JP6662185B2 - 処理装置、代替処理装置、中継装置、処理システム及び処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、処理装置、代替処理装置、中継装置、処理システム及び処理方法に関する。

従来から、化学等の工業プラント、ガス田や油田等の井戸元やその周辺を管理制御するプラント、水力・火力・原子力等の発電を管理制御するプラント、太陽光や風力等の環境発電を管理制御するプラント、上下水やダム等を管理制御するプラント等のプラントや工場等（以下、これらを総称する場合には「プラント」という）においては、フィールド機器と呼ばれる測定器又は操作器等の現場機器と、これらを制御する制御装置とが通信手段を介して接続された分散制御システム（ＤＣＳ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ）が構築されており、高度な自動操業が実現されている。

上記のような高度な自動操業を実現するために構築されるプラントのシステム等においては、高い信頼性とリアルタイム性が要求される場合がある。例えば、プロセス制御等のプラントの制御においては、処理結果を処理の入力にフィードバックして使用するフィードバック制御等が多く用いられる。フィードバック制御等においては、処理の中断や処理に用いる処理データの欠損が発生すると、制御の安定性が低下する。

このため、プラントの制御においては、システムの可用性を向上させるため、複数の装置による冗長化構成を取る冗長化システムを用いる場合がある。冗長化システムにおいては、例えば、通常時に使用される常時装置と異常時に使用される代替装置を有する。代替装置は、常時装置が動作しているときには待機状態（スタンバイ状態）として制御処理を実行しない。常時装置は、常時装置のリソースが正常に稼働していることを報知するためのハートビート信号を所定の時間間隔で出力する。代替装置は、常時装置のハートビート信号を監視して、ハートビート信号に異常を検出したときに、待機状態から活性状態（アクティブ状態）に切替り、常時装置の異常となったリソースを代替して制御処理を実行する（例えば、特許文献１又は特許文献２を参照）。

特開２０００−２１８４７６号公報 国際公開第２０１５／０９８５８９号

しかし、従来のシステムにおいては、ハートビート信号に異常を検出して、処理を常時装置から代替装置に切り替えるのにタイムラグが生じると、処理の中断や処理データの欠損が発生して、処理が不安定になる場合があった。

また、例えば、処理を提供するリソースが正常であっても、ハートビート信号を送受信する配線等に断線等の異常が生じた場合、代替装置はハートビート信号の異常を検出して、待機状態から活性状態に切替り、処理の重複によるデータ不整合が生じる所謂スプリットブレインシンドローム（以下、「ＳＢ」と省略する。）が発生し、処理が不安定になる場合があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、処理が不安定になることを防止することができる、処理装置、代替処理装置、中継装置、処理システム及び処理方法を提供することを目的とする。

（１）上記の課題を解決するため、本発明の処理装置は、プラントにおけるプロセス制御システムを構成する、処理を提供する処理装置であって、ネットワークを介した通信を行う通信部と、前記通信部を介して、前記処理を代替する代替処理装置と共通した第１の識別情報を用いて前記処理を行う処理部と、前記通信部を介して、前記処理が正常であることを報知するハートビート情報を、第２の識別情報を用いて、前記ハートビート情報を中継する中継装置を中継して前記代替処理装置に送信するハートビート送信部とを備える。

（２）また、本発明の処理装置において、前記ハートビート送信部は、ハートビート情報を複数の中継装置を中継して前記代替処理装置に送信する。

（３）また、本発明の処理装置において、他の処理装置が送信する前記ハートビート情報を、第２の識別情報を用いて受信するハートビート情報受信部と、受信した前記ハートビート情報に基づき中継情報を生成する情報生成部と、生成した中継情報を前記他の処理装置を代替する代替処理装置に送信する中継情報送信部と
をさらに備える。

（４）上記の課題を解決するため、本発明の代替処理装置は、プラントにおけるプロセス制御システムを構成する、処理を提供する処理装置を代替する代替処理装置であって、ネットワークを介した通信を行う通信部と、待機状態と活性状態を遷移して、前記活性状態のときに、前記通信部を介して、前記処理装置と共通した第１の識別情報を用いて処理を行う処理部と、前記処理装置における処理が正常であることを報知するハートビート情報を、前記ハートビート情報を中継する中継装置から受信するハートビート情報受信部と、受信した前記ハートビート情報に基づき前記処理装置における処理が正常であることを確認する状態確認部と、前記処理装置における処理が正常であることが確認できないときに、前記処理部を前記待機状態から前記活性状態に遷移させる切替部とを備える。

（５）また、本発明の代替処理装置において、前記ハートビート情報受信部は、複数の前記処理装置の前記ハートビート情報を受信し、前記状態確認部は、受信した前記ハートビート情報の中から、共通した第１の識別情報を用いる処理装置における処理が正常であることを確認する。

（６）また、本発明の代替処理装置において、前記ハートビート情報受信部は、複数の前記中継装置から前記ハートビート情報を受信する。

（７）また、本発明の代替処理装置において、他の処理装置が送信する前記ハートビート情報を、第２の識別情報を用いて受信するハートビート情報受信部と、受信した前記ハートビート情報に基づき中継情報を生成する情報生成部と、生成した中継情報を前記他の処理装置を代替する代替処理装置に送信する中継情報送信部とをさらに備える。

（８）上記の課題を解決するため、本発明のプラントにおけるプロセス制御システムを構成する中継装置は、処理を提供する処理装置及び前記処理装置に代替して処理を提供する代替処理装置とネットワークを介して通信する通信部と、前記処理装置における処理が正常であることを報知するハートビート情報を受信するハートビート情報受信部と、受信した前記ハートビート情報に基づき中継情報を生成する情報生成部と、生成した中継情報を前記代替処理装置に送信する中継情報送信部とを備える。

（９）また、本発明の中継装置において、前記ハートビート情報受信部は、複数の前記処理装置の前記ハートビート情報を受信し、情報生成部は、前記複数の処理装置のハートビート情報に基づき中継情報を生成する。

（１０）また、本発明の中継装置において、前記ハートビート情報受信部は、前記処理装置の複数の前記ハートビート情報を受信し、情報生成部は、前記複数のハートビート情報に基づき中継情報を生成する。

（１１）また、本発明の中継装置において、前記処理装置又は前記代替処理装置が提供する処理を、前記処理装置及び前記代替処理装置で共通する第１の識別情報を用いて利用する処理利用部をさらに備える。

（１２）また、本発明の中継装置において、前記処理装置と前記代替処理装置とを対照付けた対照情報を保存する対照情報保存部をさらに備え、前記中継情報送信部は、前記対照情報に基づき対照付けられた前記代替処理装置に前記中継情報を送信する。

（１３）上記の課題を解決するため、本発明の処理システムは、プラントにおけるプロセス制御システムを構成する、処理を行う処理システムであって、通信部を介して、前記処理を代替する代替処理と共通した第１の識別情報を用いて前記処理を行う処理部と、前記通信部を介して、前記処理が正常であることを報知するハートビート情報を、第２の識別情報を用いて、前記ハートビート情報を送信するハートビート送信部と、送信された前記ハートビート情報に基づき中継情報を生成する情報生成部と、生成された前記中継情報に基づきに前記処理が正常であることを確認する状態確認部と、前記処理が正常であることが確認できないときに、待機状態から活性状態に遷移して、前記代替処理をする代替処理部とを備える。

（１４）上記の課題を解決するため、本発明の処理方法は、プラントのプロセス制御システムにおける、処理を行う処理方法であって、通信部を介して、前記処理を代替する代替処理と共通した第１の識別情報を用いて前記処理を行う処理ステップと、前記通信部を介して、前記処理が正常であることを報知するハートビート情報を、第２の識別情報を用いて、前記ハートビート情報を送信するハートビート送信ステップと、送信された前記ハートビート情報に基づき中継情報を生成する情報生成ステップと、生成された前記中継情報に基づきに前記処理が正常であることを確認する状態確認ステップと、前記処理が正常であることが確認できないときに、待機状態から活性状態に遷移して、前記代替処理をする代替処理ステップとを含む。

本発明によれば、処理が不安定になることを防止することができる、処理装置、代替処理装置、中継装置、処理システム及び処理方法を提供することができる。

実施形態における処理システムの第１の構成例を示す図である。 実施形態における処理装置が送信するハートビート信号の一例を示す図である。 実施形態における中継装置が送信するハートビートリストの一例を示す図である。 実施形態における処理装置の動作の一例を示すフローチャートである。 実施形態における中継装置の動作の一例を示すフローチャートである。 実施形態における代替処理装置の動作の一例を示すフローチャートである。 実施形態における処理装置のハートビート信号の送信タイミングと中継装置のハートビートリストの送信タイミングの一例を示すタイムチャートである。 実施形態における処理システムの第２の構成例を示す図である。 実施形態における処理装置のハートビート信号の送信動作の一例を示すシーケンス図である。 実施形態における中継装置のハートビートリストの送信動作の一例を示すシーケンス図である。 実施形態における処理システムの第２の構成において処理装置が送信するハートビート信号の一例を示す図である。 実施形態における処理システムの第２の構成において中継装置が送信するハートビートリストの一例を示す図である。 実施形態における処理システムの第２の構成において中継装置が送信するハートビートリストの他の一例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態における処理装置、代替処理装置、中継装置、処理システム及び処理方法について詳細に説明する。

