JPH113234A - 異制御周期プロセスにおけるデータ通信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 演算周期の異なる複数の制御周期タスクにお
いて、演算周期の長いより遅い制御周期タスクにおいて
もロジック演算を行う際のデータの一貫性を保持すると
共に演算周期の短いより速い制御周期タスクの演算周期
がより遅い制御周期タスクの演算周期に影響されないよ
うにする。 【解決手段】 低速制御周期タスクＣの今回値テーブル
３−１に高速制御周期タスクＡの前回値テーブル１−２
からデータをコピーする際には、高速制御周期タスクＡ
の前回値テーブル１−２の今回値テーブル１−１に対す
る排他制御を行い、高速制御周期タスクＡの今回値テー
ブル１−１のデータを高速制御周期タスクＡの前回値テ
ーブル１−２にコピーする際には、高速制御周期タスク
Ａの前回値テーブル１−２の低速制御周期タスクＣの今
回値テーブル３−１に対する排他制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、異制御周期プロセ
スにおけるデータ通信方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ガスタービンにおいては、ソフ
トウエアを内蔵したコンピュータにより種々のロジック
演算を行ってタービン回転数、ガス温度、出力等種々の
技術要素の制御が行われており、又ある技術要素を制御
する場合に、他の技術要素の制御の際に演算して得られ
たデータを利用することがある。

【０００３】而して、この場合、各技術要素の制御のた
め１周期当りの演算時間（プロセス制御周期すなわち演
算周期）が同じなら特に問題はないが、各技術要素のプ
ロセス制御周期が異なる場合は制御に不都合が生じる虞
れがある。

【０００４】すなわち、例えば１周期当りの演算時間が
２００ｍｓ程度の低速制御周期タスク（タスクはプロセ
スと同義語）が１周期当りの演算時間が１０ｍｓ程度の
高速制御周期タスクにアクセスすることによりデータを
得てロジック演算を行うような場合には、低速制御周期
タスクが１周期の演算を行っている間に高速制御周期タ
スクでは何周期もの演算が行われ、このため高速制御周
期タスクで得られるデータが低速制御周期タスクの１周
期の間に変化し、その結果高速制御周期タスクから低速
制御周期タスクへ与えられるデータの一貫性が保持され
なくなる虞れがある。

【０００５】そこで、異なる制御周期タスク間において
もデータの一貫性を保持した演算、制御を行うために、
従来からいわゆる排他制御が行われている。ここで、排
他制御とは、複数の制御プロセスにおいて、互がある領
域にアクセスしようとしているときに一方がある領域に
アクセスしている場合には他方が当該領域にアクセスで
きないように制御することをいう。

【０００６】排他制御を行う従来の異制御周期プロセス
におけるデータ通信方法の一例は図３、４に示されてお
り、図中、Ａはテーブル１を内蔵した高速制御周期タス
ク、Ｂはテーブル２を内蔵した中速制御周期タスク、Ｃ
はテーブル３を内蔵した低速制御周期タスクである。

【０００７】而して、例えば高速制御周期タスクＡの１
周期当りの演算に要する時間（演算周期）Ｔ_Hは約１０
ｍｓ、中速制御周期タスクＢの１周期当りの演算に要す
る時間（演算周期）Ｔ_Mは約２０ｍｓ、低速制御周期タ
スクＣの１周期当りの演算に要する時間（演算周期）Ｔ
_Lは約２００ｍｓである。

【０００８】又高速制御周期タスクＡのテーブル１は中
速制御周期タスクＢ及び低速制御周期タスクＣのテーブ
ル２，３へ、中速制御周期タスクＢのテーブル２は低速
制御周期タスクＣ及び高速制御周期タスクＡのテーブル
３，１へ、低速制御周期タスクＣのテーブル３は高速制
御周期タスクＡ及び中速制御周期タスクＢのテーブル
１，２へ夫々アクセスし得るようになっており、図３の
ライン５，６に示すように、中速、低速制御周期タスク
Ｂ，Ｃのテーブル２，３に記憶されたデータは高速制御
周期タスクＡのテーブル１へ、図３のライン７，８に示
すように、低速、高速制御周期タスクＣ，Ａのテーブル
３，１に記憶されたデータは中速制御周期タスクＢのテ
ーブルへ、図３のライン９，１０に示すように、高速、
中速制御周期タスクＡ，Ｂのテーブル１，２に記憶され
たデータは低速制御周期タスクＣのテーブル３へ夫々コ
ピーし得るようになっている。

