JPH1168715A - 冗長化分散型制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通信系の自己診断を確実に行うことができる
冗長化分散型制御装置を実現する。 【解決手段】 通信系が冗長化された冗長化分散型制御
装置において、２つの通信カードが装着された第１の制
御装置と、２つの通信カードが装着され、通信系の自己
診断として第１の制御装置内のメモリに予め格納された
テストパターンを読み出すテスト通信を行う第２の制御
装置と、第１及び第２の制御装置にそれぞれ装着された
２つの通信カードに接続して２つの通信バスを構成する
２つの通信ケーブルとを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通信系が冗長化さ
れた分散型制御装置に関し、特に通信系の自己診断方法
を改良した分散型制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の分散型制御装置は制御室等に設置
された親局の制御装置とフィールド等に分散して設置さ
れた複数の子局の制御装置とから構成される。それぞれ
の制御装置は通信ケーブル等の通信系により相互に接続
されていて互いにデータ通信等を行うことによりプラン
ト等の制御を行っている。

【０００３】但し、前記通信系に何らかの障害が生じた
場合には各制御装置間での通信が不能になり、プラント
等の制御が不能になってしまう。

【０００４】このため、従来の分散型制御装置では信頼
性を向上させるため通信系を２重化する等の冗長化を施
している。

【０００５】図５はこのような従来の冗長化分散型制御
装置の一例を示す構成ブロック図である。図５において
１ａ及び１ｂは親局の制御装置、２ａ，２ｂ，３ａ，３
ｂ，５ａ，５ｂ，６ａ及び６ｂは通信カード、４ａ及び
４ｂは子局の制御装置、１００及び１０１は同軸ケーブ
ル等の通信ケーブルである。

【０００６】親局の制御装置１ａには通信カード２ａ及
び３ａが装着され、親局の制御装置１ｂには通信カード
２ｂ及び３ｂが装着される。

【０００７】一方、子局の制御装置４ａには通信カード
５ａ及び６ａが装着され、子局の制御装置４ｂには通信
カード５ｂ及び６ｂが装着される。

【０００８】通信カード２ａ，２ｂ，５ａ及び５ｂは通
信ケーブル１００により順次接続され、通信カード３
ａ，３ｂ，６ａ及び６ｂは通信ケーブル１０１により順
次接続される。

【０００９】また、通信ケーブル１００及び１０１によ
り２つの”通信バスＡ”及び”通信バスＢ”がそれぞれ
構成される。

【００１０】ここで、図５に示す冗長化分散型制御装置
の動作を図６及び図７を用いて説明する。図６は負荷分
散及び冗長化構成を説明する説明図であり、図７は通信
系の自己診断方法を説明する説明図である。また、図６
及び図７中の符号は図５と同一符号を付してある。

【００１１】親局の制御装置１ａは通信カード２ａを用
いて”通信バスＡ”に接続された通信カードとの通信を
行い、一方、親局の制御装置１ｂは通信カード２ｂを用
いて”通信バスＢ”に接続された通信カードとの通信を
行う。

【００１２】このため、親局の制御装置１ａ及び１ｂか
らの通信負荷が”通信バスＡ”及び”通信バスＢ”に分
散されることになる。

【００１３】一方、親局の制御装置１ａが”通信バス
Ａ”において通信に失敗した場合は、制御装置１ａは直
ちに通信カード３ａを用いて”通信バスＢ”で通信の再
試行を行う。

【００１４】同様に、親局の制御装置１ｂが”通信バス
Ｂ”において通信に失敗した場合は、制御装置１ｂは直
ちに通信カード２ｂを用いて”通信バスＡ”で通信の再
試行を行う。

【００１５】例えば、図６に示すように親局の制御装置
１ａが子局の制御装置４ａとの通信をする場合、通常状
態、言い換えれば”通信バスＡ”が正常であれば、制御
装置１ａは図６中”イ”に示すように通信カード２ａ及
び５ａを介して制御装置４ａとの通信を行う。

【００１６】一方、”通信バスＡ”に障害が発生した場
合には、制御装置１ａは図６中”ロ”に示すように通信
カード３ａ及び６ａを介して制御装置４ａとの通信を行
う。

【００１７】同様に、親局の制御装置１ｂが子局の制御
装置４ａとの通信をする場合、通常状態、言い換えれ
ば”通信バスＢ”が正常であれば、制御装置１ｂは図６
中”ハ”に示すように通信カード３ｂ及び６ａを介して
制御装置４ａとの通信を行う。