先ず、図１を用いて、処理システムの第１の構成を説明する。図１は、実施形態における処理システムの第１の構成例を示す図である。

図１において、処理システム１０は、処理装置１１、代替処理装置１２、端末装置１３を有する。処理装置１１、代替処理装置１２又は端末装置１３（以下、「処理装置等」と省略する場合がある。）は、ネットワークで接続されたプラントにおけるプロセス制御システムを構成する装置である。処理装置等は、例えば、サーバ装置、デスクトップ型ＰＣ、ノート型ＰＣ、タブレット型ＰＣ、ＰＤＡ、又はスマートフォン等の汎用コンピュータである。また、処理装置等は、プラントにおける保全情報を管理する保全情報管理サーバ、ＤＣＳ制御装置、ＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）コンピュータ、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等のプラントにおけるプロセス制御システムを構成する専用の制御装置であってもよい。また、処理装置等は、フィールド機器又はフィールド機器を保全する保全専用装置であってもよい。フィールド機器とは、例えば、差圧計、温度計、流量計等の物理量（圧力、温度等）の信号を入力する入力機器、又は調節弁の開度等を変更する制御信号を出力する出力機器である。また、保全専用装置は、フィールド機器に対して、例えば、ループテスト（ループ試験）、ゼロ点調整、スパン調整等の保全項目を実施させる装置である。

処理装置等は、図示しない、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、表示装置、キーボード又はマウス等の入力装置等を有するものとする。以下に説明する、処理装置１１、代替処理装置１２及び端末装置１３の各機能は、ＲＡＭ等に記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することによりそれぞれの装置のおける機能を実現することができる。すなわち、処理装置１１、代替処理装置１２及び端末装置１３の各機能は、ソフトウェアによって実現される機能モジュールである。なお、処理装置１１、代替処理装置１２又は端末装置１３で実行されるそれぞれのプログラムは、プログラムを提供するサーバから提供され、又は記録媒体から提供されてもよい。

処理装置１１は、ネットワークで接続される装置に対して、処理を提供する装置（アクティブ側装置）である。処理装置１１は、代替処理装置１２（スタンバイ側装置）とペアになり冗長化されたシステムを構成する。本実施形態において処理装置が提供する処理とは、ハートビートにおける監視対象のサービスでありプラントにおけるプロセス制御システムを構成するコントローラが実施する典型的なプロセス制御処理であってもよい。また、この処理装置が提供する処理とは、ハートビートにおける監視対象のサービスであり、汎用的なサーバ処理としてデーモン系のサービスであっても仮想ＩＰのサービスであってもよい。監視対象のサービスは、ＯＳ／アプリ（「アプリケーション」の略。以下同様。）部１１２（後述）を実行させる動作環境（プラットフォーム）、具体的にはハードウェアやハイパーバイザ（仮想化）のサービスであり、この動作環境（プラットフォーム）に係る処理であり、つまりこの動作環境が動いているかを監視している。このほか、監視対象がＯＳ／アプリそのものの場合もある。例えば、データ処理、データ保存、データ送信、通信サービス、Ｗｅｂブラウザに対するＷｅｂサービス等、ネットワークを介して提供される処理等が挙げられる。本実施形態において処理装置１１が処理を提供する装置を利用装置という。端末装置１３は利用装置の一例を示す。処理装置１１は、利用装置に対して、ハートビート信号（ＨＢ１１）を送信する。ハートビート信号は、信号の送信元を示す情報等を含むハートビート情報の一例である。

代替処理装置１２は、処理装置１１とペアになって冗長化構成を構成する装置である。代替処理装置１２は、処理装置１１のリソースに異常が発生したときに、処理装置１１が提供する処理を代替する。代替処理装置１２は、処理装置１１が正常に動作しているときには待機状態（スタンバイ状態）になって、処理を提供しない、代替処理装置１２は、処理装置１１のリソースが異常になったときに待機状態から活性状態（アクティブ状態）になって、処理の提供を開始する。

端末装置１３は、ネットワークで接続されたプラントにおけるプロセス制御システムを構成する装置の中で、上記した処理装置１１又は代替処理装置１２以外の装置である。端末装置１３は、例えば、処理装置１１が提供する処理を利用する利用装置である。また、端末装置１３は、冗長化構成を構成しないシングル構成の処理装置であってもよい。端末装置１は、処理装置１１が送信するハートビート信号（ＨＢ１１）を受信して、ハートビートリスト（ＨＢＬ１３）を生成して代替処理装置１２に送信する。ハートビートリストもハートビート信号と同様に、信号の送信元を示す情報等を含むハートビート情報の一例である。すなわち、端末装置１３はハートビート情報を中継する中継機能を有する装置であればよい。なお、コントローラとともにプラントにおけるプロセス制御システムを構成する操作監視装置が、端末装置１３の機能を有するものであってもよい。

ここで、ハートビートとは、活性状態の処理装置１１のリソースの動作状態を監視して、リソースに障害が発生したときに、待機状態の代替処理装置１２のリソースを活性状態にして、代替処理装置１２が処理を継続するための処理（フェイルオーバ処理）の仕組みである。ハートビートは、処理を継続するためのネットワーク構成及びプログラムによって実現することができる。リソースとは、上述の通り、ハートビートにおける監視対象のサービスである。本実施形態では、処理装置１１の処理部として例示するＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）／アプリ部１１２を実行させる動作環境（プラットフォーム）を監視対象とする場合を説明する。ハートビート情報とは、処理装置１１のＯＳ／アプリ部１１２（又はその処理）を実行させる動作環境が正常であることを報知するための情報をいう。ハートビート信号は、ハートビート情報の一例であって、例えば、処理装置１１が送信する、ＯＳ／アプリ部１１２を実行させる動作環境（又はＯＳ／アプリ部１１２の処理）が正常であることを報知するための送信データである。また、ハートビートリストは、中継装置がハートビート情報を中継した情報（以下、「中継情報」と略す。）の一例であって、例えば、ハートビート信号を受信した中継装置がハートビート信号に基づき生成し、代替処理装置１２に送信する送信データである。ハートビートリストのもっとも基本的な構成は、例えば、受信したハートビート信号の送信元アドレスのみであっても良い。

処理装置１１は、ＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）１１１、ＯＳ／アプリ部１１２及びＨＢ（Ｈｅａｒｔｂｅａｔ）送信部１１３の機能を有する。

ＮＩＣ１１１は、ネットワーク１９を介した通信を行う通信部の一例である。ＮＩＣ１１１は、第１の識別情報として例示するアプリ通信用アドレスと、第２の識別情報として例示するＨＢ通信用アドレスを有する。第１の識別情報は、処理部として例示するＯＳ／アプリ部１１２との通信を行うための識別情報であり、例えば、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）アドレス、ポート番号、アプリＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）等を用いることができる。第２の識別情報は、ハートビート送信部として例示するＨＢ送信部１１３との通信を行うための識別情報であり、例えば、ＩＰアドレス、ポート番号、アプリＩＤ等を用いることができる。

本実施形態では、アプリ通信用アドレスとして、ＩＰアドレス（１９２．１６８．１．１）を例示している、また、ＨＢ通信用アドレスとして、ＩＰアドレス（１９２．１３６．０．１）を例示している。アプリ通信用アドレス（１９２．１６８．１．１）は、代替処理装置１２におけるアプリ通信用アドレス（１９２．１６８．１．１）と同じである。すなわち、アプリ通信用アドレスを利用する端末装置１３は、処理装置１１と代替処理装置１２を区別しないでしてＯＳ／アプリ部１１２が提供する処理を利用することができる。

また、ハートビート通信用アドレス（１９２．１３６．０．１）は、処理装置１１に割り当てられたＩＰアドレスであって、他の装置と重複しない。したがって、ハートビート通信用アドレスは処理装置１１を識別するための情報として用いることができる。

本実施形態では、第１の識別情報として例示するアプリ通信用アドレスと、第２の識別情報として例示するＨＢ通信用アドレスは、同じＮＩＣ１１１を用いる。したがって、例えば、アプリ通信用アドレスを用いた通信の負荷が大きい場合、ＨＢ通信用アドレスを用いたＨＢ通信のＩＰパケット送受信が失敗する場合がある。例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１ｐに規定されているプライオリティサービスを利用してＨＢ通信の優先度をアプリ通信の優先度より高くすることにより、アプリ通信の負荷が大きい場合でもＨＢ通信の失敗を低減させることができる。

