データを通信回線３を介してデータ保存用コンピュータ２のＨＤ２に保存することができる。

以上の説明した実施例では制御用コンピュータ１が１台とデータ保存用コンピュータ２が１対１の構成であるが、Ｎ対Ｎの構成にすることも可能である。また、制御用コンピュータ１とデータ保存用コンピュータ２の通信方法についても、イーサネット（登録商標）
である必要はなく、別の通信方法を採用しても何ら問題ない。
これに対し、図２に示すように、コンピュータシステム立上後、制御用コンピュータ１のクＨＤ１をアクセス可能とした状態では、ハードディスク内に格納したオペレーティングシステム（ＯＳ）、プロセス制御装置５に関連するファイルなどを、制御用コンピュータ１のＣＰＵ１で実行し、処理後のファイルのデータ等も制御用コンピュータ１のＨＤ１に格納する仕組みとなっているため、制御用コンピュータ１のＨＤ１に故障が生じると、生産品の出荷管理に多大な影響を及ぼすし、プロセス制御装置５の制御速度も遅くなるなどの問題がある。

本発明の実施の形態にかかるコンピュータシステム立上後、制御用コンピュータ１のハードディスクＨＤ１をアクセス不可とした状態を示す模式図である。 図１に示すコンピュータシステム立上後、制御用コンピュータ１のハードディスクＨＤ１をアクセス可能とした状態の模式図である。 各パーソナルコンピュータに設けて好適な入出力装置を示す外観図である。

符号の説明

１ 制御用コンピュータ
２ データ保存用コンピュータ
３ 通信回線
４ 制御用信号線
５ プロセス制御装置
６ ハードディスクバス
７ メモリバス
８、９ Ｉ／Ｏバス
１Ａ 通信用インターフェース
１Ｂ プロセス制御装置用インターフェース
ＣＰＵ 中央処理ユニット
ＨＤ ハードディスク
ＲＡＭ ランダムアクセスメモリ

Claims (1)

1. 少なくとも２台のパーソナルコンピュータを用い、パーソナルコンピュータ同士を通信回線で接続すると共に、そのうち１台のパーソナルコンピュータをプロセス制御装置に接続して構築してなるプロセス制御用コンピュータシステムであって、
   コンピュータシステム立上時、各パーソナルコンピュータを起動し、プロセス制御装置をコントロールする制御用コンピュータのハードディスクに格納されている制御用コンピュータを動作するのに必要なイメージファイルをランダムアクセスメモリに展開し、前記プロセス制御装置との間で送受信されるデータを、前記通信回線で接続されている他のパーソナルコンピュータへ送信可能な状態とした後、制御用コンピュータの指示に基づき、制御用コンピュータのハードディスクへの接続を停止することを特徴とするプロセス制御用コンピュータシステム。

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