【００１８】一方、”通信バスＢ”に障害が発生した場
合には、制御装置１ｂは図６中”ニ”に示すように通信
カード２ｂ及び５ａを介して制御装置４ａとの通信を行
う。

【００１９】この結果、”通信バスＡ”若しくは”通信
バスＢ”の一方の通信バスで通信に失敗した場合は他方
の通信バスで通信の再試行を行うことができるので通信
系の冗長化を図ることが可能になる。

【００２０】また、親局の制御装置１ａ及び１ｂではみ
すみす通信不能の通信バスで通信を行ってしまう無駄を
防ぐために、定期的に通信系の自己診断を行っている。

【００２１】自己診断の方法としては親局の制御装置１
ａは”通信バスＡ”及び”通信バスＢ”の両方を用いて
テスト通信を行い、子局の制御装置からの応答が無い場
合は、当該子局の制御装置の応答の無い通信バスに接続
された通信カードが故障であると判断する。

【００２２】テスト通信としては他の通信になるべく影
響を与えないために子局の通信カードでの折り返し通信
を行う。

【００２３】例えば、図７中”イ”及び”ロ”に示すよ
うに親局の制御装置１ａが通信カード２ａ及び３ａを用
いて子局の制御装置４ａに対してテスト通信を行う。

【００２４】もし、制御装置４ａに装着された通信カー
ド５ａ及び６ａが正常であれば図７中”ハ”及び”ニ”
に示すように通信カード５ａ及び６ａからの折り返しの
応答が帰ってくる。

【００２５】同様に、図７中”ホ”及び”ヘ”に示すよ
うに親局の制御装置１ａが通信カード２ａ及び３ａを用
いて子局の制御装置４ｂに対してテスト通信を行う。

【００２６】ここで、通信カード６ｂは正常であるので
図７中”ト”に示すように折り返しの応答があるが、も
し、制御装置４ｂに装着された通信カード５ｂに故障が
発生している場合には通信カード５ｂからの折り返しの
応答は無い。

【００２７】従って、制御装置１ａは”通信バスＡ”に
障害があると判断して、直ちに”通信バスＢ”を使用す
る。

【００２８】この結果、親局の制御装置１ａ及び１ｂが
定期的に通信系の自己診断を行うことができる。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一般的なアプ
リケーションの通信では子局の通信カードとの通信では
なく子局の制御装置との通信である。例えば、親局の制
御装置から子局の制御装置内のデータが格納されたメモ
リへアクセスする等の通信が一般的である。

【００３０】これに対し前述の様に従来例の通信系の自
己診断方法は他の通信になるべく影響を与えないために
子局の通信カードでの折り返し通信を行っていた。

【００３１】このため、子局の通信カードの内、子局の
制御装置へのインターフェース部分に故障があった場合
には、通信カードでテスト通信の折り返しがなされるも
のの子局の制御装置にはアクセス出来ない。

【００３２】図８はこのような故障の一例を説明する説
明図であり、図８中の符号は図５と同一符号を付してあ
る。

【００３３】例えば、図８中”イ”に示す通信カード５
ａの制御装置４ａとのインターフェース部分に故障が生
じた場合でも、図８中”ロ”に示すテスト通信は正常に
折り返されるので親局の制御装置１ａでは”通信バス
Ａ”が正常であると判断してしまう。

【００３４】従って、親局の制御装置１ａが図８中”
ハ”に示すように子局の制御装置４ａ内のデータにサク
セスする通信を”通信バスＡ”を用いて行った場合には
図８中”イ”の部分での故障のため通信エラーとなる。

【００３５】このため、制御装置１ａは”通信バスＢ”
を用いて図８中”ニ”に示すように前記通信の再試行を
行わなければならず、従来の通信系の自己診断では通信
系の障害を発見出来ない場合があると言った問題点があ
った。従って本発明が解決しようとする課題は、通信系
の自己診断を確実に行うことができる冗長化分散型制御
装置を実現することにある。