ＮＩＣ１１１は、ネットワーク１９上で処理装置１１のノードを識別するための、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレス等の固有の識別情報を有する。第１の識別情報と第２の識別情報を同じＮＩＣ１１１に割り振ることにより、第１の識別情報と第２の識別情報のネットワーク１９に対する可用性を同等にすることができる。例えば、ＮＩＣ１１１に接続されるＬＡＮケーブルの抜けや断線、ＮＩＣ１１１の故障等に対して、第１の識別情報と第２の識別情報は、同様に使用（稼働）できなくなる。これにより、ＬＡＮケーブルの断線等により第２の識別情報を利用したハートビート信号が検出できないときには、第１の識別情報を利用した処理の提供もできないことになる。したがって、ＬＡＮケーブルの断線等によりハートビート信号が検出できないときに第１の識別情報が使用できる状態において生じるＳＢの発生を防止することが可能となる。

なお、第１の識別情報は、代替処理装置１２が提供するアプリ通信用アドレスと共通している。端末装置１３は、共通した第１の識別情報を用いることにより、処理システム１０の冗長化構成において処理装置１１が提供する処理と代替処理装置１２が提供する処理を区別することなく利用することが可能となり、端末装置１３の可用性を向上させることができる。

ＯＳ／アプリ部１１２は、ＮＩＣ１１１を介して、端末装置１３に提供する処理を行う処理部の一例である。ＯＳ／アプリ部１１２は、例えば、ＯＳ部とアプリ部を有することができる。本実施形態においては、ＯＳ部による処理とアプリ部による処理を区別しないで、ＯＳ／アプリ部１１２として一つのリソースとする場合を説明する。本実施形態におけるハートビートは、ＯＳ／アプリ部１１２を実行させる動作環境（プラットフォーム）を監視対象として、ＯＳ／アプリ部１１２を実行させる動作環境（プラットフォーム）に異常が検出された場合に、代替処理装置１２のＯＳ／アプリ部１２２が処理装置１１のＯＳ／アプリ部１１２に代替して処理を継続する。

ＨＢ送信部１１３は、処理装置１１のＯＳ／アプリ部１１２を実行させる動作環境（プラットフォーム）を監視して、異常が検出されない場合、所定の時間間隔でＮＩＣ１１１を介して、第２の識別情報を用いて、ハートビート信号（ＨＢ１１）を送信する。ＨＢ送信部１１３は、内部にタイマを有する。ＨＢ送信部１１３は、タイマの値が所定の時間を経過したときにＨＢ１１を送信する。ＨＢ送信部１１３は、ＨＢ１１を、中継装置である端末装置１３に送信する。端末装置１３は送信されたハートビート信号（ＨＢ１１）に基づくハートビートリスト（ＨＢＬ１３）を代替処理装置１２に送信する。すなわち、ＨＢ送信部１１３は、ハートビート情報を中継装置を中継して代替処理装置１２に送信する。ＨＢ送信部１１３には、ＨＢ１１を送信する送信先（端末装置１３）が記述された設定ファイルを有し、ＨＢ送信部１１３は、ＨＢ１１を設定ファイルに基づき端末装置１３に送信する。ＨＢ送信部１１３は、例えば、設定ファイルを設定するためのＵＩ（Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を提供してもよい。設定ファイルには、ＨＢ１１の送信先、冗長化構成等のクラスタの構成、パスフレーズ、監視対象のリソース等の情報を含んでいてもよい。

代替処理装置１２は、ＮＩＣ１２１、ＯＳ／アプリ部１２２、ＨＢ受信部１２３、ＨＢ通信状態確認部１２４、及び切替部１２５の機能を有する。

ＮＩＣ１２１の構成は、ＮＩＣ１１１の構成と同様である。すなわち、ＮＩＣ１２１は、ＮＩＣ１１１と同様に、第１の識別情報として例示するアプリ通信用アドレス（１９２．１６８．１．１）と、第２の識別情報として例示するＨＢ通信用アドレス（１９２．１６８．０．２）を有する。第１の識別情報は、ＯＳ／アプリ部１２２との通信を行うための識別情報であり、ＩＰアドレスを例示する。また、第２の識別情報は、ＨＢ送信部１１３との通信を行うための識別情報であり、ＩＰアドレスを用いることができる。

本実施形態では、アプリ通信用アドレスとして、処理装置１１におけるアプリ通信用アドレスと同じＩＰアドレス（１９２．１６８．１．１）を例示している、また、ＨＢ通信用アドレスとして、ＩＰアドレス（１９２．１３６．０．２）を例示している。

ＯＳ／アプリ部１２２は、待機状態と活性状態を遷移する。ＯＳ／アプリ部１２２は、活性状態のときに、ＮＩＣ１２１を介して、処理装置１１と共通した第１の識別情報を用いて処理を行う処理部の一例である。ＯＳ／アプリ部１２２は、活性状態のときに、ＮＩＣ１２１の第１の識別情報であるアプリ通信用アドレス（１９２．１６８．１．１）を用いて端末装置１３に処理を提供する。一方、ＯＳ／アプリ部１２２は、待機状態のときにはアプリ通信用アドレス（１９２．１６８．１．１）を用いた処理の提供をしない。図１に図示するＯＳ／アプリ部１２２の破線は、ＯＳ／アプリ部１２２が待機状態であることを示している。

ＯＳ／アプリ部１２２は、切替部１２５からの指示に基づき待機状態から活性状態に遷移させる。ＯＳ／アプリ部１２２が活性状態に遷移することにより、ＯＳ／アプリ部１１２に代替して処理を継続することが可能となる。なお、活性状態から待機状態への遷移は、切替部１２５からの指示に基づくものであっても、代替処理装置１２の再起動に基づくものであってもよい。すなわち、ＯＳ／アプリ部１２２は、起動時に待機状態で起動される。

ＨＢ受信部１２３は、ＮＩＣ１２１を介して、第２の識別情報を用いて端末装置１３からハートビートリストを受信する。ハートビートリスト（ＨＢＬ１３）は、少なくとも１つのハートビート信号（ＨＢ１１）に基づき中継装置である端末装置１３によって生成される。ＮＩＣ１２１が取得するＨＢＬ１３の詳細は図３を用いて後述する。
ＨＢ受信部１２３は、ＨＢＬ１３を受信して、ＨＢ通信状態確認部１２４に出力する。

ＨＢ通信状態確認部１２４は、ＨＢ受信部１２３が受信したハートビートリスト（ＨＢＬ１３）に基づき、処理装置１１における処理が正常であることを所定の時間間隔で確認する。ＨＢ通信状態確認部１２４は、冗長化構成のペアが処理装置１１であることを設定した設定ファイルを有する。また、ＨＢ通信状態確認部１２４は、内部にタイマを有する。ＨＢ通信状態確認部１２４は、タイマの値が所定の時間を経過したときに、受信されたＨＢＬ１３の中にペアとなる処理装置１１のハートビート情報が含まれているか否かを判断する。ＨＢＬ１３の中にペアとなる処理装置１１のハートビート情報が含まれている場合には、処理装置１１における処理が正常であると判断する。一方、ＨＢＬ１３の中にペアとなる処理装置１１のハートビート情報が含まれていない場合には、処理装置１１における処理が正常ではない（異常である）と判断する。ＨＢ通信状態確認部１２４は、処理装置１１における処理が異常であると判断したときには、切替部１２５に切替指示を出力する。

切替部１２５は、ＨＢ通信状態確認部１２４から切替指示を受けると、代替処理装置１２におけるＯＳ／アプリ部１２２が処理を継続するための処理を行う。切替部１２５は、ＯＳ／アプリ部１１２における処理を継続するために、例えば、ＯＳ／アプリ部１１２における処理のトランザクションを解析し、フェイルオーバ処理に必要なパラメータの設定等をＯＳ／アプリ部１２２に対して行なってもよい。切替部１２５は、待機状態から活性状態に遷移させる指示をＯＳ／アプリ部１２２に対して出力して処理を継続させる。

端末装置１３は、ＮＩＣ１３１、ＯＳ／アプリ部１３２、ＨＢ受信部１３３、ＨＢ送信部１３４、及び対照情報保存部１３５の機能を有する。

ＮＩＣ１３１の構成は、ＮＩＣ１１１、ＮＩＣ１２１の構成と同様である。すなわち、ＮＩＣ１３１は、ＮＩＣ１１１等と同様に、第１の識別情報として例示するアプリ通信用アドレス（１９２．１６８．２．１）と、第２の識別情報として例示するＨＢ通信用アドレス（１９２．１６８．０．３）を有する。第１の識別情報は、ＯＳ／アプリ部１３２との通信を行うための識別情報であり、ＩＰアドレスを例示する。また、第２の識別情報は、ＨＢ受信部１３３及びＨＢ送信部１３４との通信を行うための識別情報であり、ＩＰアドレスを用いることができる。

