JPH0827735B2 - 分散システムにおけるバツクアツプ方式 - Google Patents

分散システムにおけるバツクアツプ方式

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JPH0827735B2
JPH0827735B2 JP62073433A JP7343387A JPH0827735B2 JP H0827735 B2 JPH0827735 B2 JP H0827735B2 JP 62073433 A JP62073433 A JP 62073433A JP 7343387 A JP7343387 A JP 7343387A JP H0827735 B2 JPH0827735 B2 JP H0827735B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、信頼性を要求される原子力発電所,化学プ
ラトン等に適用されるデイジタル分散システムに係り、
特にシステムのバツクアツプを簡単にかつ高信頼で実行
できる分散システムにおけるバツクアツプ方式に関す
る。
〔従来の技術〕
従来の分散システムのバツクアツプ方式は、特開昭55
−146552号公報に記載されているように、操作部及び処
理部からなるコントローラと、該コントローラにより操
作される操作端とが一対となり、これらが複数設けられ
て分散システムが構成されており、かつそれらコントロ
ーラのそれぞれにシステムバスを介して上位計算機を接
続し、下位のコントローラ故障時はこの上位計算機がそ
のコントローラの処理を代行し、各コントローラの出力
側に設けられたアナログメモリを介して操作端を直接制
御する方式となつている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
今後分散システムはデジタル化され、計測・制御等を
担うコントローラ部をリモートターミナルユニツト等の
入出力部と分離し、両者をシステムバスにより伝送にて
結合する方式が主流となる。
コントローラ部と入出力部が一体となつた構成要素を
複数含む従来のデイジタル分散システムにおいて、上位
計算機による下位コントローラの故障をバツクアツプす
るn(任意の数):1バツクアツプ方式では、コントロー
ラの台数が多い大規模システムの場合上位計算機の処理
内容・記憶内容が膨大となり、ハード的にもソフト的に
も高価になる。また上記従来のデジタル分散システムに
n:k(1≦k≦n)バツクアツプ方式を拡大適用する
と、上位計算機の部分がシステム構成上のコモンモード
(系全体に故障が波及するモード)になるという難点が
ある。
また、一般的に、疎結合された同質な構成要素からな
るシステム(ホモジニアスなシステム)の方が拡張性に
富むという利点がある。
一方、上位計算機に下位コントローラの処理内容をあ
らかじめ格納しておき、下記のコントローラ故障時にそ
のコントローラの処理内容を上位計算機が予備コントロ
ーラへダウンロードし、その予備コントローラが故障し
たコントローラの運転をバツクアツプ方式もあるが、こ
の方式では、ダウンロード時間がかかり、秒のオーダで
周期制御を行うダイレクトデジタルコントローラ(DD
C)には利用できないという欠点がある。
本発明の目的は、故障時のバツクアツプを簡単な構成
で容易にかつ迅速に実行できる分散システムにおけるバ
ツクアツプ方式を提供するにある。
〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するためには、バツクアツプシステム
を導入することにより分散の思想がくずれないこと、ま
た、各コントローラの処理性能,要求される処理能力に
大きな変化を与えないことが必要条件である。
本発明は、通常使用されるn個のデイジタルコントロ
ーラに対してk個の同等なデイジタルコントローラを設
け、n+k個の各コントローラにバツクアツプ時に必要
とされる他コントローラの処理内容を最小限あらかじめ
格納し、伝送データ又は外部接点信号により得られる他
コントローラの故障情報により、健全な各コントローラ
がその処理プログラム選択器により自己の出力する処理
内容を選択,シフトするようにしたものである。
すなわち、本発明は、システムバスに接続されたリモ
ートターミナルユニツトと、リモートターミナルユニツ
トを介して操作端を制御するシステムバスに接続され、
それぞれ異つた処理内容をもつn個(任意の整数)のデ
イジタルコントローラと、これらn個のデイジタルコン
トローラに対してk個(1≦k≦n)のバツクアツプ用
デイジタルコントローラとを有する分散システムバツク
アツプ方式であつて、n+k個の各コントローラに対し
てシステム正常時には他の複数のコントローラによつて
それぞれ処理されるところの処理内容をあらかじめ格納
させておき、かつ他のコントローラ故障情報を検知した
