JPH07319503A - 二重化制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 制御ユニット１・２は、同等の機能を有して
おり、制御ユニット１が運用モードで制御動作を行なっ
ているとき、制御ユニット２が待機モードで待機してい
る。制御ユニット１に異常が生じると、ＣＰＵ１１が、
監視用ステータスレジスタ１２に異常を書き込み、書き
込みの確認後に切替要求を出す。割込コントロールレジ
スタ１４・２４はこれを受けると割り込みを発生し、Ｃ
ＰＵ１１は割り込みにより切替命令を出す。切替命令に
より、切替コントロールレジスタ１３は動作モードを待
機モードに切り替え、切替コントロールレジスタ２３は
動作モードを運用モードに切り替える。これにより、制
御ユニット１が待機モードで動作し、制御ユニット２が
運用モードで動作する。 【効果】 動作モードの切り替えが自動的に行なわれる
ので、本制御システムの信頼性および操作性の向上を図
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、監視制御装置等の制御
システムにおいて、運用系および待機系の二系統の制御
系を採用した二重化制御システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ビルやプラント、高速道路網等の近代化
された施設は、多くの設備機器を有しており、これらの
設備機器を相互に協調して動作させることが上記の施設
を円滑に運営する上で必要になっている。したがって、
特定の場所で全設備機器の動作状況が監視できるととも
に、この特定の場所から全設備機器を制御できることが
望ましく、通常、その監視や制御には、監視制御装置が
使用されるようになっている。

【０００３】上記のような監視制御装置には、ＣＰＵ等
を有して制御の中心となる制御ユニットが故障や電源異
常等によって正常な動作が不能になったとき、システム
の運転を中断させないように、運用系と待機系との二系
統の制御ユニットを備えたものがある。このようなシス
テムでは、運用系の制御ユニットが動作不能になれば、
待機系の制御ユニットを用いてシステムの運転を維持し
ている。

【０００４】従来、運用系と待機系との制御ユニットの
切り替えは、それぞれのユニットに設けられた切替スイ
ッチを操作することにより行なわれていた。具体的に
は、運用系で動作している制御ユニットの切替スイッチ
を待機系側に切り替える一方、待機系で動作している制
御ユニットの切替スイッチを運用系側に切り替えるよう
になっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
に、切替スイッチで制御ユニットの動作状態を切り替え
る構成では、その切り替えが人手により行なわれるう
え、二系統の制御ユニットでそれぞれ切替スイッチの操
作が必要になるため、切り替えを迅速に行なうことがで
きない。すなわち、制御動作を行なっている運用系の制
御ユニットが動作不能な状態になったことが告知され、
それをオペレータが認知してから切り替え操作が行なわ
れることになる。このため、制御ユニットの動作状態の
切り替えが円滑に行なわれず、システムの運転に支障を
来す恐れがあった。

【０００６】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、制御ユニットの動作切り替えを自動化し
て、システムが異常な状態である時間を短縮することを
目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の二重化制御シス
テムは、上記の課題を解決するために、それぞれ主に動
作する運用モードと待機状態となる待機モードとの二つ
の動作モードを切り替えうる二つの制御系が互いに通信
するように接続されており、これらの制御系は、動作モ
ードを設定する動作モード設定手段と、上記両制御系の
異常の有無を監視する異常監視手段と、運用モードでの
動作中に上記異常監視手段により異常が認識されると、
動作モードの切り替えのために上記両制御系に対し割り
込みを行なう割込手段と、上記割込手段による割り込み
が行なわれると上記動作モード設定手段の動作モードを
待機モードに切り替える一方、待機モードに設定されて
いる相手側制御系の上記動作モード設定手段の動作モー
ドを運用モードに切り替えるモード切替手段とを備えて
いることを特徴としている。

【０００８】

【作用】上記の構成では、一方の制御系が運用モードで
動作しているとき、他方の制御系が待機モードで動作し
ている。この状態で、運用モードで動作している制御系
が、何らかの異常の発生により正常な動作が不能になる
と、このことが異常監視手段により認識され、割込手段
により両制御系に対し割り込みが行なわれる。

【０００９】すると、その間に、モード切替手段によ
り、動作モード設定手段に設定される動作モードは、待
機モードに切り替えられる一方、相手側制御系で運用モ
ードに切り替えられる。これにより、異常のため動作不
能となった制御系は待機状態となり、待機状態であった
相手側制御系が運用モードに設定されて制御動作を行な
う。