ＯＳ／アプリ部１３２は、処理装置１１のＯＳ／アプリ部１１２が提供する処理と代替処理装置１２のＯＳ／アプリ部１２２が提供する処理を利用する。ＯＳ／アプリ部１３２は、処理装置１１と代替処理装置１２で共通する第１の識別情報であるアプリ通信用アドレス（１９２．１６８．１．１）を用いることにより、ＯＳ／アプリ部１１２が異常となった場合でも、代替して動作するＯＳ／アプリ部１２２が提供する処理を継続的に利用することができる。

ＨＢ受信部１３３は、処理装置１１における処理が正常であることを報知するＨＢ１１を、第２の識別情報を用いて受信するハートビート情報受信部の一例である。ＨＢ受信部１３３は、ＮＩＣ１３１を介して、第２の識別情報を用いて処理装置１１からＨＢ１１を受信する。ＨＢ受信部１３３は、処理装置１１からＨＢ１１を受信すると、受信したＨＢ１１を対照情報保存部１３５に出力する。

対照情報保存部１３５は、処理装置１１と代替処理装置１２が冗長化構成のペアであることを示す対照情報を有している。対照情報保存部１３５は、ＨＢ受信部１３３が受信したＨＢ１１に含まれる送信元である処理装置１１を示すハートビート情報が対照情報にあるか否か判断する。対照情報保存部１３５は、処理装置１１を示すハートビート情報が対照情報にある場合、受信したハートビート情報に基づき、ハートビート情報をリスト化したハートビートリスト（ＨＢＬ１３）を生成する。対照情報保存部１３５は、受信したＨＢ１１に基づき中継情報を生成する情報生成部の一例である。一方、対照情報保存部１３５は、処理装置１１を示すハートビート情報が対照情報にない場合、受信したハートビート信号を無視する。

なお、本実施形態においては、中継情報の一例としてハートビート情報をリスト化したハートビートリストを例示するが、中継情報は、リスト形式の情報に限定されず、ハートビート情報を含むものであればよい。中継情報は、例えば、ハートビート信号をそのまま中継するものであってもよい。また、中継情報は、受信されたハートビート情報をパケットデータの所定の位置に記述するものであってもよい。また、中継情報は、処理装置１１から受信された最新のハートビート信号に基づくハートビート情報のみを含むむのであってもよい。

ＨＢ送信部１３４は、生成されたＨＢＬ１３を代替処理装置１２に送信する中継情報送信部の一例である。ＨＢ送信部１３４は、内部にタイマを有する。ＨＢ送信部１３４は、タイマの値が所定の時間を経過したときに、対照情報保存部１３５で生成されたＨＢＬ１３を読み出して、代替処理装置１２に送信する。ＨＢ送信部１３４がＨＢＬ１３を送信する時間間隔と、ＨＢ送信部がＨＢ１１を送信する時間間隔は、任意に設定することができる、ハートビート信号の送信タイミングとハートビートリストの送信タイミングについては、図７を用いて後述する。

なお、図１においては、端末装置１３はハートビート情報を中継する中継機能を有する装置であればよい旨を説明したが、中継機能を有する装置としては、例えばネットワークで接続されたルータ等のゲートウエイ装置であってもよい。ゲートウエイ装置は異なるネットワーク（セグメント）同士を接続する機器である。端末装置１３がゲートウエイ装置である場合、ゲートウエイ装置は、中継するハートビート情報のゲートウエイ装置の経由を制限することができる。ゲートウエイ装置がハートビート情報のゲートウエイ装置の経由を制限する場合、ゲートウエイ装置は、ハートビート情報の中継を同一セグメントの中でのみ行うことができる。例えば、ネットワークに接続される処理装置等の台数が増加した場合、ハートビート情報のパケット数も増加するが、ゲートウエイ装置を経由した他のネットワークのハートビート情報を中継しないようにすることにより、ゲートウエイ装置は、ハートビート情報の送受信を同一セグメント内に限定することができるので、ネットワークの負荷を低減することが可能となる。例えば、プラントにおいて多数の装置がネットワークで接続される場合、ゲートウエイ装置でセグメントを区切ることにより、ハートビート情報のパケット数を適切にすることが可能となる。

ルータ等のゲートウエイ装置がハートビート情報を中継する中継機能を有する場合は、具体的には以下のような動作・構成となる。例えば、処理装置１１は、ハートビート情報のパケットにおける、宛先アドレスを代替処理装置１２のＩＰアドレス、送信元アドレスを処理装置１１のＩＰアドレスとして、データ無しのユニキャスト通信を当該機能を有するルータ等のゲートウエイ装置に行う。このとき、この処理装置１１は、自装置が有するＩＰルーティングテーブルに基づき、宛先アドレスが代替処理装置１２のＩＰアドレスの場合、指定したルータ（ハートビート情報を中継する中継機能を有するルータ等のゲートウエイ装置）に直接送信する。この処理装置１１のＩＰルーティングテーブルの設定例として、「宛先アドレス：代替処理装置１２のＩＰアドレス」、「送信先のルータ：ハートビート情報を中継させたいルータのＩＰアドレス」という設定が挙げられる。この処理装置１１により指定されたルータ（ハートビート情報を中継する中継機能を有するルータ等のゲートウエイ装置）は、特殊なネットワーク設定は必要ない。このルータは、処理装置１１から送られてきたハートビート情報のパケットを受信し、パケットの宛先が代替処理装置１２のＩＰアドレスとなっていることから、ハートビート情報を受信したＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等のネットワークでルーティングできる通信相手であると認識し、Ｅｔｈｅｒｎｅｔカードを介し代替処理装置１２に送信する。つまり、このような処理装置１１により指定されたルータ（ハートビート情報を中継する中継機能を有するルータ等のゲートウエイ装置）は、特殊なネットワーク設定は必要なく、既述のハートビート情報の中継機能に則ってハートビート情報を中継することになる。

なお、当該ルータ（ハートビート情報を中継する中継機能を有するルータ等のゲートウエイ装置）を有する構成においては、処理装置のハートビート情報をこのルータを越えて、異なるセグメントの通信相手に届け、当該ハートビート情報を折り返して代替処理装置１２に伝えるといったハートビート情報の通信経路は不要であってもよい。このようなハートビート情報の通信経路を想定すれば通信負荷が増大することが懸念されるためである。
また、上述のような動作・構成により、処理装置１１により指定されたルータ（ハートビート情報を中継する中継機能を有するルータ等のゲートウエイ装置）が、処理装置１１のハートビート情報をルータで折り返して（当該ルータを越えて他のセグメントのルータへ送信・転送せずに）、代替処理装置１２に送信すれば、当該ハートビート情報の通信経路を監視するだけでよいため、上述のような通信負荷を高めるという弊害を回避することができる。
そもそも同一セグメント内におけるハートビート情報の通信経路が不通になれば、異なるセグメントの通信相手に届け、当該ハートビート情報を折り返して代替処理装置１２に伝えるという構成における通信経路も不通になり得る。このため、当該ルータが異なるセグメントに対しハートビート情報を送信する構成は不要であってもよい。
すなわち、このような構成とすることで、ネットワーク通信負荷が軽減し、システム全体の処理が不安定になることを防止することが可能となる。

また、図１においては、処理装置１１、代替処理装置１２及び端末装置１３の各機能がソフトウェアによって実現される場合を説明した。しかし、処理装置１１、代替処理装置１２及び端末装置１３の各機能が有する上記１つ以上の機能は、ハードウェアによって実現されるものであっても良い。また、処理装置１１、代替処理装置１２及び端末装置１３の各機能が有する上記各機能は、１つの機能を複数の機能に分割して実施してもよい。また、処理装置１１、代替処理装置１２及び端末装置１３が有する上記各機能は、２つ以上の機能を１つの機能に集約して実施してもよい。
以上で、図１を用いた、処理システムの第１の構成の説明を終了する。

次に、図２を用いて、図１で説明した、処理装置１１のＨＢ送信部１１３が端末装置１３のＨＢ受信部１３３に送信するハートビート信号を説明する。図２は、実施形態における処理装置が送信するハートビート信号の一例を示す図である。

図２において、ハートビート信号として図示するＨＢ１１は、ＩＰヘッダ部とＩＰデータ部を有するＩＰパケットを示している。ＨＢ１１のＩＰヘッダ部には、パケットの送信元アドレスと宛先アドレスが含まれる。送信元アドレスには、処理装置１１のＨＢ通信用アドレスである、ＩＰアドレス（１９２．１６８．０．１）を用いる。また、宛先アドレスには、端末装置１３のＨＢ通信用アドレスである、ＩＰアドレス（１９２．１６８．０．３）を用いる。本実施形態では、ＨＢ１１の送信元アドレスをハートビート信号の送信元として利用することにより、ＩＰデータ部にはデータを入力する必要がなくなり、パケット送受信負荷を軽減することができる。

