JPH07219800A - 制御演算装置のデータ等値化方法及びその制御演算装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】分散配置している等値化データを、必要なデー
タだけ取り出して一括して伝送することにより、データ
の等値化を効率的に行う。 【構成】制御演算内容に対応し、制御演算に必要なデー
タが予め定められたファイル位置に格納される複数のデ
ータファイルF1〜Fnと、データファイルの先頭アドレス
ADとデータファイルの大きさｃと特定データが格納され
ている対象データ位置ｄとファイル数ｎとよりなる定義
テーブルと、を有し、制御演算装置間のデータの等値化
を行うときは、稼働系制御演算装置1Aから定義テーブル
により、制御演算内容の対応するデータファイルF1〜Fn
から必要なデータを一括収集し、この一括収集されたデ
ータを待機系制御演算装置1Bに伝送し、定義テーブルに
より、各データファイルF1〜Fnの当該データ格納位置に
データを配分する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冗長化された制御演算
装置において、制御演算装置間のデータの等値化を効率
的に行うため、等値化データを一塊として伝送すること
により、制御演算装置間の伝送効率を高めるデータ等値
化方法及びこの等値化を行う制御演算装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】制御装置の信頼性・稼働率の向上のた
め、特に重要な制御システムに対して、制御演算装置の
二重化が行われている。図５は、制御演算装置が二重化
され、冗長化された二重化制御システムの機能ブロック
図を示す。図５において、２組の制御演算装置1A,1B
は、一方が稼働系（図示例では制御演算装置1A）として
動作し、他方が待機系（制御演算装置1B）として動作
し、制御演算装置1A(1B)は、制御部2A(2B)と、制御演算
装置間伝送を行う伝送部3A(3B)と、制御演算装置−入出
力装置間伝送を行う伝送部4A(4B)と、の機能ブロックか
ら構成される。稼働系と待機系の制御演算装置1A−1B間
は、伝送部3A、3Bを介して制御演算装置間伝送路８によ
り、常時、データの等値化が行われている。

【０００３】入出力装置５は、制御演算装置−入出力装
置間伝送を行う２組の伝送部6A,6Bと、複数のI/O 部7A
〜7Nとから構成され、図示例では１組の入出力装置５が
示されているが、必要に応じて複数の入出力装置５が上
記制御演算装置−入出力装置間をI/O 伝送路9a,9b によ
ってマルチドロップ接続される。上記構成において、稼
働系制御演算装置1Aに異常が発生すると、制御演算装置
間伝送路８により待機系制御演算装置1Bに制御権の移動
が通知され、制御権の移動通知を受けた待機系制御演算
装置1Bは、直ちに稼働系制御演算装置として動作を開始
する。

【０００４】また、図５に示される入出力装置５の伝送
部6A,6B が二重化され、制御演算装置−入出力装置間伝
送路9a,9b も二重化されているので、稼働系制御演算装
置1Aに異常が発生すると、制御演算装置間伝送路８によ
り待機系制御演算装置1Bに制御権の移動が通知されると
ともに、入出力装置５の伝送部6A,6B にも制御権の移動
が通知される。制御権の移動通知を受けた待機系制御演
算装置1Bおよび入出力装置５は、直ちに稼働系制御演算
装置、入出力装置として動作を開始する。

【０００５】稼働系制御演算装置1Aから待機系制御演算
装置1Bに切り換えるとき、制御対象に不必要な擾乱を与
えることなく切り換えるためには、特定のデータは稼働
系制御演算装置1Aから待機系制御演算装置1Bにデータが
送られ、両制御演算装置間のデータの等値化が行われ
る。例えば、この制御演算装置が PID演算機能を有し、
プロセス制御を行っているとき、プロセスに不必要な擾
乱を与えることなく、制御演算装置のバンプレス切換え
を行うためには、PID 演算機能の制御量PVは対応するセ
ンサからデータを取り込み、他方、PID 演算機能の目標
値SV（カスケード制御などの場合）やPID 演算出力MVの
データは、待機系制御演算装置1Bの当該データが常時稼
働系制御演算装置1Aの当該データに追従し、等値化が行
われていることによりバンプレス切換えができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の様に、制御演算
装置が二重化され、冗長化された二重化制御システムで
は、プロセスに不必要な擾乱を与えることなく切り換え
るために、制御演算装置間の特定なデータの等値化が必
要である。この等値化すべき特定なデータが図６に示さ
れるように纏まっているときは、稼働系制御演算装置か
ら待機系制御演算装置にブロック転送によってデータを
一括転送することができる。従って、データを収集する
ために必要な情報も先頭アドレスとデータの大きさだけ
で済む。

