JPH0784603A

JPH0784603A - 制御装置の二重化システム

Info

Publication number: JPH0784603A
Application number: JP5228950A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sakagami; 浩一坂上
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd; Fuji Facom Corp
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd; Fuji Facom Corp
Priority date: 1993-09-14
Filing date: 1993-09-14
Publication date: 1995-03-31

Abstract

(57)【要約】【目的】待機系と稼働系の制御装置の切り替えを行う
場合に制御対象に生じるハンチングを防止する。【構成】外部装置４からの入力データＩＤを切替部３
２から制御装置１にのみ送信し、制御装置１の演算部１
２で、入力データＩＤをもとに制御演算を行い、入力デ
ータＩＤと制御装置１での演算結果Ｑとを制御装置２に
等値化ボード１５を介して送信し、制御装置２では、等
値化ボード１５を介して受信した入力データＩＤをもと
に制御演算を行い、演算結果Ｑを求める。制御装置１で
異常が発生したとき、制御装置１は、受信した入力デー
タＩＤを制御装置２に送信して処理を停止し、制御装置
２では、制御装置１からの入力データＩＤをもとに演算
した演算結果Ｑを入出力装置３に送信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、自動制御シス
テム等で用いられる制御装置の二重化システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の待機冗長方式の制御装置の二重化
システムにおいては、稼働系システムの制御装置である
稼働系制御装置と待機系システムの制御装置である待機
系制御装置とは、それぞれ異なる周期で外部装置からの
入力データを取り込み、取り込んだ入力データをもとに
非同期で演算を行っている。

【０００３】そのため、２台の制御装置の入力データが
異なり、したがって、各制御装置での演算結果が異なっ
てしまい、稼働系制御装置に異常が生じて稼働系システ
ムと待機系システムとを切り替える場合に、制御対象に
ハンチングが生じてしまう。これを防止するために、稼
働系制御装置での演算結果を待機系制御装置に送信し、
待機系制御装置において、稼働系制御装置からの演算結
果と外部装置からの入力データとをもとに演算を行うこ
とが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の制御装置の二重化システムでは、稼働系制御装置で
の演算結果を待機系制御装置に送信し、待機系制御装置
では、稼働系制御装置での演算結果と新たな入力データ
とをもとに演算を行っているが、稼働系制御装置と待機
系制御装置とでは、入力データの取り込みタイミングが
異なるため、入力データに基づき演算した演算結果も異
なってしまい、稼働系システムに異常が発生した場合等
に、稼働系システムから待機系システムに切り替わると
きに、異なる演算結果が送信されることになり、制御装
置の切り替え時に、バンプレスに制御を行うことができ
ず、制御対象でハンチングが生じてしまうという未解決
の課題がある。

【０００５】そこで、この発明は、上記従来の未解決の
課題に着目してなされたものであり、稼働系／待機系の
切り替えを行うときに、バンプレスに制御を行い、制御
対象でのハンチングを防止することのできる制御装置の
二重化システムを提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に関わる制御装置の二重化システムは、機能
構成が同一の２組の制御装置のうち、一方を稼働系制御
装置、他方を待機系制御装置とし、これら制御装置は入
出力装置を介して外部機器との入出力を行う制御装置の
二重化システムにおいて、前記入出力装置は、前記外部
機器と稼働系制御装置との間でデータ授受を行うよう切
り替えを行う切替手段を備え、前記制御装置は他方の制
御装置とデータ授受を行う等値化手段を備え、前記制御
装置は稼働系制御装置として作動するとき、前記入出力
装置からの入力データを前記等値化手段を介して待機系
制御装置に送信することを特徴としている。

【０００７】

【作用】本発明においては、入出力装置に設けた切替手
段によって外部装置とのデータの入出力を稼働系制御装
置とのみ行い、稼働系制御装置では、入出力装置を介し
て外部装置から受信した入力データに基づいて所定の演
算を行い、入出力装置から受信した入力データを等値化
手段によって、待機系制御装置に送信し、待機系制御装
置では、稼働系制御装置から受信した入力データに基づ
いて演算を行う。これにより、稼働系制御装置と待機系
制御装置とは、同一の入力データに基づいて演算を行う
ことになり、同一の演算結果を得ることになり、稼働系
制御装置と待機系制御装置とを切り替える場合でも、切
り替え制御をバンプレスに行うことができる。