なお、図２は、ハートビート信号が端末装置１３に対してのみ送信されるため、ハートビート信号の送信には、宛先アドレスに端末装置１３のＩＰアドレスが記載されるユニキャストを用いる場合を示したが、ハートビート信号の送信先が複数になる場合、ハートビート信号の送信にマルチキャスト又はブロードキャストを用いてもよい。
以上で、図２を用いた、ＨＢ送信部１１３が送信するハートビート信号の説明を終了する。

次に、図３を用いて、図１で説明した、端末装置１３のＨＢ送信部１３４が代替処理装置１２のＨＢ受信部１２３に対して送信するハートビートリストを説明する。図３は、実施形態における中継装置が送信するハートビートリストの一例を示す図である。

図３において、ハートビートリストとして図示するＨＢＬ１３は、ＩＰヘッダ部とＩＰデータ部を有するＩＰパケットを示している。ＨＢＬ１３は、対照情報保存部１３５において、受信されたＨＢ１１に基づき生成される。

ＨＢＬ１３のＩＰヘッダ部には、パケットの送信元アドレスと宛先アドレスが含まれる。送信元アドレスには、端末装置１３のＨＢ通信用アドレスである、ＩＰアドレス（１９２．１６８．０．３）を用いる。また、宛先アドレスには、代替処理装置１２のＨＢ通信用アドレスである、ＩＰアドレス（１９２．１６８．０．２）を用いる。

対照情報保存部１３５は、ＨＢＬ１３のＩＰデータ部に、図２で説明したＨＢ１１の送信元アドレスである、ＩＰアドレス（１９２．１６８．０．１）を受信ＨＢアドレスとして記録する。また、対照情報保存部１３５は、それぞれのＨＢ１１の受信時刻をＨＢＬ１３に記録する。図３は、受信時刻１５時３１分２２秒２１０から、０．２秒毎に、３回のＨＢ１１の受信が記録されていることを示している。すなわち、図３は、ＨＢ１１が０．２秒毎に送信されるのに対して、ＨＢＬ１３は、少なくともその３周期分である０．６秒毎に送信されることを示している。ＨＢＬ１３に３周期分のハートビート情報を含ませることにより、ハートビートリストのパケット送信回数を１／３に減少させることが可能となる。

ＨＢＬ１３の送信タイミングは任意であるが、ＨＢＬ１３の送信間隔が短くなるとネットワークにおけるパケット送受信の負荷が高くなる。一方、ＨＢＬ１３の送信間隔が長くなるとネットワークにおけるパケット送受信の負荷は小さくなる。但し、ＨＢＬ１３の送信間隔は、代替処理装置１２において継続的に処理を提供するために必要な時間よりも短い時間であることが望ましい。例えば、ＨＢＬ１３の送信間隔が長くなるとフェイルオーバのタイミングが遅くなり、処理を継続的に提供することができなくなる。
以上で、図３を用いた、ＨＢ送信部１３４が送信するハートビートリストの説明を終了する。

次に、図４を用いて、ハートビート信号を送信する処理装置の動作を説明する。図４は、実施形態における処理装置の動作の一例を示すフローチャートである。図４で説明する処理装置は、ハートビートの監視対象のリソースを有する装置であり、代替処理装置との冗長化構成を構成する処理装置である。

図４において、処理装置は、活性状態（アクティブ状態）であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。アクティブ状態であるか否かは、例えば、監視対象のリソースが所定の時間内に応答を返すか否かによって判断することができる。自装置がアクティブ状態で無い場合（スタンバイ状態である場合）（ステップＳ１１：ＮＯ）、処理装置は、図４のフローチャートの処理を終了する。

一方、自装置がアクティブ状態である場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、処理装置は、タイマ値をリセットして、タイマをスタートさせる（ステップＳ１２）。ステップＳ１２の処理を実行した後、処理装置は、タイマ値がＴ０以上であるか否かを判断する（ステップＳ１３）。タイマ値がＴ０以上でない場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、処理装置は、ステップＳ１３の処理を繰り返す。一方、タイマ値がＴ０以上である場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、処理装置は、ＨＢ情報としてハートビート信号を送信する。ステップＳ１４の処理を実行した後、処理装置は、ステップＳ１１の処理を再び実行する。

すなわち、処理装置は、アクティブ状態である限り、ハートビート信号をＴ０の周期で送信し続ける。
以上で、図４を用いた、ハートビート信号を送信する処理装置の動作の説明を終了する。

次に、図５を用いて、中継装置の動作を説明する、図５は、実施形態における中継装置の動作の一例を示すフローチャートである。図５で説明する中継装置は、ハートビート信号を受信して中継情報を送信する装置であり、具体的には、冗長化構成を構成する処理を提供する、処理装置又は／及び処理を代替する代替処理装置であってもよい。

図５において、中継装置は、タイマ値をリセットして、タイマをスタートさせる（ステップＳ２１）。ステップＳ２１の処理を実行した後、中継装置は、ハートビート信号を受信したか否かを判断する（ステップＳ２２）。ハートビート信号を受信したか否かは、例えば、ＩＰパケットの宛先アドレスに自装置のＨＢ通信用アドレスが含まれている（ブロードキャスト送信を含む）か否かで判断することができる。ハートビート信号を受信したと判断した場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、中継装置は、ハートビートリストを生成し、受信したハートビート信号に基づくハートビート情報をハートビートリストに記録する（ステップＳ２３）。一方、ハートビート信号を受信していないと判断した場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、中継装置は、ステップＳ２３の処理をスキップする。

ステップＳ２３の処理を実行した後、又は、ステップＳ２２の処理でハートビート信号を受信していないと判断した場合、中継装置は、タイマ値がＴ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ２４）。タイマ値がＴ１以上でないと判断した場合（ステップＳ２４：ＮＯ）、中継装置は、ステップＳ２３の処理を再び実行する。一方、タイマ値がＴ１以上であると判断した場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、中継装置は、ハートビートリストを代替処理装置に送信する（ステップＳ２５）。ステップＳ２５の処理を実行した後、中継装置は、ハートビートリストをクリア（又は削除）する（ステップＳ２６）。ステップＳ２６の処理を実行した後、中継装置は、ステップＳ２１の処理を再び実行する。

すなわち、中継装置は、Ｔ１の時間内に受信したハートビート信号のハートビート情報をハートビートリストにして代替処理装置に送信する。
以上で、図５を用いた、中継装置の動作の説明を終了する。

次に、図６を用いて、代替処理装置の動作を説明する。図６は、実施形態における代替処理装置の動作の一例を示すフローチャートである。図６で説明する代替処理装置は、処理装置を代替する装置であり、中継装置であってもよい。

図６において、代替処理装置は、待機状態（スタンバイ状態）であるか否かを判断する（ステップＳ３１）。スタンバイ状態であるか否かは、例えば、自身の遷移状態によって判断することができる。スタンバイ状態で無い場合（アクティブ状態である場合）（ステップＳ３１：ＮＯ）、代替処理装置は、図６のフローチャートの処理を終了する。

一方、スタンバイ状態である場合（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、代替処理装置は、タイマ値をリセットして、タイマをスタートさせる（ステップＳ３２）。ステップＳ３２の処理を実行した後、代替処理装置は、タイマ値がＴ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ３３）。タイマ値がＴ２以上でない場合（ステップＳ３３：ＮＯ）、代替処理装置は、ステップＳ３３の処理を繰り返す。

一方、タイマ値がＴ２以上である場合（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、代替処理装置は、受信したハートビートリストに冗長化構成のペアである処理装置のハートビート情報が含まれているかを判断する（ステップＳ３４）。代替処理装置は、図５で説明した中継装置からＴ１の時間間隔でハートビートリストを受信している。受信したハートビートリストに冗長化構成のペアである処理装置のハートビート情報が含まれているか否かは、Ｔ２の時間内に受信したＴ１の時間間隔で受信したハートビートリストの何れか１つにペアの処理装置のハートビート情報が含まれているか否かで判断することができる。

ペアの処理装置のハートビート情報が含まれていると判断した場合（ステップＳ３４：ＹＥＳ）。代替処理装置は、ステップＳ３１の処理を再び実行する。一方、ペアの処理装置のハートビート情報が含まれていないと判断した場合（ステップＳ３４：ＮＯ）。代替処理装置は、スタンバイ状態からアクティブ状態に遷移して、処理を代替する（ステップＳ３５）。ステップＳ３５の処理を実行した後、代替処理装置は、図６のフローチャートの処理を終了する。