【０００７】一方、等値化すべき特定なデータがとびと
びに分散している場合、このようなデータを効率よく等
値化するためには、必要なデータだけを取り出して伝送
することが必要である。本発明は上記の点にかんがみて
なされたものであり、その目的は前記した課題を解決し
て、制御演算装置内の等値化すべき特定なデータがとび
とびに分散しているても、必要なデータだけを取り出し
て一括して伝送することにより、データの等値化を効率
的に行い、制御対象に不必要な擾乱を与えることなく、
待機系制御演算装置を稼働系制御演算装置にスムーズに
切り換える、制御演算装置のデータ等値化方法及びその
制御演算装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明においては、データ伝送路を介して接続
される複数の制御演算装置によって制御対象を制御する
冗長化制御システムであって、各制御演算装置は、制御
演算内容に対応しこの制御演算に必要なデータが予め定
められたファイル位置に格納される複数のデータファイ
ルと、少なくとも、この複数のデータファイルの先頭フ
ァイルの先頭アドレスとデータファイルの大きさと特定
データが格納されている相対位置アドレスとデータファ
イル数とよりなる定義テーブルと、を有し、制御演算装
置間のデータの等値化を行うときは、稼働系制御演算装
置は、自己の定義テーブルにより制御演算内容の対応す
るデータファイルから必要な特定データを一括収集し、
この一括収集された特定データを待機系制御演算装置に
伝送し、待機系制御演算装置は、稼働系制御演算装置か
ら伝送されてきた特定データを自己の定義テーブルによ
り各データファイルの当該データ格納位置に特定データ
を配分するものとする。

【０００９】また、第２の発明においては、データ伝送
路を介して接続される複数の制御演算装置によって制御
対象を制御する冗長化制御システムであって、各制御演
算装置は、制御演算内容に対応しこの制御演算に必要な
データが予め定められたファイル位置に格納される複数
のデータファイルと、少なくとも、この複数のデータフ
ァイルの先頭ファイルの先頭アドレスとデータファイル
の大きさと特定データが格納されている相対位置アドレ
スとデータファイル数とよりなる定義テーブルと、待機
系制御演算装置の対応するデータの等値化を行うとき定
義テーブルより制御演算内容に対応するデータファイル
から必要な特定データを一括収集するデータ収集手段
と、一括収集された特定データを待機系制御演算装置に
伝送する伝送手段と、稼働系制御演算装置から伝送され
てきた特定データを定義テーブルより各データファイル
の当該データ格納位置に配分するデータ配分手段と、を
備えるものとする。

【００１０】

【作用】上記構成により、本発明においては、制御演算
装置間のデータの等値化を行うときは、稼働中の制御演
算装置は、定義テーブルによりデータファイルから等値
化に必要な特定関連データを一括収集し、この一括収集
された特定データ群を待機中の制御演算装置に伝送し、
待機中の制御演算装置は、定義テーブルによりこの伝送
されてきた特定データ群を各データファイルのデータ格
納位置に配分し、特定データが格納される。これによ
り、待機中の制御演算装置の等値化すべき特定データ
は、稼働中の制御演算装置からのデータによって常時書
替えられ、両制御演算装置の特定データを常に等しく保
つことができる。