【０００８】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、本発明の一実施例を示すブロック図で
ある。図１において、１及び２は、稼働系システム又は
待機系システムとして制御演算を行う、機能構成が同一
の制御装置、３は、これら２台の制御装置と制御対象で
ある外部装置４との入出力の切り替え及びインタフェー
ス制御を行う入出力装置であり、制御装置１及び２は、
一方の制御装置が稼働系制御装置として作動し、他方の
制御装置が待機系制御装置として作動する。

【０００９】制御装置１及び２は、機能構成が同一であ
り、入出力装置３とデータの入出力を行うＩＯ伝送ボー
ドからなるＩ／Ｏ部１１と、制御装置２とのデータの授
受を行う等値化手段としての等値化ボード１５と、Ｉ／
Ｏ部１１又は等値化ボード１５からの入力データをもと
に所定の制御演算処理を行うと共に故障診断処理を行う
演算部１２と、メモリ１３とから構成され、演算部１２
及びメモリ１３はＭＰＵボードで構成されている。

【００１０】Ｉ／Ｏ部１１は、演算部１２と入出力装置
３との間での、インタフェース制御を行い、演算部１２
と入出力装置３との間で授受されるデータを所定のイン
タフェースに変換し、データ授受を行う。演算部１２
は、制御装置が、稼働系システムとして作動する場合に
は、稼働モード、待機系システムとして作動する場合に
は、待機モードで作動し、稼働モードの場合には、入出
力装置３からの入力データＩＤをＩ／Ｏ部１１を介して
受信し、入力データＩＤと、メモリ１３に格納した前回
の演算結果Ｑとに基づいて所定の制御演算処理を行い、
その演算結果Ｑをメモリ１３に格納すると共に演算結果
Ｑを演算結果Ｑ′とし、この演算結果Ｑ′と入力データ
ＩＤとを、等値化ボード１５を介して待機系制御装置に
送信すると共に、随時自己診断等の故障診断処理を行
い、異常発生時には、切替部３２及び待機系制御装置に
異常情報を送信し、待機系制御装置に所定のデータを送
信した後、処理を終了する。

【００１１】一方、演算部１２が待機モードで作動する
場合には、等値化ボード１５から、稼働系制御装置から
の演算結果Ｑ′及び入力データＩＤを入力してメモリ１
３に格納する。また、演算部１２では、故障診断処理と
して随時自己診断を行うと共に、稼働系制御装置からの
演算結果Ｑ′と、自己で演算した演算結果Ｑとを比較
し、これらが同一であるか否かによって稼働系システム
の異常診断を行い、稼働系システムの異常を検出した場
合には、稼働系システム及び切替部３２に異常を通知
し、稼働モードに移行する。なお、故障診断処理では、
稼働系システムの異常検出後は、稼働系制御装置からの
演算結果Ｑ′に基づく異常診断は行わないものとする。

【００１２】入出力装置３は、外部装置４と制御装置
１、又は、制御装置２との間の、入出力インタフェース
の制御を行うＩ／Ｆ制御部３１と、稼働系制御装置と外
部装置４との間でデータ授受を行い、各制御装置の演算
部１２から診断情報を入力し、診断情報に基づいて、外
部装置４との入出力を切り替える切替部３２とから構成
される。

【００１３】Ｉ／Ｆ制御部３１は、デジタル入力信号を
取り扱うボード、アナログ信号をデジタル信号に変換す
るボード、パルス信号をデジタル信号に変換するボード
から構成される入力ボードと、デジタル出力信号を取り
扱うボード、デジタル信号をアナログ信号に変換するボ
ード、デジタル信号をパルス信号に変換するボード等か
ら構成される出力ボードとから構成され、外部装置４か
らのデジタル信号、アナログ信号、パルス信号等の入力
データＩＤを入力ボードにおいて、デジタル信号に変換
して、切替部３２に送信すると共に、デジタル信号で出
力される切替部３２からのデータを、デジタル信号、ア
ナログ信号、パルス信号等の所定の出力データに変換
し、外部装置４に出力する。

【００１４】切替部３２は、Ｉ／Ｆ制御部３１からの入
力データＩＤを稼働系制御装置のＩ／Ｏ部１１に送信す
ると共に、稼働系制御装置のＩ／Ｏ部１１からの演算部
１２での演算結果等の出力データをＩ／Ｆ制御部３１に
送信し、稼働系制御装置が異常であるという異常情報を
受信した場合には、Ｉ／Ｆ制御部３１からの入力データ
ＩＤを稼働系制御装置に出力するのに替えて、待機系制
御装置に出力し、待機系制御装置の出力データをＩ／Ｆ
制御部３１に送信する。ここで、切替部３２は、異常情
報受信時に、各制御装置のＩ／Ｏ部１１と通信を行って
いる場合には、通信終了後切り替えを行うものとする。