すなわち、代替処理装置は、Ｔ２の時間内にペアの処理装置のハートビート情報を受信できないときには、フェイルオーバ処理を実行して、処理を代替する。
以上で、図６を用いた、代替処理装置の動作の説明を終了する。

図４〜図６は、上述の通り、処理装置、中継装置及び代替処理装置の動作をそれぞれの機能で分けて説明したが、これらの機能は同一装置内において動作するものであってもよい。また、これらの機能は、同一処理システム内において分散して実行されるものであってもよい。例えば、処理システムは、プラントにおけるプロセス制御システムを構成する、処理を行う処理システムであって、通信部を介して、処理を代替する代替処理と共通した第１の識別情報を用いて処理を行う処理部と、通信部を介して、処理が正常であることを報知するハートビート情報を、第２の識別情報を用いて、ハートビート情報を送信するハートビート送信部と、送信されたハートビート情報に基づき中継情報を生成する情報生成部と、生成された中継情報に基づきに処理が正常であることを確認する状態確認部と、処理が正常であることが確認できないときに、待機状態から活性状態に遷移して、代替処理をする代替処理部とを備えることにより、ペアの処理装置によるハートビート情報の送信を、ハートビートリストの定周期の同報送信に変更し、さらに冗長化構成のアクティブ状態の装置の場合は自らのハートビート信号の送信時にハートビートリストも一緒に送信するように変更することにより、ネットワークに接続される処理装置等が増加してもパケット数は著しく増加はしないという格別な効果を奏することが可能となる。

次に、図７を用いて、処理装置のハートビート信号の送信タイミングと中継装置のハートビートリストの送信タイミングについて説明する。図７は、実施形態における処理装置のハートビート信号の送信タイミングと中継装置のハートビートリストの送信タイミングの一例を示すタイムチャートである。

図７（Ａ）は、処理装置のハートビート信号の送信タイミングを示す。処理装置は、Ｔ０の時間間隔（周期）でハートビート信号を中継装置に出力する。

図７（Ｂ１）及び図７（Ｂ２）は、中継装置の中継情報として例示するハートビートリストの送信タイミングを示す。図７（Ｂ１）において、中継装置は、Ｔ１の時間間隔（周期）でハートビートリストを代替処理装置に出力する。ここで、Ｔ１＝Ｔ０とすると、それぞれのハートビートリストには、１回のハートビート信号の受信に基づくハートビート情報が含まれることになる。

図７（Ｂ２）は、図７（Ｂ１）における中継装置のハートビートリスト送信の周期をＴ１＝３×Ｔ０にした場合の送信タイミングを示す。Ｔ１＝３×Ｔ０とすると、それぞれのハートビートリストには、３回のハートビート信号の受信に基づくハートビート情報が含まれることになる。すなわち、図７（Ｂ２）におけるハートビートリスト送信のためのパケット数は図７（Ｂ１）におけるハートビートリスト送信のためのパケット数の１／３になるため、ネットワークの負荷を軽減することができる。

ハートビート信号送信の周期Ｔ０及びハートビートリスト送信の周期Ｔ１は、それぞれ任意に設定ができるものとする。ハートビート通信はアプリ通信と同じＮＩＣ及び同じネットワークを利用するため、周期Ｔ０及び周期Ｔ１を短くすると、アプリ通信に影響を与える。したがって、周期Ｔ０及び周期Ｔ１は、アプリ通信の負荷に応じて設定することが望ましい。例えば、周期Ｔ０及び周期Ｔ１をアプリ通信の負荷に応じて自動的に変更できるようにしてもよい。なお、Ｔ０とＴ１は同タイミングで（ハートビート信号のデータ部にハートビートリストを格納して）送信してもよい、Ｔ０のｎ周期ごとのハートビート信号のデータ部にｎ周期分のハートビートリストを格納して、送信してもよい。

次に、図８を用いて、処理システムの第２の構成を説明する。図８は、実施形態における処理システムの第２の構成例を示す図である。図８に示す処理システムの第２の構成は、図１に示す処理システムの第１の構成に比べて、ネットワークに接続される処理装置と代替処理装置が増加している。図８は、処理装置と代替処理装置が増加した場合、送信されるハートビート信号やハートビートリストのパケット数やパケット長が累積的に増加することを説明するものである。

図８において、処理システム２０は、処理装置２１、代替処理装置２２、処理装置２３、処理装置２４及び代替処理装置２５を有する。処理装置２１、代替処理装置２２、処理装置２３、処理装置２４及び代替処理装置２５の構成は、図１で説明した処理装置１１及び代替処理装置１２と同様であり、また図１で説明した処理装置等の説明は図８においても同様であるので、それぞれの装置の構成等の説明は省略する。

代替処理装置２２は、処理装置２１の処理を代替する冗長化構成のペアである。また、代替処理装置２５は、処理装置２４の処理を代替する冗長化構成のペアである。処理装置２３は、シングル動作をする処理装置である。シングル動作をする処理装置としては、冗長化構成を取らないシングル構成の装置である場合と、冗長化構成を取るが代替処理装置が処理を代替しない場合がある。処理装置２３がシングル構成を取る場合のハートビート情報の送受信の動作は、図１の端末装置１３において説明したので、図８においては、処理装置２３が冗長化構成でシングル動作を行う場合を説明する。

処理システム２０の中で、処理を提供するのは、処理装置２１、処理装置２３、及び処理装置２４である。すなわち、処理装置２１、処理装置２３及び処理装置２４は、提供する処理が正常であることを報知するためのハートビート信号を送信する。本実施形態では、シングル構成の処理装置２３は、図示しない代替処理装置を持つが、代替処理装置にはペアとして処理装置２３を登録していないため、処理装置２３はシングル動作を行うものとして説明する。本実施形態では、代替処理装置の設定によって処理装置をシングル動作させるか冗長化動作をさせるかを簡単に設定することが可能となる。また、冗長化構成を取らないシングル構成の装置であってもハートビート信号を出し続けている場合、後から当該装置のハートビート情報を予め知っている（予め設定済みの）装置をネットワーク上に接続すれば、冗長化動作が可能となる。このため、このような構成をとることで、従来のような専用のハートビート通信用経路の配線などの工事が不要となり、物理的に離れた場所であっても容易に冗長化できる。さらに、このような構成は、プロセス制御システム導入時にはシングル構成で安価で構成しておき、システム導入後しばらくして経済的に余裕ができた後に冗長化構成にする場合に、格別の効果がある。
なお、冗長化構成が縮退したシングル構成をとる装置については、ハートビート信号を出し続けておけば、冗長化の自動復旧に使用することが可能となる。

処理装置２１及び処理装置２４は、ネットワークで接続される装置に対して処理を提供する処理装置であるとともに、他の処理装置のハートビート情報を中継する中継装置である。

処理装置２１は、図１で説明した処理装置１１に対して、さらにＨＢ受信部２１３、情報リスト生成部２１４、及び対照情報保存部２１５を有している。情報リスト生成部２１４は、図１で説明した対照情報保存部１３５の機能のうち、ハートビートリストの生成を行う機能を一つの機能ブロックとしたものである。ＨＢ受信部２１３は、ＨＢ送信部２１６と同じＩＰアドレス（１９２．１６８．０．１）で動作するものとする。

ＨＢ送信部２１６は、ハートビート情報ＨＢ２１を中継装置として動作する、処理装置２３、処理装置２４及び代替処理装置２５に送信する。すなわち、処理装置２１がＨＢ２１を送信するのは、冗長化構成のペアである代替処理装置２２以外の装置となる。処理装置２３、処理装置２４及び代替処理装置２５は、送信されるハートビート信号を受信するためのＨＢ受信部を有している。

ＨＢ受信部２１３は、自装置以外でハートビート信号を送信する、処理装置２３及び処理装置２４のハートビート信号を受信する。情報リスト生成部２１４は、受信した処理装置２３及び処理装置２４のハートビート信号に基づくハートビートリストを生成する。またＨＢ送信部２１６は、生成したハートビートリストを他の冗長化構成のペアである代替処理装置２５に送信する。

すなわち、処理装置は、自装置のハートビート信号を送信するとともに、他の処理装置から送信されたハートビート信号を受信して、代替処理装置にハートビートリストを送信する。このため、処理装置が複数接続されたネットワークにおいては、ハートビート信号及びハートビートリストの送信に伴うパケットが増大してパケット送受信の負荷を増加させてしまう場合がある。

そこで、処理装置は、自装置のハートビート信号を他の処理装置から送信されたハートビート信号に基づくハートビートリストと同じパケットで送信する。自装置のハートビート信号を他の処理装置から送信されたハートビート信号に基づくハートビートリストと同じパケットで送信することにより、送信されるパケット数を低減させることが可能となる。ハートビート信号と同じパケットで送信するハートビートリストは、ハートビート信号の送信周期の中で受信した他の装置のハートビート信号に基づくものである。すなわち、ハートビートリストは、ハートビート信号の送信周期において蓄積されてまとめて送信される。
以上で、図８を用いた、処理システムの第２の構成の説明を終了する。