【００１１】この結果、稼働中の制御演算装置に異常が
発生しても、制御対象の運転に擾乱を与える特定データ
が等値化により、常時、両制御演算装置で等しく保たれ
ているので、稼働系制御演算装置から待機系制御演算装
置にスムーズに切り換えて、制御システムの運転を継続
することができる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明による制御演算装置の制御演算
内容に対応したデータファイル群を説明する説明図、図
２は図１の一実施例における定義テーブルを説明するテ
ーブル構成図、図３は他の実施例におけるデータファイ
ル群を説明する説明図、図４は図３の実施例の定義テー
ブルを説明するテーブル構成図を示し、図５、図６に対
応する同一機能部分には同じ符号が付してある。

【００１３】一般的に、ディジタル制御演算装置のプロ
グラム構成は、応用プログラムの作成・変更・更新の容
易さ、制御演算機能の全体像の見易さなどの観点から、
加減算とかAND,OR機能などのレベルから、例えば、PID
演算、比率演算、シーケンス制御など比較的纏まった制
御演算機能ブロックレベルを標準化して作成し、この制
御演算機能ブロックに対応して、それぞれの制御演算に
必要な入力データ、出力データや制御パラメータ値など
を格納するデータファイル群を設け、全体の制御演算機
能はこれらの制御演算機能ブロックと入出力データとの
結合に仕方によって構成する方法が、特に大規模な制御
システムを構成する制御対象に多く採用されている。図
１はこの様な制御演算装置のプログラム構成における、
ある制御演算機能ブロックに対応した制御演算に必要な
入力データ、出力データや制御パラメータ値などを格納
するデータファイル群を図示したものである。

【００１４】図１において、制御演算装置(1A,1B) の制
御演算内容の一例として、例えば、プロセス制御におけ
る PID演算を例にとって説明する。F1,F2,…Fnは、上述
の PID演算のデータファイルを示し、例えば、カスケー
ド制御の場合は１次調節計のデータファイルがF1に対応
し、２次調節計のデータファイルがF2に対応し、他の制
御ループの調節計のデータファイルが順次F3…と対応す
る。 PID演算の場合では、データファイルに制御量PV,
目標値SVの制御入力と、調節計出力MV、また、制御パラ
メタＰ，Ｉ，Ｄなどの値が予め決められたデータファイ
ル位置に格納される。同一制御演算内容（制御演算式）
に対して、格納されるデータ位置は定まっているので、
例えば、 PID制御演算出力を稼働系から待機系の調節計
出力にバンプレス切替えを行うときは、 PID制御演算出
力を特定データとして、このデータの等値化を行うこと
で実現できる。

【００１５】尚、 PID制御演算で待機系の調節計出力を
稼働系調節計出力に追従させるのは、稼働系調節計出力
では制御ループを介して閉ループ制御され、所定の調節
計出力値をとることができるが、待機系の調節計出力
は、プロセスを操作することなく、待機中であり、開ル
ープ制御系を構成するため、僅かな制御量PVの差異があ
っても積分動作で積分されて待機系調節計出力が稼働系
調節計出力から大きくズレてしまうためである。このた
め、待機系調節計出力は、稼働系調節計出力に追従さ
せ、データの等値化をする必要がある。また、稼働系お
よび待機系の調節計の制御量PVが各々別々のセンサから
入力できるときは、該当したセンサを稼働系および待機
系に接続し、ここでのデータの等値化は行わない。これ
は、センサ出力の切替えは、両者の誤差が僅かであって
も、制御パラメタＰの値、更には、Ｄ動作の存在によっ
て、制御系の切替え時に大きなバンプを生じるためであ
る。

【００１６】カスケード制御系では、待機系の調節計
は、１次調節計の出力の等値化を行うのは勿論であり、
この等値化された１次調節計出力を２次調節計の目標値
SVとして与え、２次調節計の PID演算を行わせながら、
２次調節計の出力の等値化を行う。この結果、２次調節
計の目標値SVは、稼働系から待機系の調節計に切替わる
ときに、同じ値を維持することができるので、目標値SV
の変化に基づくPID 演算出力変動を生じることなく、稼
働系から待機系への調節計出力のバンプレス切替えを行
うことができる。

