JPH11327629A - データの一元管理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マスタ／スレーブ構成でデータを一元管理す
るのでは、データの欠落や等価のためにネットワーク負
荷を上昇させるし、改造が難しい。専用のデータサーバ
を設ける場合にはコストアップになる。 【解決手段】 装置１１〜１４をイーサネットで接続し
てデータサービスをし、制御用ＬＡＮで接続してコント
ローラ１５、１６との間の監視制御データの通信をし、
装置１１、１２にコントローラ別のデータを管理するメ
インＩ／Ｏサーバを配置し、この配置を他の装置に連絡
しておくことで自装置及び他の装置がコントローラ別の
データサービスを受け、装置１１や１２に障害が発生し
たときに優先順位から決定する他の装置に緊急時Ｉ／Ｏ
サーバ機能を持たせる調停を行い、この調停を受けた装
置が緊急時Ｉ／Ｏサーバにより他の正常な装置にデータ
サービスを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータシス
テムにおけるデータの一元管理方法に係り、特にプロセ
ス監視制御分野における分散型制御システムでのプロセ
スデータや設定データを一元管理する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、データの一元管理方法として、監
視用マンマシンインタフェース装置でそれぞれ持つデー
タファイルを等価にする図１０に示す方法がある。

【０００３】コンピュータ構成になる監視用マンマシン
インタフェース装置１、２をマスタ／スレーブ構成と
し、マスタ側装置１の外部記憶装置（ディスク）３に格
納してあるデータファイルをデータ通信用ネットワーク
としてのイーサネット経由でスレーブ側装置２の外部記
憶装置４に伝送し、コピーすることで両装置１、２のデ
ータファイルの等価を行う。この等価のタイミングは、
保存データなど管理して報告するデータについては毎正
時（１時、２時、など）周期に行い、ＣＲＴ等でオペレ
ータが設定したデータ（警報停止、データ設定・変更）
については即時にイーサネット経由で伝送することで等
価する。

【０００４】なお、装置１、２は制御用ネットワークに
なるＬＡＮで結合され、図示省略のプロセスコントロー
ラとの間の監視制御情報の通信を可能にする。

【０００５】図１１は、データサーバによるデータの一
元管理方法を示す。監視用マンマシンインタフェース装
置１、２とデータサーバ５はクライアント／サーバ構成
で接続され、データサーバ５にもつ外部記憶装置６でプ
ラントデータを一元的に管理する。装置１、２は互いに
相手がどのような状態であるかを意識することなく、デ
ータサーバ５に対するデータ参照を行い、警報停止など
データファイルに対するデータ変更には即時に他方の装
置２、１に送信する。データサーバ５は、プロセス情報
を集中的に管理する位置づけとして重要な装置であるた
め、二重化を図ることもある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】（１）マスタ側とスレ
ーブ側の装置でそれぞれ同じデータを持つ一元管理方法
では、マスタとスレーブの２台構成に限定される。この
ため、確率的には低いが両装置１、２の双方がダウンし
た場合には管理・保存すべきデータが欠落してしまう恐
れがある。

【０００７】また、データファイルの等価時には、イー
サネット上の伝送負荷が上昇し、イーサネット上の伝送
に悪影響を及ぼすことがある。例えば、等価するデータ
ファイルのサイズにも依存するが、片方の装置が数日間
の調整など長期停止した場合、等価のためのデータ量も
大きくなり、伝送負荷が高くなる。また、イーサネット
上には報告書印字やアラーム・メッセージ印字用のプリ
ンタを接続したり、パソコンを接続することもあり、伝
送負荷の上昇が問題となる。

【０００８】また、プラントの増設や改造時には、装置
１、２の双方に拡張並びに改造が必要になり、管理点数
の多いデータファイルでは大容量の２台の外部記憶装置
が必要になる。

【０００９】（２）データサーバによる一元管理方法で
は、専用のデータサーバを増設することになり、システ
ムのコストアップになるし、スペースファクタや電源容
量などの設備面でマイナス要因になる。

【００１０】また、サーバマシンは、接続される全クラ
イアントにデータサービスを行うため、多数台のクライ
アントを持つシステムでは高性能なものが必要になる。

【００１１】また、プラントに適用される場合、データ
の確実な管理・保存のためにサーバマシンを二重化する
と、運用時のコストアップになるし、イニシャルコスト
も高くなる。