【０００９】図３に示す高速、中速、低速といった演算
周期の異なる各制御周期タスクＡ，Ｂ，Ｃでは、１周期
の演算の開始と共に各自制御周期タスクＡ，Ｂ，Ｃのテ
ーブル１，２，３は他制御周期タスクＢ，Ｃ、Ｃ，Ａ、
Ａ，Ｂのテーブル２，３、３，１、１，２へアクセスし
て各他制御周期タスクＢ，Ｃ、Ｃ，Ａ、Ａ，Ｂのテーブ
ル２，３、３，１、１，２中のデータを自制御周期タス
クＡ，Ｂ，Ｃのテーブル１，２，３へデータとしてコピ
ーし、該データを用いてロジック演算を行い、ロジック
演算の終了により１周期の演算が終了する（図４参
照）。

【００１０】例えば低速制御周期タスクＣが高速制御周
期タスクＡのテーブル１にアクセスしてテーブル１から
テーブル３へデータをコピーし、低速制御周期タスクＣ
でロジック演算を行う場合、高速制御周期タスクＡの演
算周期Ｔ_Hは１０ｍｓであり、低速制御周期タスクＣの
演算周期Ｔ_Lは２００ｍｓであるため、排他制御を行わ
ない場合には低速制御周期タスクＣの１周期の演算の間
に高速制御周期タスクＡのテーブル１が１０ｍｓごとに
新しいデータに書き換えられ、従って低速制御周期タス
クＣの１周期の演算の間にデータの一貫性が保てず具合
が悪い。

【００１１】そこで低速制御周期タスクＣの演算周期Ｔ
_L＝２００ｍｓの間、高速制御周期タスクＡのテーブル
１からのデータの一貫性を保つために排他制御が行われ
る。すなわち、低速制御周期タスクＣで、１周期の演算
が行われている間は、高速制御周期タスクＡのテーブル
１から送信されるデータを、低速制御周期タスクＣの１
周期の演算開始時のデータとなるよう、高速制御周期タ
スクＡのテーブル１を排他制御によりロックする。

【００１２】このため、低速制御周期タスクＣの１周期
のロジック演算中は、高速制御周期タスクＡのテーブル
１から送信されるデータの一貫性を保持することができ
る。

【００１３】又、低速制御周期タスクＣでの１周期の演
算が終了したら、高速制御周期タスクＡのテーブル１は
アンロックされ、次の１周期の演算が上述と同様にして
行われる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高速制
御周期タスクＡのテーブル１がロックされている間は、
テーブル１のデータを新しいデータに換えることができ
ないため、結局高速制御周期タスクＡにおいては、高速
での作動が不可能となる。

【００１５】このような現象は、低速制御周期タスクＣ
が高速制御周期タスクＡのテーブル１からデータをコピ
ーするときだけではなく、低速制御周期タスクＣが中速
制御周期タスクＢのテーブル２からデータをコピーする
場合や中速制御周期タスクＢが高速制御周期タスクＡの
テーブル１からデータをコピーする場合にも発生し、速
い周期の制御周期タスクの演算周期は、遅い周期の制御
周期タスクの演算周期の影響を受けることになる。

【００１６】ただし、高速制御周期タスクＡが中速制御
周期タスクＢや低速制御周期タスクＣのテーブル２，３
からデータをコピーする場合や、中速制御周期タスクＢ
が低速制御周期タスクＣのテーブル３からデータをコピ
ーするような場合は、速い周期の制御タスクの１周期当
りの演算時間が遅い周期の制御タスクの１周期当りの演
算時間に影響を受けることはない。