【００１７】また、制御演算内容がシーケンス制御など
では、例えば、工程番号などがデータの等値化の対象と
なる。図２は図１の一実施例における定義テーブルの構
成を説明するテーブル構成図であり、この実施例では４
ワード単位に区切られ、２単位で定義テーブルを構成し
ている。即ち、最初の１単位では、識別子と、このデー
タファイルのファイル数ｎと、このデータファイルのブ
ロック認識番号ID及びこのデータファイルの１ファイル
当たりの大きさｃが表現され、次の１単位では、予備空
欄と、等値化対象データが格納されている相対位置ｄ
と、このデータファイルの先頭アドレスADがロー(low)
及びアッパー(upp) の２ワードの絶対番地で示されてい
る。

【００１８】この定義テーブルの識別子は、データの等
値化で果たす種類をこの定義テーブルで名付けたもので
あり、等値化データが図６に図示されるように１塊に集
められており《ブロック転送》のみでよいか、或いは、
図１に図示されるように等値化データが等間隔に分散し
ており、これを集めて一括転送する《ギャザー転送》
か、更には、このギャザー転送で集める等値化データが
複数ワードある《複数Ｗギャザー転送》であるかが示さ
れる。

【００１９】また、次の１単位の予備空欄は、この定義
テーブルの誤認識を防ぐためにこの実施例では空欄とし
たものである。上記構成において、制御演算内容に対応
したデータファイル (F1〜Fn) 上の等値化すべきデータ
は、各データファイル (F1〜Fn) の先頭アドレスから一
定の相対アドレスデータｄの位置にあるので、上述の定
義テーブルで《ギャザー転送》であることを知ることに
より、各データファイル (F1〜Fn) 上に分散している等
値化データを集めて、一括して転送することができる。
即ち、定義テーブルにはファイルの先頭アドレスADと、
１ファイルの大きさｃと、等値化データが格納されてい
る相対アドレスデータｄと、ファイル数ｎとが登録され
ているので、最初のデータファイルF1の等値化データ
は、先頭アドレスADに相対アドレスデータｄを加算して
呼出すことができ、次以降のデータファイル (F2〜Fn)
の等値化データは、データファイルF1の等値化データが
格納されているアドレスにさらに１ファイルの大きさｃ
を加算していくことにより、順次等値化データが格納さ
れている絶対アドレスを求めることができ、各等値化デ
ータが順次呼出され、この操作をファイルの数だけ繰り
返すことにより、必要な等値化データだけの１塊のデー
タを得ることができる。この得られたデータは全く無駄
のない必要なデータだけの集まりであるので、伝送上の
効率は高くなる。待機制御演算装置では、この得られた
データを上記と逆の操作を行って、各データファイル
(F1〜Fn) の当該位置に該当データを格納する。

【００２０】図３、図４は他の実施例であり、図１、図
２と異なる点は、図１、図２における等値化データが１
ワード単位であったものが、図３、図４では複数ワード
の等値化データの《複数Ｗギャザー転送》を可能とした
一実施例を説明するものである。図３において、等値化
データが格納されている複数ワードｅが図示され、これ
に対応して、定義テーブルが図４に図示されている。図
４において、図２との違いは機能的には、複数ワードの
等値化データを示す連続ワード数ｅのデータ格納場所が
対象データ位置ｄと先頭アドレスADとの間に挿入した点
である。定義テーブルの構成が４ワード単位で２単位で
構成され、連続ワード数ｅの収納場所がないため、４ワ
ード単位の３単位で定義テーブルを構成したものであ
る。

