JPH0143321B2 - - Google Patents

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JPH0143321B2
JPH0143321B2 JP13082480A JP13082480A JPH0143321B2 JP H0143321 B2 JPH0143321 B2 JP H0143321B2 JP 13082480 A JP13082480 A JP 13082480A JP 13082480 A JP13082480 A JP 13082480A JP H0143321 B2 JPH0143321 B2 JP H0143321B2
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JP
Japan
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sub
controller
control
transmission line
controllers
Prior art date
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JP13082480A
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JPS5757306A (en
Inventor
Tetsuo Ito
Hiroshi Kamimura
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Priority to JP13082480A priority Critical patent/JPS5757306A/ja
Publication of JPS5757306A publication Critical patent/JPS5757306A/ja
Publication of JPH0143321B2 publication Critical patent/JPH0143321B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B9/00Safety arrangements
    • G05B9/02Safety arrangements electric
    • G05B9/03Safety arrangements electric with multiple-channel loop, i.e. redundant control systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Safety Devices In Control Systems (AREA)
  • Control By Computers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はループ形伝送路に接続する複数個のコ
ントローラからなる分散形制御システムに於て、
コントローラ故障時にも、システム・ダウン率を
最小にするシステム構成に関する。
マイクロプロセツサの性能向上、コスト低下に
伴い、コントローラにマイクロプロセツサを適用
すると共に、コントローラ異常時にも全システム
に異常が波及しない複数コントローラ構成の分散
形制御システムが普及しつつある。これらコント
ローラを接続する伝送路の形状は種々あるが、特
にループ形伝送路は、構成が簡単なこと、及び各
コントローラ間で対等な情報伝送がし易い点で分
散形制御システム用伝送路の主流の一つになつて
いる。なお、ここでいう、コントローラとは、単
にプロセス制御やサーボ制御などを行なう制御装
置のみでなく、検出器からの検出信号や操作器へ
の操作信号を多重伝送するためのマルチプレク
サ、あるいは、端末機器の入出力信号を変換する
インターフエス装置を総称するものである。
従来のループ形伝送路を有する分散形制御シス
テムを第1図に示す。HCは、主ループ1−2−
3−4−5−6−7に接続し、システム全体の管
理タスクを実行するホスト・コントローラであ
る。SC1,SC2はサブ・コントローラであり、そ
れぞれ入出力変換回路P11〜P13,P21〜P23を介し
て検出器S、バルブのような操作器Vに対する入
出力処理を行なう。ここで、W1A,W2Bはスイツ
チであり、その機能を第2図に示す。通常時に
は、スイツチWは同図(i)に示すように、端子aと
端子d、端子bと端子cをそれぞれ接続する。関
連サブ・コントローラに異常が生じたときには同
図(ii)に示すように、aとc、bとdを、それぞれ