【００１５】次に、演算部１２の処理手順を、図２のフ
ローチャートに基づいて説明する。まず、ステップＳ１
において、稼働モードで作動しているか否かを判定し、
稼働モードで作動している場合には、ステップＳ２に移
行し、Ｉ／Ｏ部１１から外部装置４からの入力データＩ
Ｄ（ｎ）を入力してメモリ１３に格納した後ステップＳ
３に移行する。

【００１６】そして、ステップＳ３で、前回の入力デー
タＩＤ（ｎ−１）をもとに求めた演算結果Ｑ（ｎ−１）
をメモリ１３から読み出してＩ／Ｏ部１１に送信し、ス
テップＳ４に移行する。ステップＳ４では、入出力装置
３からの入力データＩＤ（ｎ）と前回の演算結果Ｑ（ｎ
−１）とをもとに所定の制御演算を行い、その演算結果
をＱ（ｎ）として、メモリ１３に格納する。

【００１７】そして、ステップＳ５に移行し、演算結果
Ｑ（ｎ）を演算結果Ｑ′（ｎ）とし、この演算結果Ｑ′
（ｎ）と入力データＩＤ（ｎ）とを等値化ボード１５を
介して、待機系制御装置に送信する。そして、ステップ
Ｓ６において、稼働系制御装置で随時行っている故障診
断、或いは、待機系制御装置からの異常情報等によっ
て、稼働系システムに異常が発生したか否かを判定す
る。ステップＳ６で、異常が発生した場合には、処理を
終了し、異常が発生しない場合には、ステップＳ７に移
行して、制御演算処理を終了するか否かを判定し、処理
を終了しない場合には、ステップＳ２に戻る。

【００１８】一方、ステップＳ１で、稼働モードでない
場合には、ステップＳ１１に移行し、ステップＳ１１
で、稼働系制御装置から、等値化ボード１５を介して入
力データＩＤ（ｎ）及び演算結果Ｑ′（ｎ）を受信して
メモリ１３に格納し、ステップＳ１２に移行する。ステ
ップＳ１２では、入力した入力データＩＤ（ｎ）と、メ
モリ１３に格納した前回の演算結果Ｑ（ｎ−１）とをも
とに所定の演算を行い、その演算結果を演算結果Ｑ
（ｎ）としてメモリ１３に格納し、ステップＳ１３に移
行する。

【００１９】ステップＳ１３では、稼働系制御装置から
受信した演算結果Ｑ′（ｎ）と待機系制御装置での演算
結果Ｑ（ｎ）とが等しいか否か等による稼働系システム
の異常診断の結果、或いは、稼働系システムの自己診断
等による診断の結果等によって、稼働系システムに異常
が発生したか否かを判定し、稼働系システムに異常が発
生した場合には、ステップＳ１４に移行し、稼働モード
に移行して、ステップＳ１に戻る。そして、ステップＳ
１３で、稼働系システムに異常が発生していない場合に
は、ステップＳ１５に移行し、処理を終了するか否かを
判定し、処理を終了しない場合には、ステップＳ１に戻
る。

【００２０】次に上記実施例の動作を図３に示すタイム
チャートに基づいて説明する。今、制御装置１が稼働系
システム、制御装置２が待機系システムとして正常に作
動しているものとする。図３において、外部装置４から
入力されるデータは、Ｉ／Ｆ制御部３１で所定のインタ
フェースに変換され、切替部３２から稼働系システムで
ある制御装置１に、入力データＩＤとして送信される。
制御装置１のＩ／Ｏ部１１では、受信した入力データＩ
Ｄを時点ｔ１の演算部１２のＭＰＵボードのＩＯリフレ
ッシュのタイミングで入力データＩＤ（ｔ１）として演
算部１２内に取り込み、時点ｔ２のタイミングで、前回
入力した入力データＩＤをもとに演算した演算結果Ｑを
入出力装置３を介して外部装置４に送信する。

【００２１】続いて、制御装置１では、時点ｔ３のタイ
ミングで、時点ｔ１で取り込んだ入力データＩＤ（ｔ
１）と、メモリ１３に格納している前回の演算結果Ｑと
をもとに所定の演算を行い、その演算結果Ｑ（ｔ１）を
メモリ１３に格納する。そして、時点ｔ４のタイミング
で、演算を行うもとになった入力データＩＤ（ｔ１）
と、その演算結果Ｑ（ｔ１）を演算結果Ｑ′（ｔ１）と
して、等値化ボード１５を介して制御装置２に送信す
る。