【００１２】本発明の目的は、データの変更等も含めて
システムを運用しながらデータの一元管理を確実、容易
にし、またコストパフォーマンスも高めた方法を提供す
ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、分散型制御シ
ステムにおいて、複数台の装置にコントローラ別のデー
タサービスを行うメインＩ／Ｏサーバを分散配置し、各
装置はＩ／Ｏサーバからコントローラ別のデータサービ
スを受けることができるようにし、メインＩ／Ｏサーバ
を持つ装置に障害が発生したときに他の装置に緊急時Ｉ
／Ｏサーバ機能を持たせる調停によりデータサービスを
肩代わりさせるというＩ／Ｏサーバの動的な分散配置を
し、さらに各装置のデータサービスにグルーピングを行
うようにしたもので、以下の方法を特徴とする。

【００１４】コンピュータ構成の複数台の装置をデータ
通信用ネットワークで接続して各装置間のデータ通信を
可能にし、前記各装置を制御用ネットワークで接続して
複数台のプロセスコントローラとの間の監視制御データ
の通信を可能にした分散型制御システムにおいて、前記
各装置のうちの複数の装置に前記コントローラ別のデー
タを管理するメインＩ／Ｏサーバを配置し、この配置を
他の装置に連絡しておくことで自装置及び他の装置がコ
ントローラ別のデータサービスを受け、前記メインＩ／
Ｏサーバを持つ装置に障害が発生したときに優先順位か
ら決定する他の装置に緊急時Ｉ／Ｏサーバ機能を持たせ
る調停を行い、この調停を受けた装置が緊急時Ｉ／Ｏサ
ーバにより他の正常な装置にデータサービスを行い、障
害発生した装置が復帰したときに緊急時Ｉ／Ｏサーバの
データを併合してメインＩ／Ｏサーバを復帰させること
を特徴とする。

【００１５】また、前記メインＩ／Ｏサーバを持つ装置
及びデータサービスを受ける装置をグルーピングしてお
き、グループ内の装置間でＩ／Ｏサーバの再配置を行う
ことを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態を示す
装置構成図である。４台の監視用マンマシンインタフェ
ース装置１１〜１４は、互いのデータ通信のためにイー
サネットで接続され、プロセス監視用データ通信のため
に制御用ＬＡＮを介してＡ，Ｂコントローラ１５、１６
に接続され、これらコントローラ１５、１６がプラント
プロセス１７との間でプロセスデータの入出力を行う。

【００１７】このような分散型制御システムを構築する
において、装置１１〜１４は、コントローラ１５、１６
からの情報を監視制御するようシステム構築時に初期設
定される。また、装置１１、１２には外部記憶装置１
８、１９を大容量データ格納手段としてコントローラ１
５、１６用メインＩ／Ｏサーバ機能を設け、Ａコントロ
ーラ１５はノード１になる装置１１に監視情報を伝送
し、Ｂコントローラ１６はノード２になる装置１２に監
視情報を伝送する。すなわち、装置１１、１２がメイン
Ｉ／Ｏサーバを有してコントローラ１５、１６のデータ
を管理することをシステム構築時に初期設定しておく。

【００１８】ノード３と４になる装置１３と１４は、装
置１１と１２がコントローラ１５、１６を管理し、その
ために装置１１と１２にメインＩ／Ｏサーバが存在する
という情報をシステム構築時に初期設定しておく。これ
により、装置１３と１４は、装置１１と１２のＩ／Ｏサ
ーバ機能に対してイーサネット経由でデータを参照可能
にする。

【００１９】また、装置１１と１２は、それぞれが監視
するコントローラ及びＩ／Ｏサーバが所在するという情
報をシステム構築時に初期設定しておく。これら情報設
定により、装置１１は装置１２よりＢコントローラ１６
用のデータを参照可能にし、逆に装置１２は装置１１よ
りＡコントローラ１５用のデータを参照可能にする。

【００２０】以上の分散型システム構成におけるプロセ
スデータや設定データの一元管理をシステムの正常時の
データサービスと障害発生時の対応等に分けて以下に詳
細に説明する。

【００２１】（１）システムの正常時 図２は、システムの正常時の装置１１〜１４間の論理的
なデータサービスを示す。システム構築時の初期設定に
より、装置１１にはＡコントローラ１５用のメインＩ／
Ｏサーバ機能があり、このＩ／Ｏサーバ機能により「コ
ントローラ１５への設定データ」や「コントローラ１５
から受信したプロセスデータを管理・報告用に保存した
データ」を管理する。