【００１７】本発明は、上述の実情に鑑みなしたもの
で、その目的は次の通りである。

【００１８】すなわち、異なる演算周期を有する複数の
制御周期タスクにおいてロジック演算を行っている間
は、 ｉ）所定の演算周期の制御周期タスクにコピーされる、
当該制御周期タスクよりも演算周期が短い高速の制御周
期タスクからのデータの一貫性を保持するようにする。 ｉｉ）所定の制御周期タスクの当該演算周期が、当該制
御周期タスクよりも演算周期の長い低速の制御周期タス
クの演算周期により影響を受けないようにする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、演算周期の異
なる複数の制御周期タスクを備え、各制御周期タスク
は、夫々今回の演算で得られたデータを取込む今回値テ
ーブルと今回値テーブルからのデータをコピーする前回
値テーブルを備え、所定の制御周期タスクの前回値テー
ブルから別の制御周期タスクの今回値テーブルへデータ
をコピーし得るようにした異制御周期プロセスにおい
て、少くとも所定の制御周期タスクの前回値テーブルか
ら該所定の制御タスクの演算周期よりも演算周期の長い
別の制御タスクの今回値テーブルへデータをコピーする
場合には、前記所定の制御タスクの今回値テーブルから
前記所定の制御タスクの前回値テーブルにデータが送信
されないよう、前記所定の制御タスクの前回値テーブル
を排他制御するものである。

【００２０】又、本発明は、所定の制御周期タスクの今
回値テーブルから該所定の制御周期タスクの前回値テー
ブルへデータをコピーする際には、少くとも前記所定の
制御周期タスクの前回値テーブルから該所定の制御周期
タスクよりも演算周期の長い別の制御タスクの今回値テ
ーブルにデータが送信されないよう、前記所定の制御タ
スクの前回値テーブルを排他制御するものである。

【００２１】本発明においては、所定の演算周期の制御
タスクが、該制御周期タスクよりも演算周期が短くより
高速の制御周期タスクからデータをコピーして演算を行
う場合にも、データの一貫性を保持することができる。

【００２２】又、所定の制御周期タスクの演算周期が、
当該所定の制御周期タスクよりも演算周期の長い低速の
制御周期タスクの演算周期により影響を受けることがな
く、従って速い制御周期の動作が妨げられず、迅速な演
算処理を行うことができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図
１、２を参照しつつ説明する。

【００２４】図１中、Ａは今回値テーブル１−１とデー
タ転送用の前回値テーブル１−２を内蔵した演算周期Ｔ
_Hが数１０ｍｓの高速制御周期タスク、Ｂは今回値テー
ブル２−１とデータ転送用の前回値テーブル２−２を内
蔵した演算周期Ｔ_Mが約２０ｍｓの中速制御周期タス
ク、Ｃは今回値テーブル３−１とデータ転送用の前回値
テーブル３−２を内蔵した演算周期Ｔ_Lが約２００ｍｓ
の低速制御周期タスクである。

【００２５】而して、前回値テーブル１−２，２−２，
３−２は自制御周期タスクの１周期のロジック演算終了
時に自制御周期タスクＡ，Ｂ，Ｃの今回値テーブル１−
１，２−１，３−１から一度に全てのデータをコピーし
得るようになっている。

【００２６】又高速制御周期タスクＡは、中速制御周期
タスクＢ及び低速制御周期タスクＣの前回値テーブル２
−２，３−２へ、中速制御周期タスクＢは低速制御周期
タスクＣ及び高速制御周期タスクＡの前回値テーブル３
−２，１−２へ、低速制御周期タスクＣは高速制御周期
タスクＡ及び中速制御周期タスクＢの前回値テーブル１
−２，２−２へ夫々アクセスし得るようになっており、
図１のライン１１，１２に示すように、中速、低速制御
周期タスクＢ，Ｃの前回値テーブル２−２，３−２に記
憶されたデータは、高速制御周期タスクＡの今回値テー
ブル１−１へ、図１のライン１３，１４に示すように、
低速、高速制御周期タスクＣ，Ａの前回値テーブル３−
２，１−２に記憶されたデータは、中速制御周期タスク
Ｂの今回値テーブル２−１へ、図１のライン１５，１６
に示すように、高速、中速制御周期タスクＡ，Ｂの前回
値テーブル１−２，２−２に記憶されたデータは、低速
制御周期タスクＣの今回値テーブル３−１へ、夫々コピ
ーし得るようになっている。