【００３６】

【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るために、本発明の第１では、通信系が冗長化された冗
長化分散型制御装置において、２つの通信カードが装着
された第１の制御装置と、２つの通信カードが装着さ
れ、通信系の自己診断として前記第１の制御装置内のメ
モリに予め格納されたテストパターンを読み出すテスト
通信を行う第２の制御装置と、前記第１及び第２の制御
装置にそれぞれ装着された２つの通信カードに接続して
２つの通信バスを構成する２つの通信ケーブルとを備え
たことを特徴するものである。

【００３７】このような課題を達成するために、本発明
の第２では、本発明の第１において、通信系の自己診断
として２つの前記通信バスの双方で前記テストパターン
の読み出しに失敗した場合に２つの前記通信カードでの
折り返し通信を行うことにより故障装置を特定すること
を特徴するものである。

【００３８】このような課題を達成するために、本発明
の第３では、本発明の第１において、通信系の自己診断
として前記通信バスの一方を用いて前記第１の制御装置
内のメモリへの第２のテストパターンの書込みを行い、
前記通信バスの他方を用いて前記第２のテストパターン
の読み取りを行うテスト通信を行うことを特徴するもの
である。

【００３９】このような課題を達成するために、本発明
の第４では、本発明の第３において、通信系の自己診断
として前記第２のテストパターンの読み出しに失敗した
場合に前記第１の制御装置内のメモリに予め格納された
前記テストパターンを読み出すテスト通信を行うことを
特徴するものである。

【００４０】このような課題を達成するために、本発明
の第５では、本発明の第４において、通信系の自己診断
として前記テストパターンの読み出しに失敗した場合に
２つの前記通信カードでの折り返し通信を行うことを特
徴するものである。

【００４１】このような課題を達成するために、本発明
の第６では、本発明の第１乃至第３において、前記第１
及び第２の制御装置に装着される通信カードが２以上で
あり、これらの通信カードを２以上の通信ケーブルで接
続して２以上通信バスを構成することを特徴するもので
ある。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面を用いて詳細に
説明する。図１は本発明に係る冗長化分散型制御装置の
一実施例を示す構成ブロック図である。

【００４３】図１において２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４
ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，１００及び１０１
は図５と同一符号を付してあり、７ａ及び７ｂは親局の
制御装置である。

【００４４】接続関係も図５に示す従来例とほぼ同様で
あり異なる点は制御装置１ａ及び１ｂが制御装置７ａ及
び７ｂで置換された点である。

【００４５】ここで、図１に示す実施例の動作を図２，
図３及び図４を用いて説明する。図２，図３及び図４は
通信系の自己診断方法を説明する説明図である。

【００４６】但し、基本動作は図５に示す従来例と同様
であるので通信系の自己診断方法についてのみ説明す
る。

【００４７】先ず第１に、図２中”イ”に示す制御装置
４ａ内のメモリに一定のテストパターンを予め格納して
おく。例えば、前記テストパターンとしては”５５５
５”、”ＡＡＡＡ”や”ＦＦＦＦ”等の１６進数を格納
しておく。

【００４８】親局である制御装置７ａ（図２中には図示
せず。）は通信カード２ａ及び３ａ（図２中には図示せ
ず。）を用いて子局の制御装置４ａに対してテスト通信
として前記テストパターンの読み出しを行う。

【００４９】通信カード５ａ及び６ａの制御装置４ａと
のインターフェース部分に故障がなければ、例えば、図
２中”ロ”に示すように図２中”イ”のメモリ内に格納
されたテストパターンにアクセスすることが可能であ
る。

【００５０】即ち、親局の制御装置７ａ（図２中には図
示せず。）はテストパターンの読み出しが成功すればそ
の通信カードには異常が無いと判断できる。

【００５１】一方、図２中”ハ”に示すように通信カー
ド５ａの制御装置４ａとのインターフェース部分に故障
があると、図２中”イ”のメモリ内に格納されたテスト
パターンにアクセスすることができず図２中”ニ”に示
すようにエラーになってしまう。

【００５２】即ち、通信カード５ａとの通信がエラーと
なるので親局の制御装置７ａ（図２中には図示せず。）
は通信カード５ａの故障を検出することができる。

【００５３】従って、親局の制御装置７ａ（図２中には
図示せず。）は”通信バスＡ”及び”通信バスＢ”を用
いて子局の制御装置４ａ内のメモリに格納されたテスト
パターンを読み取る通信を行い、”通信バスＡ”での読
み出しに失敗した場合は通信カード５ａを異常とみな
し、”通信バスＢ”での読み出しに失敗した場合は通信
カード６ａを異常とみなす。