【００１０】なお、一方の制御系から他方の制御系への
異常の有無の監視、割り込み、動作モードの切り替え
は、両制御系間での通信により行なわれる。

【００１１】このように、上記の構成によれば、異常に
より運用モードで動作中の制御系の正常な動作が不能に
なると、相手側の制御系が自動的に制御動作を行なうよ
うに切り替え動作が行なわれるので、異常時における制
御系の停止時間を短縮することができる。

【００１２】

【実施例】本発明の一実施例について図１および図２に
基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００１３】図１に示すように、本実施例に係る二重化
制御システムは、プログラマブルロジックコントローラ
として構成されているものであり、制御系として二つの
制御ユニット１・２を備えている。制御ユニット１・２
は、同等の機能を有して互いに通信しうるように接続さ
れており、運用モードおよび待機モードにて動作するよ
うになっている。運用モードは、主に制御動作を行なう
動作モードであり、待機モードは運用モードに移行しう
るように待機する動作モードである。

【００１４】制御ユニット１は、ＣＰＵ１１と、監視用
ステータスレジスタ１２と、切替コントロールレジスタ
１３と、割込コントロールレジスタ１４と、ドライババ
ッファ１５・１６とを有している。これらは、同じ基板
上に設けられて１つのモジュールを構成している。制御
ユニット１は、図示はしないが、ＣＰＵ１１と同じ系統
として設けられた他のＣＰＵを有するモジュールも含ん
でいる。

【００１５】ＣＰＵ１１は、制御ユニット１における制
御の中心部をなしており、ＣＰＵ１１の異常、電源異
常、断線異常等の制御ユニット１の動作に支障を来す各
種の異常を認識するようになっている。また、ＣＰＵ１
１は、同じ制御ユニット１内の他のＣＰＵと通信可能に
接続されており、これらのＣＰＵからの異常も認識する
ようになっている。

【００１６】上記のＣＰＵ１１は、制御ユニット１が運
用モードにて動作中、監視用ステータスレジスタ１２に
より制御ユニット１の異常を認識すると割込コントロー
ルレジスタ１４および後述する割込コントロールレジス
タ２４に対し動作モードの切り替えを要求する切替要求
を出力するようになっている。また、ＣＰＵ１１は、切
替要求により割込コントロールレジスタ１４で発生した
割り込みを受けて、切替コントロールレジスタ１３の動
作モードを運用モードから待機モードに切り替える一
方、後述する切替コントロールレジスタ２３の動作モー
ドを待機モードから運用モードに切り替えるようになっ
ており、モード切替手段としての機能を有している。

【００１７】監視用ステータスレジスタ１２は、ＣＰＵ
１１により認識された上記の各種異常毎にビットが書き
替えられるようになっている。具体的には、ＣＰＵ１１
により異常が認識されるとビットが“Ｌ”となり、正常
時にはビットが“Ｈ”となる。このように、監視用ステ
ータスレジスタ１２は、制御ユニット１の異常の有無を
常に表現しており、異常監視手段としての機能を有して
いる。

【００１８】切替コントロールレジスタ１３は、制御ユ
ニット１の動作モードを設定するようになっており、Ｃ
ＰＵ１１または制御ユニット２の後述するＣＰＵ２１に
より動作モードが書き替えられるようになっている。こ
のように、切替コントロールレジスタ１３は、動作モー
ド設定手段としての機能を有している。

【００１９】割込コントロールレジスタ１４は、切替コ
ントロールレジスタ１３における動作モード切り替え動
作を行なうために、ＣＰＵ１１・２１の処理に対する割
り込みを発生するようになっている。すなわち、割込コ
ントロールレジスタ１４は、ＣＰＵ１１またはＣＰＵ２
１から送出された切替要求を割込要求として受けて
“１”が書き込まれることで割り込みを発生するように
なっている。

【００２０】ドライババッファ１５は、ＣＰＵ１１、監
視用ステータスレジスタ１２および切替コントロールレ
ジスタ１３と制御ユニット２との間の通信を中継する部
分である。ドライババッファ１６は、ＣＰＵ１１、切替
コントロールレジスタ１３および割込コントロールレジ
スタ１４と制御ユニット２との間の通信を中継する部分
である。

【００２１】制御ユニット２は、ＣＰＵ２１と、監視用
ステータスレジスタ２２と、切替コントロールレジスタ
２３と、割込コントロールレジスタ２４と、ドライババ
ッファ２５・２６とを有しており、制御ユニット１と同
様な構成となっている。すなわち、制御ユニット２の上
記の各部は、制御ユニット１の対応する各部と同等の機
能を有している。