接続するようになつている。このモードは、信号
バイパス用に使用するので、以下バイパスモード
と呼ぶ。
第3図は、第1図に示したサブ・コントローラ
SC1が故障したときのシステム構成を示してい
る。SC1の故障は、SC1の発する信号の異常をホ
スト・コントローラHCあるいは隣接するサブ・
コントローラSC2が検知することにより検出でき
る。この故障検出によりスイツチW1Aは図示のよ
うにバイパス・モードに切変る。(ただし、図で
はスイツチの制御信号の表示は省略してある。)
これにより主ループにおける信号の流れは1−4
−5−6−7となり、故障コントローラSC1をバ
イパスするので、SC1の故障がバイパス全体に及
ぶことは阻止される。しかし、SC1管理下にある
入出力変換回路P11〜P13及び検出器S、操作器V
は全く機能が停止する。SC1,SC2が全く別個の
対象に対して、入出力処理を行なつている場合に
は、SC2及び、この管理下にあるV,Sの動作が
継続できることは意味がある。しかし、SC1
SC2が一つの大きな対象に対して、分担して入出
力処理を行なつている場合には、たとえSC2
び、その管理下にあるS,Vの動作を継続できて
も、無意味になることが多い。
本発明の目的は、異常になつたサブコントロー
ラの管理下にあつた検出器及び操作器の管理を継
続して行うことができ、その場合における機能を
代替する他のサブコントローラの入出力処理のサ
ンプリング周期をより短くできる分散形制御シス
テムを提供することにある。
本発明の特徴は、ホストコントローラと、複数
のサブコントローラと、各々の前記サブコントロ
ーラを接続すると共に前記ホストコントローラに
も接続される主ループ伝送路と、独立して各々の
前記サブコントローラ毎に接続され更に該当する
サブコントローラが管理する検出器及び操作器に
接続される複数の副ループ伝送路と、前記サブコ
ントローラ毎に設けられて該当するサブコントロ
ーラの正常時にこのサブコントローラを前記主ル
ープ伝送路に接続し異常になつた前記該当するサ
ブコントローラを前記主ループ伝送路から切離す
複数の第1開閉手段と、前記サブコントローラ毎
に設けられて正常な前記該当するサブコントロー
ラを前記副ループ伝送路に接続し異常になつた前
記該当するサブコントローラを前記副ループ伝送
路から切離す複数の第2開閉手段と、正常な前記
該当するサブコントローラの管理下にある前記副
ループ伝送路を前記該当するサブコントローラに
隣接する他の前記サブコントローラの管理下にあ
る他の前記副ループから切離し前記該当するサブ
コントローラの異常時にその管理下にある前記副
ループ伝送路を前記他の副ループ伝送路に接続す
る第3開閉手段とを備え、前記サブコントローラ
は自己以外の前記サブコントローラの管理する前
記検出器及び前記操作管を管理する機能をも有
し、正常な前記他のサブコントローラが、異常状
態の前記該当するサブコントローラの管理下にあ
つた前記検出器及び前記操作器を前記第3開閉手
段により接続される複数の副ループ伝送路を介し
て管理する分散形制御システムにある。
本発明の具体的実施例を第4図に示す。第1図
及び第3図と同じ記号を付した部品は、同様の機
能を有する。
サブ・コントローラSC1,SC2は、それぞれ、
副ループ10−11−12−13−14−15−
16,20−21−22−23−24−25−2
6を管理し、これらのループに接続する入出力変
換器P11〜P13,P21〜P23を介して検出器Sが操作
器Vの入出力処理を行なう。ここで、W1B
W1C,W2B,W2CはW1A,W1Bと同一機能を有する
スイツチである。特にW1C,W2Cは隣接するサ
ブ・コントローラSC1,SC2の副ループを接続す
るためのスイツチであるが、通常時は図示のよう
に隣接する副ループ間には信号の流れはない。
いま、仮に、サブ・コントローラSC1が故障し
たときのシステム構成を第5図に示す。故障検知
によりスイツチW1A,W1B,W1C及びW2Cがバイ
パス・モードに切変る。従つて、故障発生時以前
にはSC1の管理下にあつた副ループより伝送路1
0,16を切離した残りの伝送路12−13−1
4−15−11は、副ループSC2の副ループに、
スイツチW1C,W2Cを介してつながる。これによ
り、サブ・コントローラSC2の管理下に入る副ル
ープ20−21−22−23−24−100−1
2−13−14−15−11−101−25−2
6ができる。このため、入出力変換器12,1
3,14を介する、それぞれのS,V,Sは、隣
接のサブ・コントローラSC2の管理下に入り、動
作を継続することができる。
ただし、サブ・コントローラSC2は、隣接せる
コントローラSC1が故障したときに、SC1の管理