次に、図９及び図１０を用いて、図８で説明した処理システムの第２の構成におけるハートビート信号とハートビートリストの送信動作について説明する。図９は、実施形態における処理装置のハートビート信号の送信動作の一例を示すシーケンス図である。図１０は、実施形態における中継装置のハートビートリストの送信動作の一例を示すシーケンス図である。

図９において、（ａ）〜（ｃ）は、処理装置２１から送信されるハートビート信号を示している。処理装置２１は、処理装置２３、処理装置２４及び代替処理装置２５に対してＨＢ２１を同報送信する（ａ１）〜（ｃ１）。同報送信とは、例えば、ＩＰ通信におけるマルチキャスト又はブロードキャストである。ブロードキャストの場合は、実際には全ての装置に対してパケットデータが送信されるが、図９では、ＨＢ受信部においては、ハートビート情報を中継する中継装置に対する送信のみを図示している。
処理装置２１は、周期Ｔ０１でハートビート信号を送信する。処理装置２１は、Ｔ０１の時間が経過したときに、処理装置２３、処理装置２４及び代替処理装置２５に対してＨＢ２１を同報送信する（ａ２）〜（ｃ２）。

図９において、（ｄ）〜（ｇ）は、処理装置２３から送信されるハートビート信号を示している。処理装置２３は、処理装置２１、代替処理装置２２、処理装置２４及び代替処理装置２５に対してＨＢ２３を同報送信する（ｄ１）〜（ｇ１）。処理装置２３は、周期Ｔ０２でハートビート信号を送信する。処理装置２３は、Ｔ０２の時間が経過したときに、処理装置２１、代替処理装置２２、処理装置２４及び代替処理装置２５に対してＨＢ２３を同報送信する（ｄ２）〜（ｇ２）。

図９において、（ｈ）〜（ｊ）は、処理装置２４から送信されるハートビート信号を示している。処理装置２４は、処理装置２１、代替処理装置２２及び処理装置２３に対してＨＢ２４を同報送信する（ｈ１）〜（ｊ１）。処理装置２４は、周期Ｔ０３でハートビート信号を送信する。処理装置２４は、Ｔ０３の時間が経過したときに、処理装置２１、代替処理装置２２及び処理装置２３に対してＨＢ２４を同報送信する（ｄ２）〜（ｇ２）。

ここで、周期Ｔ０１、周期Ｔ０２及び周期Ｔ０３はそれぞれ任意に設定できる。すなわち、処理装置はそれぞれ非同期でハートビート信号を送信するため、図７（Ｂ）のようにハートビートリストの送信周期がハートビート信号の送信周期に近い場合、ハートビート信号の送信処理の負荷が集中する場合が生じる。このため、ハートビートリストの送信周期は、ハートビート信号の送信周期に比べて長くした方がパケット数が減りネットワークの負荷が軽減できる場合がある。

図１０において、（ｋ）〜（ｐ）は、処理装置２１、代替処理装置２２、処理装置２３、処理装置２４及び代替処理装置２５から送信されるハートビートリスト（中継情報）を示している。同報送信は、図９と同様である。
処理装置２１は、周期Ｔ１１でハートビートリストを送信する。同様に、代替処理装置２２、処理装置２３、処理装置２４及び代替処理装置２５は、それぞれ周期Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ１４及びＴ１５でハートビートリストを送信する。
ここで、自装置のハートビート信号を送信する処理装置２１、処理装置２３及び処理装置２４は、ハートビートリストをハートビート信号のパケットに加えて送信するようにしてもよい。その場合のハートビートリストの送信周期は、図９で説明したハートビート信号の送信周期となる。
以上で、図９及び図１０を用いた、処理システムの第２の構成におけるハートビート信号とハートビートリストの送信動作の説明を終了する。

次に、図１１を用いて、処理システムの第２の構成において処理装置が送信するハートビート信号を説明する。図１１は、実施形態における処理システムの第２の構成において処理装置が送信するハートビート信号の一例を示す図である。

図１１（Ａ）において、ハートビート信号として図示するＨＢ２１は、図２で説明した処理システム１０のＨＢ１１と同様に、送信元アドレスには、処理装置２１のＨＢ通信用アドレスである、ＩＰアドレス（１９２．１６８．０．１）を用いる。図１１（Ａ）においては、宛先アドレスに、ブロードキャスト用アドレスである、ＩＰアドレス（１９２．１６８．０．２５５）を用いる。ハートビート信号をブロードキャストすることにより、ＩＰパケットの送信回数を減らすとともに、ネットワークに接続される装置が変動する場合であっても宛先アドレスを変更せずに対応が可能となる。

図１１（Ｂ）は、宛先アドレスに、マルチキャスト用アドレスとして予め設定されたＩＰアドレス（２２４．１．１．１）を用いる。ハートビート信号をマルチキャストすることにより、ＩＰパケットの送信回数を減らすとともに、ネットワークに接続される装置のＮＩＣの処理の負荷を軽減することができる。
以上で、図１１を用いた、処理システムの第２の構成において処理装置が送信するハートビート信号の説明を終了する。

次に、図１２及び図１３を用いて、処理システムの第２の構成において中継装置が送信するハートビートリストを説明する。図１２及び図１３は、実施形態における処理システムの第２の構成において中継装置が送信するハートビートリストの一例を示す図である。

図１２は、シングル構成の処理装置２３が送信するハートビートリストであるＨＢＬ２３を示している。ＨＢＬ２３は、ＩＰヘッダ部とＩＰデータ部を有するＩＰパケットを示している。ＨＢＬ２３は、情報リスト生成部２３４において、受信されたハートビート信号に基づき生成される。

ＨＢＬ２３のＩＰヘッダ部には、パケットの送信元アドレスと宛先アドレスが含まれる。送信元アドレスには、処理装置２３のＨＢ通信用アドレスである、ＩＰアドレス（１９２．１６８．０．３）を用いる。また、宛先アドレスには、代替処理装置２２のＨＢ通信用アドレスである、ＩＰアドレス（１９２．１６８．０．２）を用いる。なお、ＨＢＬ２３は、代替処理装置２５にも送付されるため、代替処理装置２５に送付する宛先アドレスは、ＩＰアドレス（１９２．１６８．０．５）となる。

情報リスト生成部２３４は、ＨＢＬ２３のＩＰデータ部に、図８で説明したＨＢ２１の送信元アドレス（１９２．１６８．０．１）と、ＨＢ２４の送信元アドレス（１９２．１６８．０．４）を受信ＨＢアドレスとして記録する。ＨＢＬ２３には、０．２秒毎に送信されるＨＢ２１とＨＢ２４を３周期分記録している。ＨＢＬ２３に、ＨＢ２１とＨＢ２４の２つのハートビート情報を３周期分のハートビート情報を含ませることにより、ハートビートリストのパケット送信回数を１／６に減少させることが可能となる。

なお、ＩＰデータ部のデータ量を増加させると、受信したハートビートリストの中にペアとなる処理装置のハートビート情報が含まれているか否かを判断する際の処理負荷が大きくなる。例えば、ハートビートリストに含まれるハートビート情報を最新のハートビート信号に基づくもののみとすることにより、ＩＰデータ部のデータ量を低減させることが可能となる。

図１３は、代替処理装置２５が送信するハートビートリストであるＨＢＬ２５を示している。ＨＢＬ２５は、情報リスト生成部２５４において、受信されたハートビート信号に基づき生成される。

ＨＢＬ２３のＩＰヘッダ部には、パケットの送信元アドレスと宛先アドレスが含まれる。送信元アドレスには、処理装置２３のＨＢ通信用アドレスである、ＩＰアドレス（１９２．１６８．０．３）を用いる。また、宛先アドレスには、代替処理装置２２のＨＢ通信用アドレスである、ＩＰアドレス（１９２．１６８．０．２）を用いる。

情報リスト生成部２５４は、ＨＢＬ２５のＩＰデータ部に、図８で説明したＨＢ２１の送信元アドレス（１９２．１６８．０．１）と、ＨＢ２３の送信元アドレス（１９２．１６８．０．３）を受信ＨＢアドレスとして記録する。
以上で、図１２及び図１３を用いた、処理システムの第２の構成において中継装置が送信するハートビートリストの説明を終了する。

以上説明したように、実施形態の処理装置は、プラントにおけるプロセス制御システムを構成する、処理を提供する処理装置であって、ネットワークを介した通信を行う通信部と、前記通信部を介して、前記処理を代替する代替処理装置と共通した第１の識別情報を用いて前記処理を行う処理部と、前記通信部を介して、前記処理が正常であることを報知するハートビート情報を、第２の識別情報を用いて、前記ハートビート情報を中継する中継装置を中継して前記代替処理装置に送信するハートビート送信部とを備えることにより、処理が不安定になることを防止することができる。