時、で他系の故障情報とコントローラの番号情報とを基
に最適なバツクアツプ時の処理内容を選択・設定する処
理プログラム選択器を設けてなることを特徴とするもの
である。
〔作用〕
バツクアツプ用コントローラに格納する処理内容を複
数個分のコントローラの処理内容に限定することでn
(任意の整数):k(1≦k≦n)バツクアツプが可能と
なるためバツクアツプ用処理内容が少量ですみ、したが
つて用いるコントローラは全て同一機種の安価のもの
(ワンループコントローラなど)が使用可能である。
ホモジニアスなシステム構成のため、コモンモードは
なく、システム拡張性に富む。
また、n:kバツクアツプ時にもシステム分散性が確保
される。
同コントローラにあらかじめ格納された複数の処理内
容の間での出力選択となるため、上位計算機から下位の
バツクアツプ用コントローラへのダウンロードを行う際
の時間遅れがなく、迅速な故障対応が可能となる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第2図乃至第5図は本発明の第1実施例を示す図で、
第2図は同実施例のブロツク図、第3図は伝送データの
フオーマツトを説明するための図、第4図は同実施例の
運転パターンの説明図、第5図は同実施例に用いられる
プログラム選択器を示す回路図である。
第2図に示す実施例は、n=5台のコントロールユニ
ツト6に対しk=1台のバツクアツプコントロールユニ
ツト5を設けたものである。
第2図に示す実施例において、1はシステムバス、2
は制御演算機部、3はプラントインタフエース部、4は
バスインタフエース部、5はバツクアツプコントロール
ユニツト、6はコントロールユニツト、7はリモートタ
ーミナルユニツト、8は処理プログラム、9は処理プロ
グラム選択器、10はプラント対象物である。各コントロ
ールユニツト5,6は、システムバス1とのインターフエ
ース4と、処理プログラム8と、及び処理プログラム選
択器9とを含んで構成されている。常時は、各コントロ
ールユニツト(CU1,CU2,CU3,CU4,CU5)5は、処理P
1,P2,P3,P4,P5を実行し、処理し出力されている。
処理結果及び処理に必要されるプラント情報は、第3図
に示す伝送データ11の形式にされて、システムバス1,プ
ラントインタフエース部3のリモートターミナルユニツ
ト7を介してプラント10との間で授受される。伝送デー
タ11は、第3図に示すように、アドレス情報(ADDR)1
2,コントロール情報(CTL)13,データ(DATA)14から構
成されている。各コントローラCUi(1≦i≦5)6に
は、処理プログラムPi,Pi+1を格納しておき、常時は、
上記の如くPiの処理結果が出力される。なお、P0は何も
しないことを示す処理と定義する。
いま、CUi(1≦i≦5)6のいずれかが故障する
と、詳細には後述するが、第3図の伝送情報11及び第5
図に示す処理プログラム選択器9により第4図に示すバ
ツクアツプ時の運転パターン15が可能となる。
第4図の制御代替パターン15において仮りに故障ユニ
ツトがCU1の場合(異常パターンI)、バツクアツプコ
ントロールユニツト5がP0→P1へ選択シフトされるが、
CU2,CU3,CU4,CU5より出力される処理は不変であり、
また故障ユニツトがCU2の場合(異常パターンII)、CU1
より出力される処理がP1→P2へ、バツクアツプコントロ
ールユニツト5についてはP0→P1へ選択・シフトされ、
CU3,CU4,CU5より出力される処理は不変である。他の
コントロールユニツトCUiが故障した時もj>iのコン
トロールユニツトCUjの出力する処理は不変であるj<
iのコントロールユニツトCUjより出力される処理がPj
→Pj+1へ選択シフトされる。
この制御代替のパターン15を可能とするために、伝送
データ11を用いる処理プログラム選択器9が必要であ
る。伝送データ11は送信コントローラのIDナンバを含む
アドレス情報12,送信コントローラの故障情報を含むコ
ントロール情報13、及び一般データを含むデータ部14を
構成要素に持つ、一方、処理プログラム選択器9は、比
較器17,アンドゲート16,処理プログラム選択ゲート20を
含んで構成されている。また、18は処理(Pi),19は処
理(Pi+1)である。まず、伝送データ11のアドレス情報
12により比較器17は自己コントローラのIDナンバと送信
側コントローラのIDナンバを比較する。いま仮にIDナン
バをCUiのiと定義し、送信側コントローラが故障時にC
TL=“1",正常時CTL=“0"と定義し、比較器17をA1端子
入力値>A2端子入力値の時に、そのD1端子に“1"を設定
するものと定義すると、比較器17の出力D1は送信側コン
トロールユニツトCUj,自己コントロールユニツトCUi
全ての組み合わせの内、j>iの時に限り“1"となる。