【００２７】又、自制御周期タスクＡ，Ｂ，Ｃの今回値
テーブル１−１，２−１，３−１から自制御周期タスク
Ａ，Ｂ，Ｃの前回値テーブル１−２，２−２，３−２へ
データをコピーする際に自制御周期タスクＡ，Ｂ，Ｃの
前回値テーブル１−２，２−２，３−２から他制御周期
タスクＢ，Ｃ，Ａの今回値テーブル２−１，３−１、３
−１，１−１、１−１，１−２へデータがコピーされな
いよう、前回値テーブル１−２，２−２，３−２を排他
制御し得るようになっている。

【００２８】更に、自制御周期タスクＡ，Ｂ，Ｃの今回
値テーブル１−１，２−１，３−１へ他制御周期タスク
Ｂ，Ｃ，Ａの前回値テーブル２−２，３−２、３−２，
１−２、１−２，２−２からデータをコピーする際に
は、他制御周期タスクＢ，Ｃ，Ａの今回値テーブル２−
１，３−１，１−１から他制御周期タスクＢ，Ｃ，Ａの
前回値テーブル２−２，３−２，１−２へデータがコピ
ーされないよう、前回値テーブル２−２，３−２，１−
２を排他制御し得るようになっている。

【００２９】次に本発明の実施の形態の作動を図２をも
参照しつつ説明する。

【００３０】高速、中速、低速といった夫々演算周期の
異なる各制御周期タスクＡ，Ｂ，Ｃでは、１周期の演算
の開始と共に各自制御周期タスクＡ，Ｂ，Ｃは他制御周
期タスクＢ，Ｃ、Ｃ，Ａ、Ａ，Ｂの前回値テーブル２−
２，３−２、３−２，１−２、１−２，２−２にアクセ
スして各制御周期タスクＢ，Ｃ、Ｃ，Ａ、Ａ，Ｂの前回
値テーブル２−２，３−２、３−２，１−２、１−２，
２−２のデータを自制御周期タスクＡ，Ｂ，Ｃの今回値
テーブル１−１，２−１，３−１へコピーし、各自制御
周期タスクＡ，Ｂ，Ｃはコピーしたデータを用いてロジ
ック演算を行い、完結された演算結果は今回値テーブル
１−１，２−１，３−１へ取込まれ、今回値テーブル１
−１，２−１，３−１へ取込まれたデータは、タイミン
グを見計って前回値テーブル１−２，２−２，３−２へ
コピーされる。

【００３１】而して、上述の作動に際しては、他制御周
期タスクの前回値テーブルのデータを自制御周期タスク
の今回値テーブルにコピーする段階（図２のＳ１）及び
ロジック演算の段階（図２のＳ２）が終了して自制御周
期タスクの今回値テーブルから前回値テーブルへデータ
をコピーする段階（図２のＳ３）において各制御周期タ
スクの前回値テーブルに対し排他制御が行われる。

【００３２】すなわち、他制御周期タスクの前回値テー
ブルのデータを他制御周期タスクとは異なる自制御周期
タスクの今回値テーブルへコピーする際は、当該他制御
周期タスクの今回値テーブルから当該他制御周期タスク
の前回値テーブルへデータがコピーされないよう、他制
御周期タスクの前回値テーブルが、排他制御される。

【００３３】このため、他制御周期タスクの前回値テー
ブルから他制御周期タスクとは異なる自制御周期タスク
の今回値テーブルへコピーされるデータは、他制御周期
タスクの今回値テーブルから当該他制御周期タスクの前
回値テーブルへコピーされるデータの影響を受けること
がなく、従って、自制御周期タスクの演算周期が他制御
周期タスクの演算周期よりも遅い低速の制御タスクにお
いても、他制御周期タスクの前回値テーブルから自制御
周期タスクの今回値テーブルへコピーされるデータの一
貫性が保持される。