【００５４】この結果、子局の制御装置内のメモリに予
め格納されたテストパターンを読み出すテスト通信を行
うことにより、子局の通信カードの内、子局の制御装置
へのインターフェース部分に故障があった場合でも異常
を検出することが可能になる。

【００５５】但し、上述の通信系の自己診断において、
図３中”イ”及び”ロ”に示すような”通信バスＡ”及
び”通信バスＢ”の双方でテストパターンの読み出しに
失敗した場合には、子局の制御装置４ａが故障なのか、
装着された通信カード５ａ及び６ａが故障なのかは判断
できない。

【００５６】この場合には、図３中”ハ”及び”ニ”に
示すようにテスト通信として子局の通信カード５ａ及び
６ａでの折り返し通信を行う。

【００５７】もし、通信カード５ａ及び６ａに故障があ
る場合は折り返しの応答が戻ってこない。また、制御装
置４ａに故障がある場合には通信カード自体は正常であ
るので折り返しの応答が戻ってくる。

【００５８】即ち、”通信バスＡ”及び”通信バスＢ”
の双方でテストパターンの読み出しに失敗した場合には
通信カード５ａ及び６ａでの折り返し通信を行い、折り
返しの応答が戻ってくれば制御装置４ａが異常とみな
し、折り返しの応答が戻ってこなければ通信カード５ａ
及び６ａを異常とみなす。

【００５９】この結果、双方の通信バスでテストパター
ンの読み出しに失敗した場合に通信カードでの折り返し
通信を行うことにより、制御装置若しくは通信カードの
どちらが故障であるかを判断することができる。

【００６０】また、図４に示す通信系の他の自己診断方
法を説明する。親局の制御装置７ａ（図４中には図示せ
ず。）は通信カード２ａ及び３ａ（図４中には図示せ
ず。）を用いて子局の制御装置４ａに対してテスト通信
として特定のテストパターンの書込み若しくは読み取り
を行う。

【００６１】例えば、図４中”イ”に示すように通信カ
ード５ａを介して図４中”ロ”に示す制御装置４ａ内の
メモリに図４中”ハ”に示す特定のテストパターンを書
込み、図４中”ニ”に示すように通信カード６ａを介し
て書込んだテストパターンを読み出す。

【００６２】通信カード５ａ及び６ａの制御装置４ａと
のインターフェース部分に故障がなければ、通信カード
５ａを介して書込んだ特定のテストパターンが通信カー
ド６ａを介して正確に読み出される。

【００６３】ここで、通信カード５ａ若しくは６ａの制
御装置４ａとのインターフェース部分に故障があるとテ
ストパターンの正確な読み出しが出来なくなる。

【００６４】即ち、図４中”ニ”に示すテストパターン
の読み出しに失敗した場合は制御装置４ａ若しくは通信
カード６ａに異常があることになる。

【００６５】この場合、図２に示したように制御装置４
ａ内のメモリに予め格納された別のテストパターンを読
み出すテスト通信を通信カード５ａに対して行い、前記
別のテストパターンの読み出しに成功すれば通信カード
６ａが異常であるとみなす。

【００６６】また、前記別のテストパターンの読み出し
に失敗すれば制御装置４ａ若しくは通信カード５ａに異
常があることになる。

【００６７】さらに、この場合、図３に示したようにテ
スト通信として通信カード５ａ及び６ａでの折り返し通
信を行い、折り返しの応答が戻ってくれば制御装置４ａ
が異常とみなし、折り返しの応答が戻ってこなければ通
信カード５ａ及び６ａを異常とみなす。

【００６８】一方、図４中”ニ”に示すように通信カー
ド６ａを介して読み出したテストパターンが通信カード
５ａを介して書込んだテストパターンと一致しない場合
は通信カード５ａに異常があることになる。

【００６９】この結果、”通信バスＡ”及び”通信バス
Ｂ”でテスト通信としてテストパターンの書込み及び読
み取りを行うことにより、制御装置及び通信カードの故
障を特定することができる。