したがつて、この時送信側コントロールユニツトが異常
であればCTL=“1"となり、ANDゲート16の出力に“1"が
設定される。処理プログラム選択ゲート20を、S=“1"
の時C=A2,S=“0"の時C=A1の2値選択器として構成
すると、自己コントローラの処理内容の内、S=“1"の
時は処理(Pi+1)19が、S=“0"の時は処理(Pi)18の
処理結果がバスインタフエース4を介してシステムバス
1へ出力される。
上記処理プログラム選択器9は、各コントローラCUi
に対し共通のロジツクであり、分散システムの構成要素
(コントローラ)の対称性が確保される。
なお、第5図におけるCTL情報13,ADDR情報12は、他コ
ントローラの故障を検出するリレー回路による外部接点
信号としても容易に提供できる。
第6図及び第7図は本発明の他の実施例であり、コン
トロールユニツト6がn=5,バツクアツプコントロール
ユニツト5がk=2の場合の実施例を示している。
第6図において、第2図の実施例と異なるところは、
n=5,k=2のユニツトであるほか、バスコントローラ2
3を設けた点である。
第7図において、カウンタ22は同時に故障しているコ
ントローラの個数をカウントする。ただし、このカウン
ト対象となるコントローラは、ANDゲート16の出力がカ
ウンタ22の入力となるためCUj(j<i,iは自己コントロ
ーラのIDナンバ)なるコントローラに限られる。カウン
タ22の2ビツト出力を処理プログラム選択ゲート20へ入
力する。この処理プログラム選択ゲート20をマルチプレ
クサ(MUX)により実現すれば、カウンタ22の出力
(D0,D1)が「0」「1」「2」と更新されるにつれ、
出力データ21にはPi,Pi+1,Pi+2の処理結果が選択的に
出力される。
第7図に示した処理プログラム選択器9の実施例を用
いることにより、第6図において、CU2がまず故障した
時のP1,P2,P3,P4,P5の担当コントローラは(CU0,C
U1,CU3,CU4,CU5)となり、さらにこれに加えてCU4
故障すると運転を担うコントローラは(CU_1〔P1〕,CU
0〔P2〕,CU1〔P3〕CU3〔P4〕,CU5〔P5〕となり、各処
理が1台の個別のコントローラにより出力されるという
分散性が確保されつつ、最大2個までのコントローラ故
障に対するバツクアツプ運転が可能となる。
以上の考え方をn:kの形で一般化して示したシステム
構成図が第1図である。第1図において、バツクアツプ
コントロールユニツト5をk(1≦k≦n)台用意し、
コントロールユニツト6をn(任意の整数)台用意した
ものである。
処理プログラムの切換のタイミングについては種々の
方法が考えられる。第6図の実施例に示すバスコントロ
ーラ23が、各ノードの送信順序をCU1,CU2,…CU7,RTU
1の様に規定しているとすれば、バスコントローラ23が
コントロールユニツト5又は6の異常を伝送データ11に
より検出した時、CU1から送信をやり直す方式が一例と
して挙げられる。各コントロールユニツト5又は6へは
伝送データ11が即に伝わつているため、処理プログラム
選択器9の動作によりバツクアツプ時の処理プログラム
の分担に従い、リモートターミナルユニツト7へ出力信
号が伝送される。
第8図及び第9図にコントロールユニツト5をn=12
台,バツクアツプコントロールユニツト6をk=4台の
時の実施例を示す。上記実施例と同様に最大4個のコン
トローラ同時故障に対し、処理担当コントローラをシフ
トすることにより制御続行可能であることが分かる。
第8図及び第9図を実現するには第7図のロジツクを
拡大することで伝応できPi,Pi+1,Pi+2,Pi+3,Pi+4
5つの処理から1つの処理を選択するマルチプレクサ
(MUX)により実現可能である。このロジツクでは、自
分のIDナンバ、すなわちCUiにとつてのiより大きなID
ナンバを持つたCUが故障した場合にCUiの処理内容がシ
フトされる。第9図に従いこのシフトのメカニズムを説
明する。システムが正常に稼動している時は、処理P1
P12はCU1〜CU12により実行される。いま、CU4が故障す
ると、“4"が自分のIDナンバーよりも大きいコントロー
ラ、すなわちCU_3〜CU3の処理がシフトされ、CU4の故障
前はCU1〜CU4により実行されていた処理P1〜P4がCU0〜C
U3により実行されるようになる。CU4に続いて、CU6,CU
_3,CU3が故障(同時故障)しても、同様のシフトが行
なわれ、n=12,k=4のシステムが同時4台のマイクロ
コントローラの故障に耐えられるシステムであることが
分かる。
本実施例によれば、デイジタル分散システムにおける
バツクアツプを、上位計算機にバツクアツプ時の情報を
集中的に格納することなく、安価に実現できる。バツク
アツプコントローラとしてはワンループコントローラ程