【００３４】又、自制御周期タスクの今回値テーブルか
ら、当該自制御周期タスクの前回値テーブルへデータを
コピーする際は、当該自制御周期タスクの前回値テーブ
ルから自制御周期タスクとは異なる他制御周期タスクの
今回値テーブルへデータがコピーされないよう、前記当
該自制御周期タスクの前回値テーブルが、排他制御され
る。

【００３５】このため、自制御周期タスクの今回値テー
ブルから、当該自制御周期タスクの前回値テーブルへデ
ータをコピーする際には、当該自制御周期タスクの前回
値テーブルから他制御周期タスクの今回値テーブルへデ
ータがコピーされることはなく、従って当該他制御周期
タスクの今回値テーブルのデータに影響を与えることな
く、自制御周期タスクの今回値テーブルから当該自制御
周期タスクの前回値テーブルへのデータのコピーが可能
となる。

【００３６】その結果、自制御周期タスクの演算周期が
短く高速であり、他制御周期タスクの演算周期が長く低
速の場合であっても、自制御周期タスクの今回値テーブ
ルからは所定の演算周期でデータを自制御周期タスクの
前回値テーブルへコピーすることができ、従って自制御
周期タスクの演算周期が他制御周期タスクの演算周期よ
りも速い高速の制御タスクにおいても、速い制御周期の
動作が妨げられず、迅速な演算処理が可能となる。

【００３７】例えば、図１の高速制御周期タスクＡと低
速制御周期タスクＣにおいては、前述のごとく、高速制
御周期タスクＡの演算周期Ｔ_Hは１０ｍｓで、低速制御
周期タスクＣの演算周期Ｔ_Lは２００ｍｓである。

【００３８】而して、この場合には、低速制御周期タス
クＣが１周期の演算を開始する際には、高速制御周期タ
スクＡの前回値テーブル１−２は、今回値テーブル１−
１からのデータが前回値テーブル１−２にコピーされな
いよう、排他制御され、高速制御周期タスクＡの前回値
テーブル１−２から低速制御周期タスクＣの今回値テー
ブル３−１へデータがコピーされるため、高速制御周期
タスクＡの前回値テーブル１−２から低速制御周期タス
クＣの今回値テーブル３−１へコピーされるデータの一
貫性が確保される。而して、斯かるコピーに要する時間
は、制御周期の時間に比べて無視できるほど短く、コピ
ーが終了すれば排他制御は解除される。

【００３９】又、高速制御周期タスクＡの前回値テーブ
ル１−２から低速制御周期タスクＣの今回値テーブル３
−１へのデータのコピーに要する時間は、高速制御周期
タスクＡの前回値テーブル１−２の今回値テーブル１−
１に対して排他制御する時間内となる。

【００４０】従って、高速制御周期タスクＡの演算周期
Ｔ_Hが排他制御により影響を受けることはほとんどな
い。

【００４１】更に、高速制御周期タスクＡからのデータ
をもとに中速制御周期タスクＢの演算を行う場合、中速
制御周期タスクＢからのデータをもとに低速制御周期タ
スクＣの演算を行う場合にも、高速制御周期タスクＡか
らのデータをもとに低速制御周期タスクＣの演算を行う
場合と同様にして演算が行われる。

【００４２】低速制御周期タスクＣからのデータをもと
に高速制御周期タスクＡや中速制御周期タスクＢの演算
を行う場合、中速制御周期タスクＢからのデータをもと
に高速制御周期タスクＡの演算を行う場合には、夫々低
速側の制御周期タスクの前回値テーブルから高速側の制
御周期タスクの今回値テーブルへデータをコピーする周
期は、高速側の制御周期タスクの今回値テーブルから高
速側の制御周期タスクの前回値テーブルへデータをコピ
ーする周期よりも長いため、高速側の制御周期タスクの
前回値テーブルの高速側の制御周期タスクの今回値テー
ブルに対する排他制御は、高速側の制御周期タスクの前
回値テーブルから低速側の制御周期タスクの今回値テー
ブルへデータをコピーするときだけであり、これにより
データの一貫性が保持される。