【００２２】上記のように構成される本二重化制御シス
テムにおいては、制御系の切り替えが次のように行なわ
れる。ここでは、制御ユニット１が運用モードで動作
し、制御ユニット２が待機モードで動作している場合に
ついて述べる。

【００２３】まず、制御ユニット１が運用モードで動作
している状態で制御ユニット１に何らかの異常が発生す
ると、ＣＰＵ１１により監視用ステータスレジスタ１２
に異常の発生したことが（Ａ）で書き込まれる。監視用
ステータスレジスタ１２では、異常の内容毎に発生の有
無が書き込まれる。次いで、ＣＰＵ１１により、監視用
ステータスレジスタ１２・２２の状態が（Ａ）’で読み
取られ、異常が認識される。すると、ＣＰＵ１１から、
割込コントロールレジスタ１４に対し切替要求が（Ｂ）
で送出されるとともに、ドライババッファ１５・２６を
介して割込コントロールレジスタ２４に対し切替要求が
（Ｃ）で送出される。

【００２４】割込コントロールレジスタ１４・２４で
は、切替要求を受けて“１”が書き込まれると、割り込
みを発生させる。割り込みが（Ｂ）’でＣＰＵ１１に受
け入れられると、続いてＣＰＵ１１から、切替コントロ
ールレジスタ１３に対し切替命令が（Ｄ）で送出される
とともに、ドライババッファ１５・２６を介して切替コ
ントロールレジスタ２３に対し切替命令が（Ｅ）で送出
される。これにより、切替コントロールレジスタ１３の
設定が運用モードから待機モードに切り替えられ、切替
コントロールレジスタ２３の設定が待機モードから運用
モードに切り替えられる。

【００２５】割込コントロールレジスタ２４では、切替
要求を受けて“１”が書き込まれると、割り込みを発生
させる。この割り込みは、ＣＰＵ２１により（Ｃ）’で
受け入れられる。

【００２６】この状態で、ＣＰＵ１１により、切替コン
トロールレジスタ１３の設定が確認されるとともに（図
示せず）、切替コントロールレジスタ２３の設定が
（Ｅ）’で確認される。その結果、切替コントロールレ
ジスタ１３の設定が待機モードに切り替えられ、切替コ
ントロールレジスタ２３の設定が運用モードに切り替え
られたことがＣＰＵ１１・２１により確認されると、制
御ユニット１は待機モードに移行し、制御ユニット２は
運用モードに移行する。

【００２７】そして、ＣＰＵ１１・２１により、監視用
ステータスレジスタ１２・２２の状態が確認される。こ
れにより、監視用ステータスレジスタ１２の内容が異常
であり、監視用ステータスレジスタ２２の内容が正常で
あれば、制御ユニット１（ＣＰＵ１１）が待機モードで
動作する一方、制御ユニット２（ＣＰＵ２１）が運用モ
ードで動作する。

【００２８】なお、制御ユニット１が待機モードで動作
し、制御ユニット２が運用モードで動作している場合の
動作モードの切り替えについては、ＣＰＵ２１が動作の
中心となって上記の手順と同様にして行なわれる。

【００２９】続いて、動作モードの切り替えの手順を図
２のフローチャートを参照にして説明する。ここでは、
運用モードで動作中の制御ユニット１または制御ユニッ
ト２を運用系と称し、待機モードで動作中の制御ユニッ
ト１または制御ユニット２を待機系と称する。

【００３０】まず、運用系は、図２の（ａ）に示すよう
に、運用系として動作しながら（Ｓ１）、監視用ステー
タスレジスタ１２・２２における異常の有無を確認し
（Ｓ２）、運用系および待機系に異常があるか否かを判
定する（Ｓ３）。ここで、運用系に異常がなければ、処
理がＳ１に戻ってそのまま運用系として動作し続ける一
方、運用系に異常があれば、さらに待機系に異常がある
か否かを判定する（Ｓ４）。

【００３１】待機系に異常がある場合は、運用系および
待機系の両方に異常があることになるが、実際のシステ
ムにおいては、いずれか一方が必ず正常に動作するよう
に保守管理されているため、運用系は異常が解消されて
いるものとして処理がＳ１に戻り運用系としての動作を
維持する。一方、待機系に異常がなければ、動作モード
の切り替えを行なうために、切替要求を発行する（Ｓ
５）。