なお、本実施形態は以下の態様において実施されてもよい。
例えば、本実施形態を、プロセス制御システムのネットワーク通信機能に用いることができる。本実施形態は、プロセス制御システムにおいて、制御処理マシン同士、又は制御処理マシンと操作監視マシンをネットワークで接続したシステムにおいて利用することができる。

また、本実施形態は、アプリ通信用アドレスと診断通信用アドレスを自動的に割り当てて管理するシステムにおいても適応することができる。例えば、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコル（ＨＳＥ： Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）、ＨＡＲＴプロトコル、Ｖｎｅｔプロトコル等のシステムである。

また、本実施形態ではハートビートを用いる場合を示したが、ネットワークに接続された全ての装置が、自らが生存していることを通知するためのパケット（診断通信パケット）を定周期に同報送信し、同パケットを受信した各装置は、管理／保有対象の装置の「ライブリスト」を作成して更新するようにしてもよい。ライブリストとは、制御ネットワーク上の全ての装置の現時点の生存情報であり、制御ネットワーク上の各装置がそれぞれ管理／保有するものである。ライブリストには、送信側装置から受信側装置までの通信経路の情報も含むことができる。ライブリストは、各マシンから定周期に同報送信される診断通信パケットの受信有無によって更新される。ライブリストにおいて、各装置の状態は、各装置が定周期に送信する診断通信パケットを受信した場合は生存と記録され、一定期間受信できなければ異常と記録される。本実施形態においてライブリストを用いる場合、代替処理装置において自らの冗長化構成のペアとなる処理装置の情報を登録しておけばよい。すなわち、ライブリストにペアとなる処理装置が含まれる場合、待機状態を維持し、ライブリストにペアとなる処理装置が含まれない場合、待機状態から活性状態になって処理を代替するようにすればよい。本実施形態の代替処理装置は、代替処理装置でペアとなる処理装置を管理するため、ライブリストのような情報を用いることが可能となる。

また、上述のように、ルータなどのゲートウエイ装置が代替処理装置へのハートビート情報の中継機能を有する場合、他のルータなどの異なるセグメント（Ｖｎｅｔ通信の場合、異なるドメイン）に接続された通信相手が存在するとしても、当該ルータは異なるセグメントにライブリストを送信・ルーティングすることは、必須とするものではない。このような通信経路を想定すれば通信負荷が増大することが懸念されるためである。上述のような構成（交換するライブリストは同一セグメントに接続された装置が保有する）だけでも、各装置の生存状態を診断できるため、ネットワーク通信負荷が軽減し、システム全体の処理が不安定になることを防止することが可能となる。

また、本実施形態で説明した装置を構成する機能を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、本実施形態の上述した種々の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

以上、本発明の実施形態について、図面を参照して説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においての種々の変更も含まれる。

１０ 処理システム
１１ 処理装置
１１１、１２１、１３１ ＮＩＣ
１１２、１２２、１３２ ＯＳ／アプリ部
１１３、１３４ ＨＢ送信部
１２ 代替処理装置
１２３、１３３ ＨＢ受信部
１２４ ＨＢ通信状態確認部
１２５ 切替部
１３ 端末装置
１３５ 対照情報保存部

Claims (14)

1. プラントにおけるプロセス制御システムを構成する、処理を提供する処理装置であって、
   ネットワークを介した通信を行う通信部と、
   前記通信部を介して、前記処理を代替する代替処理装置と共通した第１の識別情報を用いて前記処理を行う処理部と、
   前記通信部を介して、前記処理が正常であることを報知するハートビート情報を、第２の識別情報を用いて、前記ハートビート情報を中継する中継装置を中継して前記代替処理装置に送信するハートビート送信部と
   を備える、処理装置。
2. 前記ハートビート送信部は、ハートビート情報を複数の中継装置を中継して前記代替処理装置に送信する、請求項１に記載の処理装置。
3. 他の処理装置が送信する前記ハートビート情報を、第２の識別情報を用いて受信するハートビート情報受信部と、
   受信した前記ハートビート情報に基づき中継情報を生成する情報生成部と、
   生成した中継情報を前記他の処理装置を代替する代替処理装置に送信する中継情報送信部と
   をさらに備える、請求項１又は２に記載の処理装置。
4. プラントにおけるプロセス制御システムを構成する、処理を提供する処理装置を代替する代替処理装置であって、
   ネットワークを介した通信を行う通信部と、
   待機状態と活性状態を遷移して、前記活性状態のときに、前記通信部を介して、前記処理装置と共通した第１の識別情報を用いて処理を行う処理部と、
   前記処理装置における処理が正常であることを報知するハートビート情報を、前記ハートビート情報を中継する中継装置から受信するハートビート情報受信部と、
   受信した前記ハートビート情報に基づき前記処理装置における処理が正常であることを確認する状態確認部と、
   前記処理装置における処理が正常であることが確認できないときに、前記処理部を前記待機状態から前記活性状態に遷移させる切替部と
   を備える、代替処理装置。
5. 前記ハートビート情報受信部は、複数の前記処理装置の前記ハートビート情報を受信し、
   前記状態確認部は、受信した前記ハートビート情報の中から、共通した第１の識別情報を用いる処理装置における処理が正常であることを確認する、請求項４に記載の代替処理装置。
6. 前記ハートビート情報受信部は、複数の前記中継装置から前記ハートビート情報を受信する、請求項４又は５に記載の代替処理装置。
7. 他の処理装置が送信する前記ハートビート情報を、第２の識別情報を用いて受信するハートビート情報受信部と、
   受信した前記ハートビート情報に基づき中継情報を生成する情報生成部と、
   生成した中継情報を前記他の処理装置を代替する代替処理装置に送信する中継情報送信部と
   をさらに備える、請求項４から６のいずれか一項に記載の代替処理装置。
8. 処理を提供する処理装置及び前記処理装置に代替して処理を提供する代替処理装置と、ネットワークを介して通信する通信部と、
   前記処理装置における処理が正常であることを報知するハートビート情報を受信するハートビート情報受信部と、
   受信した前記ハートビート情報に基づき中継情報を生成する情報生成部と、
   生成した中継情報を前記代替処理装置に送信する中継情報送信部と
   を備える、プラントにおけるプロセス制御システムを構成する、中継装置。
9. 前記ハートビート情報受信部は、複数の前記処理装置の前記ハートビート情報を受信し、
   情報生成部は、前記複数の処理装置のハートビート情報に基づき中継情報を生成する、請求項８に記載の中継装置。
10. 前記ハートビート情報受信部は、前記処理装置の複数の前記ハートビート情報を受信し、
    情報生成部は、前記複数のハートビート情報に基づき中継情報を生成する、請求項８又は９に記載の中継装置。
11. 前記処理装置又は前記代替処理装置が提供する処理を、前記処理装置及び前記代替処理装置で共通する第１の識別情報を用いて利用する処理利用部をさらに備える、請求項８から１０のいずれか一項に記載の中継装置。
12. 前記処理装置と前記代替処理装置とを対照付けた対照情報を保存する対照情報保存部をさらに備え、
    前記中継情報送信部は、前記対照情報に基づき対照付けられた前記代替処理装置に前記中継情報を送信する、請求項８から１１のいずれか一項に記載の中継装置。
13. プラントにおけるプロセス制御システムを構成する、処理を行う処理システムであって、
    通信部を介して、前記処理を代替する代替処理と共通した第１の識別情報を用いて前記処理を行う処理部と、
    前記通信部を介して、前記処理が正常であることを報知するハートビート情報を、第２の識別情報を用いて、前記ハートビート情報を送信するハートビート送信部と、
    送信された前記ハートビート情報に基づき中継情報を生成する情報生成部と、
    生成された前記中継情報に基づきに前記処理が正常であることを確認する状態確認部と、
    前記処理が正常であることが確認できないときに、待機状態から活性状態に遷移して、前記代替処理をする代替処理部と
    を備える、処理システム。
14. プラントのプロセス制御システムにおける、処理を行う処理方法であって、
    通信部を介して、前記処理を代替する代替処理と共通した第１の識別情報を用いて前記処理を行う処理ステップと、
    前記通信部を介して、前記処理が正常であることを報知するハートビート情報を、第２の識別情報を用いて、前記ハートビート情報を送信するハートビート送信ステップと、
    送信された前記ハートビート情報に基づき中継情報を生成する情報生成ステップと、
    生成された前記中継情報に基づきに前記処理が正常であることを確認する状態確認ステップと、
    前記処理が正常であることが確認できないときに、待機状態から活性状態に遷移して、前記代替処理をする代替処理ステップと
    を含む、処理方法。

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