度の安価な機種を100台用いている分散システムであれ
ば、同機種を2〜3台用意すればよい。膨大な処理量,
記憶容量を必要とする上位計算機は不要である。
また、本システムは、同質な構成要素(コントロー
ラ)よりなるホモジニアスなシステムのため、システム
的な拡張が極めて容易である。例えば、第2図にて、コ
ントローラを一代追加する場合、このコントローラをシ
ステムバス1に接続し、CU5と新規CU6に新規処理プログ
ラムP6をロードするだけで良い。
また、第1図等のシステム構成図より明らかな様に、
n:kのバツクアツプ運転時にも、システムの分散性が確
保される。
故障時対応の処理出力の切換については、バツクアツ
プ用の処理内容が前もつて各コントローラに格納されて
いるため、計算機間のローデング作業が不要であり、迅
速である。
従来システムで問題となつた故障時の切換用の繁雑な
ハードインタロツクは、コントローラ部が入出力部と分
離されて両者がシステムバスにて結合される将来的なデ
イジタル分散システムを念頭に置いているため本発明に
は不要である。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明は、安価で、故障時の対応
が迅速で、かつ本質的にホモジニアスなシンプルなバツ
クアツプ方式とすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る一般的なn:kバツクアツプ時のシ
ステム構成を示すブロツク図、第2図は第1図において
n=5,k=1とした場合の実施例を示すシステム構成
図、第3図は同実施例の各コントローラの稼動状況を伝
送するメツセージのフオーマツトを示す図、第4図は同
実施例でバツクアツプが必要になつた場合の運転パター
ンを示す説明図、第5図は同実施例のバツクアツプ時の
処理を可能とする処理プログラム選択器を示す回路図、
第6図は第1図においてn=5,k=2としたときの実施
例を示すシステム構成図、第7図は第6図の実施例で用
いる処理プログラム選択器を示す回路図、第8図及び第
9図は第1図においてn=12,k=4とした時の例を説明
するために示す説明図である。 1…システムバス、5…バツクアツプコントロールユニ
ツト、6…コントロールユニツト、7…リモートターミ
ナルユニツト、8…処理プログラム、9…処理プログラ
ム選択器、11…故障情報伝送データ、12…アドレス情
報、13…コントロール情報、15…バツクアツプ時運転パ
ターン、16…ANDゲート、17…比較器、20…処理プログ
ラム選択ゲート。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】システムバスに接続されたリモートターミ
    ナルユニットと、リモートターミナルユニットを介して
    操作端を制御するシステムバスに接続され、それぞれ異
    った処理内容をもつn(任意の整数)個のディジタルコ
    ントローラと、これらn個のディジタルコントローラに
    対してk(1≦k≦n)個のバックアップ用ディジタル
    コントローラとを有する分散システムバックアップ方式
    であって、n+k個の各コントローラに対してシステム
    正常時には他の複数のコントローラによってそれぞれ処
    理されるところの処理内容をあらかじめ格納させてお
    き、かつ他のコントローラ故障情報を検知した時、コン
    トローラ内で他系の故障情報とコントローラの番号情報
    とを基に最適なバックアップ時の処理内容を選択設定す
    る処理プログラム選択器を設けると共に、該処理プログ
    ラム選択器は、n個のコントローラをCU1,CU2,…CUn
    とし、k個のバックアップ用コントローラをCU-k,…,
    CU0とし、システム正常時にコントローラCUi(1≦i≦
    n)にて処理される処理内容をPiとした時、各コントロ
    ーラに格納する処理数を最大k+1個とすることによ
    り、k個以内のコントローラの故障時には、P1,…,Pn
    の処理内容を出力するn個の健全なコントローラを再設
    定するように構成したことを特徴とする分散システムに
    おけるバックアップ方式。
  2. 【請求項2】前記各処理プログラム選択器は、前記n個
    のコントローラCUiのいずれかが故障した場合において
    j>iの関係にあるコントローラCUjの出力する処理内
    容を不変とし、j<iの関係にあるコントローラCUj
    出力する処理内容をPj→Pj+1に選択シフトすることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項に記載の分散システムに
    おけるバックアップ方式。
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