【００２２】これらデータを管理しているという情報
は、装置１１から他の装置１２〜１４に定期的やシステ
ムの構築時、Ｉ／Ｏサーバの切り替へ時にブロードキャ
ストで報告される。また、装置１１のメインＩ／Ｏサー
バ機能はそのデータを自装置内の各ＣＲＴ（表示装置）
機能群に転送するデータサービスを行い、他の装置１２
〜１４の各ＣＲＴ機能群にはイーサネット経由でデータ
サービスを行う。

【００２３】同様に、装置１２にはＢコントローラ１６
用のメインＩ／Ｏサーバ機能があり、このＩ／Ｏサーバ
機能によりコントローラ１６に係わるデータを管理し、
このことを他の装置１１、１３、１４にブロードキャス
トで報告し、そのデータを自装置内及び他の装置１１、
１３、１４の各ＣＲＴ機能群にデータサービスを行う。

【００２４】以上のデータサービス機能により、各装置
１１〜１４は、Ａコントローラ１５とＢコントローラ１
６を監視することができる。また、データは１箇所に配
置して管理されているため、設定したデータや変更した
データも一元管理ができる。したがって、分散した各装
置１１〜１４間において設定情報の等価通知など接続依
存度は低くなる。

【００２５】（２）障害発生時 図３は、障害発生時の装置１１〜１４間のデータサービ
スの態様を示す。この障害発生は、メインＩ／Ｏサーバ
でデータサービスしている装置に障害が発生した場合の
ほか、点検時などで装置が停止したときも同じである。
図示では装置１２に障害が発生した場合を示し、他の装
置１１、１３、１４は装置１２が管理するＢコントロー
ラ１６用のＩ／Ｏサーバからデータサービスを受けるこ
とができない状態になる。

【００２６】（３）障害発生時の対応（調停） 前記の図３に示す障害発生状態に対して、正常な装置１
１、１３、１４は緊急時の肩代わりとして「Ｂコントロ
ーラ用のＩ／Ｏサーバ」を調停によって動的に生成す
る。

【００２７】この調停の目的は、正常な装置１１、１
３、１４間で緊急時のＩ／Ｏサーバをどの装置が肩代わ
りするかを決定することにある。この調停処理は、正常
な装置１１、１３、１４のうち、現在「肩代わりしてい
ない」及び「Ｉ／Ｏサーバが生成されていない」装置で
あって肩代わりの優先度が高い装置を抽出する。

【００２８】なお、正常な装置のすべてにＩ／Ｏサーバ
が既にある場合にはその中の優先度の高い装置を肩代わ
りする装置として決定する。

【００２９】優先度はシステム構築時の初期設定として
おく。図４の例ではＢコントローラ用Ｉ／Ｏサーバの肩
代わりの優先度が高い順は、装置１３→装置１４→装置
１１の順としておく。また、Ａコントローラ用Ｉ／Ｏサ
ーバの肩代わりの優先度が高い順は、装置１３→装置１
４→装置１２の順としておく。

【００３０】また、調停には、肩代わり優先度が最も高
い場合でも「現在肩代わり中である」装置はスキップさ
れ、次に優先度の高い装置に移る。

【００３１】例えば、装置１２の障害発生時に装置１３
がＢコントローラ用のＩ／Ｏサーバを肩代わりし、この
状態で装置１１にも障害が発生したとき、装置１３にＡ
コントローラ用Ｉ／Ｏサーバの肩代わりをさせようとす
るが、装置１３はすでにＢコントローラ用Ｉ／Ｏサーバ
の肩代わりをしているためスキップされ、装置１４がＡ
コントローラ用Ｉ／Ｏサーバの肩代わりをする。

【００３２】このように、障害発生時に正常な装置によ
るＩ／Ｏサーバの肩代わりを決定する調停により、負荷
を分散させることができる。

【００３３】（４）障害発生時の肩代わり 図５は、前記の調停結果として、装置１３がＢコントロ
ーラ用Ｉ／Ｏサーバの肩代わりをした状態を示す。

【００３４】この肩代わりにより、装置１３にはＢコン
トローラ用緊急時Ｉ／Ｏサーバが動的に生成され、装置
１２が正常復帰するまでは装置１３が装置１１及び１４
にデータサービスを行う。