下にあつたP11〜P13,V,Sの動作を継続させる
ことができるように、予め、これらに関する制御
定数や変換定数を記録している。即ち、SC1をバ
ツクアツプできる機能を持つ。SC2の性能は、
SC2に初めから十分なる性能余裕がある場合を除
き、一般に、P11〜P13,V,Sの動作管理を引受
けると性能が低下する。性能低下として具体的に
は、処理速度の低下がある。すなわち、たとえ
ば、SC2自身の副ループ管理時には、入出力処理
のサンプリング周期が1秒であつたものがSC1
副ループも引受けると2秒程度になるといつたよ
うになる。しかし、サブ・コントローラSC1の故
障時にそれが管理していた検出器S及び操作器V
に対する入出力処理を行つた場合におけるサブ・
コントローラSC2の処理性能はサブ・コントロー
ラSC1が正常な場合におけるサブ・コントローラ
SC2の処理性能よりも低下するが、システム全体
としては実質に全検出器、全操作器にわたつて動
作を継続できる効果の方がはるかに大きい。
また、前述したように、本実施例は、サブ・コ
ントローラSC1の故障時に、スイツチW1B、主ル
ープ4及びスイツチW1Aにより構成される伝送路
ではなく、スイツチW1B,W1C,W2B及びW2C
作動により構成されてサブ・コントローラSC2
管理下に入る副ループ20−21−22−23−
24−100−12−13−14−15−11−
101−25−26を介してサブ・コントローラ
SC2がサブ・コントローラSC1の管理下にあつた
検出器S及び操作器Vを管理する。このため、サ
ブ・コントローラSC1の管理下にあつた検出器S
及び操作器Vに対するサブ・コントローラSC2
入出力処理のサンプリング周期が、スイツチ
W1B、主ループ4及びスイツチW1Aにより構成さ
れる伝送路を介して信号が伝送される場合に比べ
て著しく短くなる。これは、本実施例がスイツチ
W1B,W1C,W2B及びW2Cの作動により構成され
る上記副ループを介しての伝送が可能であるの
で、主ループを介して行われるホスト・コントロ
ーラと各サブ・コントローラとの間の信号伝送の
影響を受けずにサブ・コントローラSC1の管理下
にあつた検出器S及び操作器Vとサブ・コントロ
ーラSC2との間の信号伝送を行うことができるか
らである。更には、スイツチW1B、主ループ4及
びスイツチW1Aにより構成される伝送路を介して
信号を伝送する場合には、サブ・コントローラ
SC2はサブ・コントローラSC1の管理下にあつた
検出器S及び操作器Vへの信号に対してそれらの
アドレス信号を付加する必要があり、逆にサブ・
コントローラSC1の管理下にあつた検出器S及び
操作器Vの出力であることを確認するためにそれ
らの出力信号に付与されたアドレス信号を確認す
る必要がある。本実施例ではサブ・コントローラ
SC2が、このような処理をを行う必要がない。こ
れも、サブ・コントローラSC1の管理下にあつた
検出器S及び操作器Vに対するサブ・コントロー
ラSC2の入出力処理のサンプリング周期の短縮に
寄与する。これは、プラント及び機器の制御効率
の向上につながる。
以上のように、本実施例は、システム残存率が
極めて高く、異常になつたサブコントローラの管
理下にあつた検出器及び操作器の管理を継続して
行う場合における他のサブ・コントローラの入出
力処理のサンプリング周期をより短くできる分散
形制御システムを提供できる。このような本実施
例は、安全確保の必要なプラント及び機器を計算
機制御する上で好適であり、これらのプラント及
び機器の運転上の信頼性及び嫁動率向上に大きく
貢献する。例えば、n個のコントローラがある場
合を想定する。極端な例として、その中の1台の
コントローラのみが正常で他の(n−1)台のコ
ントローラが異常である場合でも、正常な1台の
コントローラのみで異常な全コントローラをバツ
クアツプすることができる。従つて、プラント制
御の信頼性が増し、プラント稼働率も向上する。
なお、各コントローラは、自己以外の他の全コン
トローラをバツクアツプできる機能をも有してい
ることは言うまでもないことである。
本実施例は、主ループ及び副ループを有してい
るので、全てのサブ・コントローラが正常な状態
ではサブ・コントローラとホスト・コントローラ
との間で伝送される信号及びサブ・コントローラ
と検出器、操作器との間で伝送される信号が輻輳
するのを避けることができる。これは、全てのサ
ブ・コントローラが正常な状態における信号の伝
送効率の向上につながり、プラント及び機器の制
御効率の向上につながる。このことは、主ループ
及び副ループ毎の信号の伝送が可能なサブ・コン
トローラの異常時においても達成される。
第6図は、本発明による他の実施例である。第