【００４３】すなわち、図１の高速制御周期タスクＡが
ロジック演算を行う場合には、高速制御周期タスクＡの
前回値テーブル１−２の今回値テーブル１−１に対する
排他制御は、低速制御周期タスクＣの前回値テーブル３
−２から高速制御周期タスクＡの今回値テーブル１−１
へデータをコピーする時となる。

【００４４】又、上述の何れのケースの場合にも、自制
御周期タスクから他制御周期タスクへコピーされるデー
タの一貫性が保持され、且つ迅速な演算を行うことがで
きるのは、同じである。

【００４５】なお、本発明の前述の実施の形態例はガス
タービン制御のみならず、航空機エンジン、自動車エン
ジン、ロボット等高速で演算を行う系に対してならどの
ような系に対しても適用可能なこと、制御周期タスクは
高速、中速、低速の３組とする場合について説明した
が、複数組なら何組としても実施できること、その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得る
こと、等は勿論である。

【００４６】

【発明の効果】本発明の異制御周期プロセスにおけるデ
ータ通信方法によれば、 Ｉ）所定の演算周期の制御タスクが、該制御周期タスク
よりも演算時間が短く、より高速の制御周期タスクから
データをコピーして演算を行う場合にもデータの一貫性
を保持することができる、 ＩＩ）所定の制御周期タスクの演算周期が当該所定の制
御周期タスクよりも演算周期の長い低速の制御周期タス
クの演算周期により影響を受けることがなく、従って迅
速な演算処理が可能である、等、種々の優れた効果を奏
し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を表わすブロック線
図である。

【図２】図１に示す制御周期タスクのうち任意の制御周
期タスクのフローチャートである。

【図３】従来の一例を表わすブロック線図である。

【図４】図３に示す制御周期タスクのうち任意の制御周
期タスクのフローチャートである。

【符号の説明】

Ａ 高速制御周期タスク（制御周期タスク） Ｂ 中速制御周期タスク（制御周期タスク） Ｃ 低速制御周期タスク（制御周期タスク） １−１，２−１，３−１ 今回値テーブル １−２，２−２，３−２ 前回値テーブル Ｔ_H，Ｔ_M，Ｔ_L 演算時間（演算周期）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富沢 正明 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内 (72)発明者 出川 定男 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 演算周期の異なる複数の制御周期タスク
   を備え、各制御周期タスクは、夫々今回の演算で得られ
   たデータを取込む今回値テーブルと今回値テーブルから
   のデータをコピーする前回値テーブルを備え、所定の制
   御周期タスクの前回値テーブルから別の制御周期タスク
   の今回値テーブルへデータをコピーし得るようにした異
   制御周期プロセスにおいて、少くとも所定の制御周期タ
   スクの前回値テーブルから該所定の制御タスクの演算周
   期よりも演算周期の長い別の制御タスクの今回値テーブ
   ルへデータをコピーする場合には、前記所定の制御タス
   クの今回値テーブルから前記所定の制御タスクの前回値
   テーブルにデータが送信されないよう、前記所定の制御
   タスクの前回値テーブルを排他制御することを特徴とす
   る異制御周期プロセスにおけるデータ通信方法。
2. 【請求項２】 所定の制御周期タスクの今回値テーブル
   から該所定の制御周期タスクの前回値テーブルへデータ
   をコピーする際には、少くとも前記所定の制御周期タス
   クの前回値テーブルから該所定の制御周期タスクよりも
   演算周期の長い別の制御タスクの今回値テーブルにデー
   タが送信されないよう、前記所定の制御タスクの前回値
   テーブルを排他制御する請求項１に記載の異制御周期プ
   ロセスにおけるデータ通信方法。