【００３５】ここで、装置１２が障害発生状態で、装置
１３にも障害が発生したとき（多重障害の発生）、装置
１１と１４間での調停により、装置１４にＢコントロー
ラ用緊急時Ｉ／Ｏサーバが動的に生成されその肩代わり
をする。

【００３６】また、装置１４までもが障害発生したと
き、装置１１のみが正常な装置として残るため、Ｂコン
トローラ用緊急時Ｉ／Ｏサーバが装置１１に動的に生成
され、肩代わりをする。これにより、最悪の障害発生に
も対応できることになる。

【００３７】なお、Ｉ／Ｏサーバを肩代わりした遷移順
は保存しておき、各装置の復帰時に順不同で装置１２へ
併合（ｍｅｒｇｅ）し、元通りの正常状態に移行できる
ようにする。この態様は図６に示し、装置１２の復帰時
に、装置１１に生成されていた緊急時Ｉ／Ｏサーバの管
理データを装置１２に併合（マージ）し、さらに装置１
４及び１３からの欠落分データを装置１２に併合（マー
ジ）する。各装置１１、１３、１４に生成された緊急時
Ｉ／Ｏサーバは、マージ後に削除される。

【００３８】（５）監視のグルーピング（設備分散） 前記のＩ／Ｏサーバの肩代わりは、各装置１１〜１４が
全て同様に設備を監視するものであるが、設備毎やコン
トローラ毎のデータ一元管理を各装置に割り付ける設備
分散・負荷分散、すなわち監視のグルーピングをシステ
ム構築時に設定しておくこともできる。

【００３９】このグルーピングによる管理は、図７に示
すようになり、装置１１はＡコントローラ１５のみを監
視し、装置１２はＢコントローラ１６とＡコントローラ
１５の両方を監視し、装置１３と１４は装置１２とグル
ーピングされ、Ｂコントローラ１６のみを監視するもの
とする。

【００４０】このような監視のグルーピングは、Ｉ／Ｏ
サーバの接続数を減らすことができ、負荷を軽減できる
効果がある。

【００４１】なお、監視のグルーピングにおいても、メ
インＩ／Ｏサーバを別の装置に移行させることができ
る。この例を図８に示し、装置１２の負荷を軽減するた
め、そのメインＩ／Ｏサーバを装置１３のメインＩ／Ｏ
サーバとして移行させた場合である。

【００４２】このようなサーバの移行は、Ｉ／Ｏサーバ
の再配置になり、装置の保守やシステムの増改築に威力
を発揮できる。

【００４３】（６）分散データ管理メカニズム 前記までの装置構成と正常時及び障害発生時の処理にな
るデータ管理は、図９に機能構成で示すような動的な分
散データ管理となる。同図において、各装置１１〜１４
は、コントローラＡ，Ｂ，…とは監視制御情報の入出力
を行うコントローラ伝送機能と、メイン及び緊急時用の
Ｉ／Ｏサーバ機能と、各ＣＲＴ機能に対するデータサー
ビス機能とを備えて動的な分散データ管理を行う。

【００４４】この動的な分散データ管理は、データの集
まりであるＩ／Ｏサーバはどこか１箇所に配置され、そ
のときのデータサービス元の装置を他の装置に連絡（ブ
ロードキャスト）しておき、装置に障害が発生したとき
には他の装置が緊急時Ｉ／Ｏサーバ機能により肩代わり
したデータサービスを行い、肩代わり時のＩ／Ｏサーバ
の遷移順も保存しておいて装置の復帰時にデータ欠落を
起こすことなくメインＩ／Ｏサーバによるデータサービ
スに復帰させる。

【００４５】また、データ管理する装置のグルーピング
により、Ｉ／Ｏサーバの肩代わりにもデータサービス元
の装置を関連付けておく動的な分散管理を行う。

【００４６】また、肩代わりのための緊急時Ｉ／Ｏサー
バは、正常時の状態に復帰させる場合には、メインＩ／
Ｏサーバへのデータ併合（マージ）により削除し、デー
タの一元性・一意性を確保する。

【００４７】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、複数台
の装置にコントローラ別のデータサービスを行うメイン
Ｉ／Ｏサーバを分散配置して自装置及び他の装置にはコ
ントローラ別のデータサービスをし、メインＩ／Ｏサー
バを持つ装置に障害が発生したときに他の装置にデータ
サービスを肩代わりさせ、さらに各装置のデータサービ
スにグルーピングを行うようにしたため、以下の効果が
ある。