【００３２】割込コントロールレジスタ１４または割込
コントロールレジスタ２４がこの切替要求を受信して割
り込みを発生させると（Ｓ６）、ＣＰＵ１１またはＣＰ
Ｕ２１が切替コントロールレジスタ１３・２３に切替命
令を発行し（Ｓ７）、この切替命令により運用系が待機
系に移行する（Ｓ８）。このとき、待機系は、切替命令
により後述するＳ１５の処理で運用系に移行する。する
と、ＣＰＵ１１またはＣＰＵ２１が監視用ステータスレ
ジスタ１２・２２における異常の有無を確認して（Ｓ
９）、運用系に移行した待機系が正常であれば、本運用
系が待機系として動作するようになる（Ｓ１０）。

【００３３】一方、待機系は、図２の（ｂ）に示すよう
に、待機系として動作しながら（Ｓ１１）、監視用ステ
ータスレジスタ１２・２２における異常の有無を確認す
る（Ｓ１２）。そして、割込コントロールレジスタ１４
または割込コントロールレジスタ２４が、上記のＳ５に
おける処理で発行された切替要求を受信する（Ｓ１
３）。この切替要求により割り込みが発生しているとき
に、切替コントロールレジスタ１３または切替コントロ
ールレジスタ２３が、上記のＳ７の処理で発行された切
替命令を受信すると（Ｓ１４）、この切替命令により待
機系が運用系に移行する（Ｓ１５）。すると、ＣＰＵ１
１またはＣＰＵ２１が監視用ステータスレジスタ１２・
２２における異常の有無を確認して（Ｓ１６）、運用系
に移行した本待機系が正常であれば、本待機系が運用系
として動作するようになる（Ｓ１７）。

【００３４】以上述べたように、本実施例に係る二重化
システムでは、運用モードで動作している制御ユニット
１または制御ユニット２が、何からの異常により正常な
動作が不能になると、待機モードで動作している相手側
の制御系が自動的に運用モードに切り替えられるように
なっている。それゆえ、上記のような異常が生じても、
動作モードを手動により切り替える必要がなくなり、迅
速に制御系の動作を切り替えることができる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明の二重化制御シス
テムは、それぞれ主に動作する運用モードと待機状態と
なる待機モードとの二つの動作モードを切り替えうる二
つの制御系が互いに通信するように接続されており、こ
れらの制御系は、動作モードを設定する動作モード設定
手段と、上記両制御系の異常の有無を監視する異常監視
手段と、運用モードでの動作中に上記異常監視手段によ
り異常が認識されると、動作モードの切り替えのために
上記両制御系に対し割り込みを行なう割込手段と、上記
割込手段による割り込みが行なわれると上記動作モード
設定手段の動作モードを待機モードに切り替える一方、
待機モードに設定されている相手側制御系の上記動作モ
ード設定手段の動作モードを運用モードに切り替えるモ
ード切替手段とを備えている構成である。

【００３６】これにより、運用モードで動作している制
御系が何らかの異常により正常な動作が不能になって
も、自動的に、その制御系が待機モードに切り替えられ
る一方、待機モードで動作している相手側の制御系が運
用モードに切り替えられる。それゆえ、上記の異常発生
時に手動により動作モードの切り替えを行なう必要がな
くなる。

【００３７】したがって、本発明の二重化制御システム
を採用すれば、動作モードの切り替え時間を短縮して本
制御システムの信頼性を向上させるとともに、動作モー
ドの切替操作を省いて本制御システムの操作性を向上さ
せることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る二重化制御システムの
構成を示すブロック図である。

【図２】図１の二重化制御システムにおける運用系およ
び待機系の動作モード切り替え動作の手順を示すフロー
チャートである。

【符号の説明】

１・２ 制御ユニット（制御系） １１・２１ ＣＰＵ（モード切替手段） １２・２２ 監視用ステータスレジスタ（異常監視手
段） １３・２３ 切替コントロールレジスタ（動作モード設
定手段） １４・２４ 割込コントロールレジスタ（割込手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｆ 11/20 ３１０ Ｂ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】それぞれ主に動作する運用モードと待機状
   態となる待機モードとの二つの動作モードを切り替えう
   る二つの制御系が互いに通信するように接続されてお
   り、これらの制御系は、 動作モードを設定する動作モード設定手段と、 上記両制御系の異常の有無を監視する異常監視手段と、 運用モードでの動作中に上記異常監視手段により異常が
   認識されると、動作モードの切り替えのために上記両制
   御系に対し割り込みを行なう割込手段と、 上記割込手段による割り込みが行なわれると上記動作モ
   ード設定手段の動作モードを待機モードに切り替える一
   方、待機モードに設定されている相手側制御系の上記動
   作モード設定手段の動作モードを運用モードに切り替え
   るモード切替手段とを備えていることを特徴とする二重
   化制御システム。