【００２２】そして、時点ｔ５のタイミングで、制御装
置１では、ＭＰＵボードのＩＯリフレッシュを行い、新
たに、外部装置４からの入力データＩＤ（ｔ５）を入出
力装置３から受信する。一方、制御装置２では、時点ｔ
４のタイミングで、等値化ボード１５を介して受信した
制御装置１からの入力データＩＤ（ｔ１）及びその演算
結果Ｑ′（ｔ１）をメモリ１３に格納すると共に、時点
ｔ５のタイミングで、入力データＩＤ（ｔ１）とメモリ
１３に格納した前回の演算結果Ｑとをもとに所定の演算
を行い、演算結果Ｑ（ｔ１）を求め、メモリ１３に格納
する。そして、次の入力データＩＤ及び演算結果Ｑが入
力されるまで、待機する。

【００２３】制御装置１では、時点ｔ６のタイミング
で、演算結果Ｑ（ｔ１）を入出力装置３に送信し、入出
力装置３から外部装置４に送信され、外部装置４の制御
を行う。次いで、制御装置１では、時点ｔ７のタイミン
グで、時点ｔ５で入力した入力データＩＤ（ｔ５）と、
メモリ１３に格納した前回の演算結果Ｑ（ｔ１）とをも
とに所定の制御演算を行い、その演算結果Ｑ（ｔ５）を
演算結果Ｑ′（ｔ５）とし、入力データＩＤ（ｔ５）と
共に、時点ｔ８のタイミングで、制御装置２に送信す
る。そして、制御装置１では、時点ｔ９のタイミング
で、ＭＰＵボードのＩＯリフレッシュを行い、新たに、
外部装置４からの入力データＩＤ（ｔ９）を入出力装置
３から受信する。

【００２４】一方、制御装置２では、時点ｔ８のタイミ
ングで、制御装置１から入力データＩＤ（ｔ５）と演算
結果Ｑ′（ｔ５）とを受信し、時点ｔ９のタイミング
で、入力データＩＤ（ｔ５）と、メモリ１３に格納して
いる前回の演算結果Ｑ（ｔ１）とをもとに所定の制御演
算を行う。このとき、例えば、制御装置２において、故
障診断処理によって、制御装置１からの演算結果Ｑ′
（ｔ５）と制御装置２での演算結果Ｑ（ｔ５）とが異な
ることによって、異常を検出した場合には、制御装置２
は、等値化ボード１５を介して制御装置１に異常情報を
送信すると共に、切替部３２に異常情報を送信し、稼働
モードに移行する。

【００２５】これを受けて、切替部３２では、制御装置
１とデータ通信中でないことを確認し、外部装置４と制
御装置２とで入出力データ授受を行うように切り替えを
行う。一方、制御装置１では、時点ｔ９で入力データＩ
Ｄ（ｔ９）を入力した後、異常情報を制御装置２から受
信するが、そのまま、処理を続けて行い、演算結果Ｑ
（ｔ９）を求め、これを演算結果Ｑ′（ｔ９）とし、入
力データＩＤ（ｔ９）と共に、制御装置２に送信し、処
理を停止する。

【００２６】このとき、制御装置１は、演算結果Ｑ（ｔ
５）を入出力装置３に送信するが、入出力装置３では、
切替部３２によって、外部装置４と制御装置２とでデー
タ授受を行うよう切り替えが行われているので、制御装
置１からの演算結果Ｑ（ｔ５）を、外部装置４に送信し
ない。一方、制御装置２では、時点ｔ１０で異常を検出
して稼働モードに移行した後、時点ｔ１１のタイミング
で、入出力装置３からのデータを受信し、時点ｔ１２の
タイミングでメモリ１３に保持している前回の演算結果
Ｑ（ｔ５）を入出力装置３に送信する。

【００２７】そして、入出力装置３では、制御装置２か
ら出力された演算結果Ｑ（ｔ５）を外部装置４に送信す
る。したがって、時点ｔ５での入力データＩＤ（ｔ５）
に対する演算結果Ｑ（ｔ５）が時点ｔ１２において、外
部装置４に送信され、このとき、制御装置１に異常が発
生したことによって、制御装置２に切り替えが行われて
いるが、制御装置１と制御装置２とは共に、入力データ
ＩＤ（ｔ５）に基づいて演算を行っているので、外部装
置４をバンプレスに制御することができ、外部装置４に
ハンチングが生じることなく、制御を行うことができ
る。