【００４８】（１）動的に分散配置するＩ／Ｏサーバに
よりデータの一元管理ができる。

【００４９】この性能発揮にはデータサービスする装置
の制約はあるが、どの装置にＩ／Ｏサーバが配置される
も、データ欠落を起こすことはない。また、従来のマス
タ／スレーブ構成におけるデータの等価を不要にすると
共にデータ等価のためのネットワークの負荷上昇を起こ
すことはない。また、専用で高性能のＩ／Ｏサーバを配
置することが不要になる。

【００５０】（２）システムの増設・改造をオンライン
中に実施できる。

【００５１】Ｉ／Ｏサーバを管理している装置をブロー
ドキャストで他の装置に通知するため、オンライン中で
もデータサービスを受ける装置の増設や改造ができる。
また、装置の改造等で停止する場合にも他の装置が動的
に緊急時Ｉ／Ｏサーバを生成してデータサービスを肩代
わりすることで即座に状態遷移を把握でき、他の装置は
オンライン運用の継続が可能となる。

【００５２】（３）データサーバとしての有効活用 Ｉ／Ｏサーバが装置に動的に分散配置されるため、シス
テムの大規模化や装置の外部記憶装置の有効活用が可能
となり、ライトサイジングに即したシステム構築が容易
になる。

【００５３】（４）システムの高可用性・データの高可
用性 動的な分散データ管理により、連続運用中のシステムに
障害が発生した場合でもデータの欠落を無くして一元的
に管理でき、オンライン中でも保守や増改築が可能とな
る。

【００５４】（５）システムの拡張性・データの拡張性 Ｉ／Ｏサーバの分散配置により、ネットワークの負荷抑
制や記憶装置などの資源の有効活用ができ、それほど高
性能な装置を要することなく、システムの拡張や性能向
上を容易に図ることができる。

【００５５】（６）汎用品の有効活用 ＦＡ用でない低価格の装置でも連続運用及び拡張性が実
現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す分散データ管理方式の
構成図。

【図２】実施形態における論理的なデータサービス（正
常時）。

【図３】実施形態におけるデータサービス（障害発生
時）。

【図４】実施形態におけるデータサービス障害時の対応
（調停）。

【図５】時の形態における緊急時のＩ／Ｏサーバの肩代
わり。

【図６】実施形態におけるメインＩ／Ｏサーバへのデー
タマージ。

【図７】実施形態における監視のグルーピング（設備分
散）。

【図８】実施形態におけるＩ／Ｏサーバの再配置。

【図９】実施形態における動的な分散データ管理メカニ
ズム。

【図１０】従来の監視用マンマシンインタフェース装置
のマスタ／スレーブ構成。

【図１１】従来の監視用マンマシンインタフェース装置
とデータサーバの機能分散型制御システム構成。

【符号の説明】

１１〜１４…監視用マンマシンインタフェース装置 １５、１６…コントローラ １７…プラントプロセス １８、１９…外部記憶装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンピュータ構成の複数台の装置をデー
   タ通信用ネットワークで接続して各装置間のデータ通信
   を可能にし、前記各装置を制御用ネットワークで接続し
   て複数台のプロセスコントローラとの間の監視制御デー
   タの通信を可能にした分散型制御システムにおいて、 前記各装置のうちの複数の装置に前記コントローラ別の
   データを管理するメインＩ／Ｏサーバを配置し、この配
   置を他の装置に連絡しておくことで自装置及び他の装置
   がコントローラ別のデータサービスを受け、 前記メインＩ／Ｏサーバを持つ装置に障害が発生したと
   きに優先順位から決定する他の装置に緊急時Ｉ／Ｏサー
   バ機能を持たせる調停を行い、この調停を受けた装置が
   緊急時Ｉ／Ｏサーバにより他の正常な装置にデータサー
   ビスを行い、 障害発生した装置が復帰したときに緊急時Ｉ／Ｏサーバ
   のデータを併合してメインＩ／Ｏサーバを復帰させるこ
   とを特徴とするデータの一元管理方法。
2. 【請求項２】 前記メインＩ／Ｏサーバを持つ装置及び
   データサービスを受ける装置をグルーピングしておき、
   グループ内の装置間でＩ／Ｏサーバの再配置を行うこと
   を特徴とする請求項１記載のデータの一元管理方法。