5図に於ては、入出力変換器P11,P12,P13ある
いはP21,P22,P23は副ループに直接接続されて
いるため、この変換器の一つが故障すると副ルー
プの故障につながるが、本図では、各変換器にバ
イパス用スイツチW1D,W1E,W1F及びW2D
W2E,W2Fを設けたものである。図示の例では、
入出力変換器P22が故障しているが、スイツチ
W2Eがバイパス・モードになつてSC2の副ループ
全体のダウンを阻止し、システム残存率を高めて
いる模様を示す。本実施例も、前述の実施例と同
じ効果を得ることができる。
なお、以上の実施例では、簡単化するため、サ
ブ・コントローラを2個としたが、3個以上あつ
ても良い。このときには、各副ループ間にW1C
W2Cのようなスイツチで隣接副ループを接続する
ことはいうまでもない。また、ホスト・コントロ
ーラHCを特に設けず、主ループに接続するコン
トローラは全てサブ・コントローラであり、これ
らの間で信号の授受を行なう場合にも本発明を適
用できる。
本発明によれば、異常になつたサブコントロー
ラの管理下にあつた検出器及び操作器の管理を正
常な他のサブコントローラにより継続して行うこ
とができる。また、異常になつたサブコントロー
ラの機能を肩代わりする他のサブコンローラの入
出力処理のサンプリング周期は、異常になつたサ
ブコントローラの管理下にあつた検出器及び操作
器の管理を異常になつたサブコントローラの管理
下にあつた副ループと正常な他のサブコントロー
ラの管理下にある副ループとを直接接続すること
により行うので、より短くできる。これは、制御
効率の向上につながる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第3図は従来例の説明図、第2図は、
従来例及び本発明実施例の部品であるスイツチの
説明図、第4図、第5図、第6図は本発明の具体
的実施例を説明する図である。 HC……ホスト・コントローラ、SC1,SC2……
サブ・コントローラ、W1A,W2A,W1B,W2B
W1C,W2C……スイツチ、S……検出器、V……
操作器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ホストコントローラと、複数のサブコントロ
    ーラと、各々の前記サブコントローラを接続する
    と共に前記ホストコントローラにも接続される主
    ループ伝送路と、独立して各々の前記サブコント
    ローラ毎に接続され更に該当するサブコントロー
    ラが管理する検出器及び操作器に接続される複数
    の副ループ伝送路と、前記サブコントローラ毎に
    設けられて該当するサブコントローラの正常時に
    このサブコントローラを前記主ループ伝送路に接
    続し異常になつた前記該当するサブコントローラ
    を前記主ループ伝送路から切離す複数の第1開閉
    手段と、前記サブコントローラ毎に設けられて正
    常な前記該当するサブコントローラを前記副ルー
    プ伝送路に接続し異常になつた前記該当するサブ
    コントローラを前記副ループ伝送路から切離す複
    数の第2開閉手段と、正常な前記該当するサブコ
    ントローラの管理下にある前記副ループ伝送路を
    前記該当するサブコントローラに隣接する他の前
    記サブコントローラの管理下にある他の前記副ル
    ープから切離し前記該当するサブコントローラの
    異常時にその管理下にある前記副ループ伝送路を
    前記他の副ループ伝送路に接続する第3開閉手段
    とを備え、前記サブコントローラは自己以外の前
    記サブコントローラの管理する前記検出器及び前
    記操作器を管理する機能をも有し、正常な前記他
    のサブコントローラが、異常状態の前記該当する
    サブコントローラの管理下にあつた前記検出器及
    び前記操作器を前記第3開閉手段により接続され
    る複数の副ループ伝送路を介して管理する分散形
    制御システム。
JP13082480A 1980-09-22 1980-09-22 Decentralized control system Granted JPS5757306A (en)

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JPS5757306A JPS5757306A (en) 1982-04-06
JPH0143321B2 true JPH0143321B2 (ja) 1989-09-20

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