【００２１】図４において、最初の１単位は図２と同じ
である。次の１単位は、図２と同様に予備空欄と、対象
データ位置ｄと、この次に連続ワード数ｅ及びブロック
ID番号が記載されている。最後の１単位は、予備空欄
と、リザーブRES と、先頭アドレスADとから定義テーブ
ルが構成されている。かかる定義テーブルの構成によ
り、データファイル (F1〜Fn) 上に等間隔で複数ワード
の等値化データが分散配置されていても、図１、図２で
説明したと同様な方法で、等値化データを一括収集し、
転送し、分配することができる。この方法によると、デ
ータの収集も当該の複数ワードのデータをブロックで集
め、このデータの収集をデータファイル (F1〜Fn) 上で
繰り返し処理することとなるので、データ収集効率も高
くなる。さらに、《ギャザー転送》と《複数Ｗギャザー
転送》との２つのモードをファイルの種類によって使い
分けることにより、等値化全体の効率はさらに高くする
ことができる。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように本発明の構成によれ
ば、制御演算装置内の等値化すべき特定なデータがとび
とびに分散していても、分散配置された等値化データを
定義テーブルにより、等値化に必要なデータだけを集め
一括伝送することができるため、等値化伝送の効率を高
めることができ、伝送経路に時間的ゆとりが得られ、デ
ータの等値化が高速に行うことができる。

【００２３】また、データの等値化が効率的に行われる
結果、制御対象に不必要な擾乱を与えることなく、待機
系制御演算装置を稼働系制御演算装置にスムーズに切り
換えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による制御演算装置の制御演算内容に対
応したデータファイル群を説明する説明図

【図２】図１の一実施例における定義テーブルを説明す
るテーブル構成図

【図３】他の実施例におけるデータファイル群を説明す
る説明図

【図４】図３の実施例の定義テーブを説明するテーブル
構成図

【図５】従来技術の制御演算装置が二重化され、冗長化
された二重化制御システムの機能ブロック図

【図６】特定データが纏まったファイルを説明する説明
図

【符号の説明】

1A,1B 制御演算装置 2A,2B 制御部 3A,3B,4A,4B,6A,6B 伝送部 ５ 入出力装置 7A〜7N I/O 部 ８ 制御演算装置間伝送路 9a,9b I/O 伝送路 AD 先頭ファイルの先頭アドレス F1〜Fn データファイル ｃ １ファイルの大きさ ｄ 対象データ位置 ｅ 連続ブロック数 ｎ ファイル数

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】データ伝送路を介して接続される複数の制
   御演算装置によって制御対象を制御する冗長化制御シス
   テムであって、 各制御演算装置は、 制御演算内容に対応し、この制御演算に必要なデータが
   予め定められたファイル位置に格納される複数のデータ
   ファイルと、 少なくとも、この複数のデータファイルの先頭ファイル
   の先頭アドレスと、前記データファイルの大きさと、特
   定データが格納されている相対位置アドレスと、前記デ
   ータファイル数と、よりなる定義テーブルと、を有し、 前記制御演算装置間のデータの等値化を行うときは、 稼働系制御演算装置は、自己の前記定義テーブルによ
   り、制御演算内容の対応するデータファイルから必要な
   特定データを一括収集し、 この一括収集された特定データを待機系制御演算装置に
   伝送し、 待機系制御演算装置は、稼働系制御演算装置から伝送さ
   れてきた特定データを自己の前記定義テーブルにより、
   各データファイルの当該データ格納位置に特定データを
   配分する、 ことを特徴とする制御演算装置のデータ等値化方法。
2. 【請求項２】データ伝送路を介して接続される複数の制
   御演算装置によって制御対象を制御する冗長化制御シス
   テムであって、 各制御演算装置は、 制御演算内容に対応し、この制御演算に必要なデータが
   予め定められたファイル位置に格納される複数のデータ
   ファイルと、 少なくとも、この複数のデータファイルの先頭ファイル
   の先頭アドレスと、前記データファイルの大きさと、特
   定データが格納されている相対位置アドレスと、前記デ
   ータファイル数と、よりなる定義テーブルと、 待機系制御演算装置の対応するデータの等値化を行うと
   き、前記定義テーブルより制御演算内容に対応するデー
   タファイルから必要な特定データを一括収集するデータ
   収集手段と、 前記一括収集された特定データを待機系制御演算装置に
   伝送する伝送手段と、 稼働系制御演算装置から伝送されてきた特定データを前
   記定義テーブルより各データファイルの当該データ格納
   位置に配分するデータ配分手段と、を備える、 ことを特徴とする制御演算装置。