【００２８】また、例えば、図４に示すように、制御装
置１が稼働系システム、制御装置２が待機系システムと
して正常に作動している状態であるものとする。そし
て、制御装置１は、時点ｔ２１のタイミングで、入出力
装置３からの入力データＩＤ（ｔ２１）を読み込み、時
点ｔ２２のタイミングで、前回の入力データをもとに求
めた演算結果Ｑを入出力装置３に送信し、時点ｔ２３の
タイミングで、時点ｔ２１で入力した入力データＩＤ
（ｔ２１）をもとに所定の制御演算を行い、その演算結
果Ｑ（ｔ２１）をメモリ１３に格納した状態であるとす
る。

【００２９】そして、例えば、時点ｔ２４のタイミング
で、制御装置１において自己診断等による故障診断によ
って、異常を検出した場合には、制御装置１では、制御
装置２及び切替部３２に対して異常情報を送信する。こ
れによって、切替部３２では、制御装置１とのデータ通
信中でないことを確認した後、外部装置４と制御装置２
との間で、データ入出力を行うように、切り替えを行
う。

【００３０】そして、制御装置１では、続けて処理を実
行し、時点ｔ２５のタイミングで、入力データＩＤ（ｔ
２１）を、入力データＩＤ（ｔ２１）をもとに求めた演
算結果Ｑ′（ｔ２１）と共に、等値化ボード１５を介し
て制御装置２に送信し、その後、処理を終了する。一
方、制御装置２では、時点ｔ２５のタイミングで、入力
データＩＤ（ｔ２１）と、入力データＩＤ（ｔ２１）を
もとに求めた演算結果Ｑ′（ｔ２１）とを等値化ボード
１５を介して受信し、時点ｔ２６のタイミングで、入力
データＩＤ（ｔ２１）と、メモリ１３に格納している前
回の演算結果Ｑとをもとに所定の制御演算を行って、演
算結果Ｑ（ｔ２１）としてメモリ１３に格納した後、稼
働モードに移行する。そして、時点ｔ２７のタイミング
で、入出力装置３から入力データＩＤ（ｔ２７）を受信
し、時点ｔ２８のタイミングで、メモリ１３に格納した
演算結果Ｑ（ｔ２１）を入出力装置３に送信する。

【００３１】したがって、時点ｔ２４で制御装置１に異
常が発生したことによって、切り替えが行われ、時点ｔ
２８では、制御装置２からの演算結果Ｑ（ｔ２１）が、
外部装置４へ送信されるが、この演算結果Ｑ（ｔ２１）
は、時点ｔ２１での入出力装置３からの入力データＩＤ
（ｔ２１）をもとに演算した演算結果であるため、制御
装置１が正常に作動した場合の演算結果Ｑ（ｔ２１）と
同一データであるため、外部装置４をバンプレスに制御
することができ、稼働系システムと待機系システムとの
切り替わり時でも、外部装置４にハンチングが生じるこ
とを防止することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に関わる制
御装置の二重化システムによれば、入出力装置に設けた
切替手段によって外部機器とのデータの入出力を稼働系
制御装置とのみ行い、稼働系制御装置は、稼働系制御装
置が演算を行ったもとになる入力データを、稼働系制御
装置から等値化手段によって待機系制御装置に送信し、
待機系制御装置は、稼働系制御装置から受信した入力デ
ータをもとに演算を行うことにより、稼働系制御装置と
待機系制御装置とは、同一の入力データをもとに演算を
行うので、その演算結果は同一となり、稼働系と待機系
制御装置との切り替えを行う場合でも、外部装置に対す
る出力データは同一となり、切り替わり時に外部装置に
ハンチングが生じることを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による制御装置の二重化システムの一実
施例を示すブロック図である。

【図２】演算部の制御演算処理の処理手順を示すフロー
チャートである。

【図３】本発明による制御装置の二重化システムの動作
説明に供するタイムチャートである。

【図４】本発明による制御装置の二重化システムの動作
説明に供するタイムチャートである。

【符号の説明】

１、２制御装置３入出力装置４外部装置１５等値化ボード３２切替部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機能構成が同一の２組の制御装置のう
ち、一方を稼働系制御装置、他方を待機系制御装置と
し、これら制御装置は入出力装置を介して外部機器との
入出力を行う制御装置の二重化システムにおいて、前記
入出力装置は、前記外部機器と稼働系制御装置との間で
データ授受を行うよう切り替えを行う切替手段を備え、
前記制御装置は他方の制御装置とデータ授受を行う等値
化手段を備え、前記制御装置は稼働系制御装置として作
動するとき、前記入出力装置からの入力データを前記等
値化手段を介して待機系制御装置に送信することを特徴
とする制御装置の二重化システム。