【００７０】なお、図２〜図４の説明では簡単のために
子局の制御装置４ａの周辺を例示したが、他の子局の制
御装置に対しても同様の自己診断を行う。

【００７１】また、親局の制御装置として制御装置７ａ
を例示した制御装置７ｂでも同様に自己診断を行う。

【００７２】説明の簡単のために２つの通信バスを例示
したが、２以上であっても構わない。これに伴い、各制
御装置に装着される通信カードの数も２以上であっても
良い。

【００７３】また、図２の説明ではテストパターンを子
局の制御装置４ａ内のメモリに格納しているが、特定フ
ァイル内に前記テストパターンを格納しておいても構わ
ない。

【００７４】また、図４の説明では通信カード５ａを介
してテストパターンを書込み、通信カード６ａを介して
前記テストパターンを読み出しているがその逆であって
も構わない。

【００７５】また、図４の説明では通信カード６ａでの
テストパターンの読み出しに失敗した場合には、通信カ
ード６ａを介してテストパターンを書込み、通信カード
５ａを介してテストパターンを読み出すテスト通信を行
っても良い。

【００７６】この場合、通信カード６ａに異常があれば
通信カード５ａで読み出したテストパターンが書込んだ
テストパターンと一致しないことなる。

【００７７】また、この時点で通信カード５ａからのテ
ストパターンの読み出しにも失敗した場合は、通信カー
ド５ａ及び６ａ若しくは制御装置４ａのどちらかが異常
であるので、図３に示す方法で異常装置の特定が可能で
ある。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば次のような効果がある。子局の制御装置
内のメモリに予め格納されたテストパターンを読み出す
テスト通信を行うことにより、通信系の自己診断を確実
に行うことができる冗長化分散型制御装置が実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る冗長化分散型制御装置の一実施例
を示す構成ブロック図である。

【図２】通信系の自己診断方法を説明する説明図であ
る。

【図３】通信系の自己診断方法を説明する説明図であ
る。

【図４】通信系の自己診断方法を説明する説明図であ
る。

【図５】従来の冗長化分散型制御装置の一例を示す構成
ブロック図である。

【図６】負荷分散及び冗長化構成を説明する説明図であ
る。

【図７】通信系の自己診断方法を説明する説明図であ
る。

【図８】故障の一例を説明する説明図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，４ａ，４ｂ，７ａ，７ｂ 制御装置 ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ 通
信カード １００，１０１ 通信ケーブル

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】通信系が冗長化された冗長化分散型制御装
   置において、 ２つの通信カードが装着された第１の制御装置と、 ２つの通信カードが装着され、通信系の自己診断として
   前記第１の制御装置内のメモリに予め格納されたテスト
   パターンを読み出すテスト通信を行う第２の制御装置
   と、 前記第１及び第２の制御装置にそれぞれ装着された２つ
   の通信カードに接続して２つの通信バスを構成する２つ
   の通信ケーブルとを備えたことを特徴する冗長化分散型
   制御装置。
2. 【請求項２】通信系の自己診断として２つの前記通信バ
   スの双方で前記テストパターンの読み出しに失敗した場
   合に２つの前記通信カードでの折り返し通信を行うこと
   により故障装置を特定することを特徴する特許請求の範
   囲請求項１記載の冗長化分散型制御装置。
3. 【請求項３】通信系の自己診断として前記通信バスの一
   方を用いて前記第１の制御装置内のメモリへの第２のテ
   ストパターンの書込みを行い、前記通信バスの他方を用
   いて前記第２のテストパターンの読み取りを行うテスト
   通信を行うことを特徴する特許請求の範囲請求項１記載
   の冗長化分散型制御装置。
4. 【請求項４】通信系の自己診断として前記第２のテスト
   パターンの読み出しに失敗した場合に前記第１の制御装
   置内のメモリに予め格納された前記テストパターンを読
   み出すテスト通信を行うことを特徴する特許請求の範囲
   請求項３記載の冗長化分散型制御装置。
5. 【請求項５】通信系の自己診断として前記テストパター
   ンの読み出しに失敗した場合に２つの前記通信カードで
   の折り返し通信を行うことを特徴する特許請求の範囲請
   求項４記載の冗長化分散型制御装置。
6. 【請求項６】前記第１及び第２の制御装置に装着される
   通信カードが２以上であり、これらの通信カードを２以
   上の通信ケーブルで接続して２以上通信バスを構成する
   ことを特徴する特許請求の範囲請求項１乃至請求項３記
   載の冗長化分散型制御装置。