JPS5868104A - 冗長化分散形制御装置 - Google Patents

冗長化分散形制御装置

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JPS5868104A
JPS5868104A JP16626981A JP16626981A JPS5868104A JP S5868104 A JPS5868104 A JP S5868104A JP 16626981 A JP16626981 A JP 16626981A JP 16626981 A JP16626981 A JP 16626981A JP S5868104 A JPS5868104 A JP S5868104A
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JP
Japan
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unit
process control
redundant
control unit
control
Prior art date
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Pending
Application number
JP16626981A
Other languages
English (en)
Inventor
Ichiu Watabe
渡部 一宇
Shigeru Yamamoto
茂 山本
Yutaka Wakasa
若狭 裕
Toshio Ogawa
敏夫 小川
Shinichi Takigishi
滝岸 真一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Yokogawa Hokushin Electric Corp
Yokogawa Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp, Yokogawa Hokushin Electric Corp, Yokogawa Electric Works Ltd filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP16626981A priority Critical patent/JPS5868104A/ja
Publication of JPS5868104A publication Critical patent/JPS5868104A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B9/00Safety arrangements
    • G05B9/02Safety arrangements electric
    • G05B9/03Safety arrangements electric with multiple-channel loop, i.e. redundant control systems

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Safety Devices In Control Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、分散形制御装置の改良に関するものである。
さらに詳1ッくは、分散配置された各制御ステーシコン
を冗長化した高信頼性の分11を形制御装置に関するも
のである。
分散形制御装薗は、インテリジェンスを有する複数の制
御ステーションを制御対象の各所に分散配置して通信線
で結び、各制御ステーションにそれぞれの区域を分担制
御させるようにしたものである。このような装置は危険
分散形の制御装置であり、システムとしての信頼性は高
いが、個々の制御ステーションについては、分散形だか
らといって信頼性が高1つだことにはならない。そこで
、個々の制御ステーションごとに高信頼性が要求される
ときは、個々の制御ステーションの冗長化が必要になる
冗長化の手法としては、経済性の見地から、所定の複数
の制御ステーションに対して1つの待機用の制御ステー
シヨンを設け、実働側の制御ステーションのどれか1つ
が故障したとき、待機側の制御ステーションでバックア
ップするようにした、いわゆるn+1冗長化が採用され
る。その場合、バックアップ時およびバックアップ解除
時の制御の引継ぎを円滑にするために、入出力信号を実
働側の制御ステーションと待機側の制御ステーションと
の間でに継承させることが必要になる。
制御ステーシロンについてn+1冗長化を行った分散形
制御装置の従来例としては、各制御ステーションのプロ
セス入出力信号線を実働側の制御ステーションと待機側
の制御ステーションとの間で切換接続をする手段を設け
たものがある。このような従来例においては、多数の入
出力信号線の切換えが必要になるので、切換手段は錯綜
したものとなって信頼性が低下する欠点があゆ、また、
待機側の制御ステーションは、実働側の制御ステーショ
ンの人出力部と同一のものをすべて持っていなければな
らないので、経済的でない。あるいは。
逆に、実働側の制御ステーションの持ちうる入出力部は
、待機側の制御ステーションの入出力部によって限定さ
れる。
本発明の目的は、冗長化関係にあるTl(−1個の制御
機構の間において、制御引継ぎ時のプロセス入出力線の
切換えを必要としない冗長化分散形制御装置を提供する
ことにある。
本発明は、複数の制御ステーションを通信線で結んでな
る分散形制御装置において、各制御ステ・−ジョンとし
て、それぞれインテリジェンスと入出力部を持つ複数の
プロセス制御ユニットを内部通信線で接続してグループ
化したものを用い、各グループととに冗長ユニットを内
部通信線に接続し、1つのプロセス制御ユニットのバッ
クアップ時には、冗長ユニットが、プロセス制御ユニッ
トのインテリジェンスの代わりに、その入出力部を駆使
してプロセス制御を行うようにしたものである。
以下、図面によって本発明の詳細な説明する。
第1図は、本発明が適用される分散形制御装置の概念的
構成図でちる。第1図において、1□〜1には制御ステ
ーションでおって、それぞれインテリジェンスを有し制
御対象の各部を分担して制御するものである。21〜2
mはマスタステーションであって、オペレータまたは上
位計算機によるシステム全体の監視・操作用として設け
られる。3は通信線路であって、制御ステーション11
〜1にとマスタステーション21〜2mを接続し、分散
形制御装置を形成するものである。
制御ステーション1□(1=1〜k)の詳細な構成を第
2図に示す。第2図において、41〜4nはプロセス制
御ユニット、5はクラスタ制御ユニット、6は冗長ユニ
ット、7は内部通信線である。プロセy、 制御ユニッ
ト41〜4oとクラスタ制御ユニット5と冗長ユニット
6は、内部通信線7によって相互接続され、1つの制御
ステーションを構成する。
このような制御ステーションをその形態に因んでクラス
タ(房)と呼ぶ。各クラスタは、クラスタ制御ユニット
5を通じて通信線路5に接続される。
フO(! ス制御ユニット41〜4n、クラスタ制御ユ
ニット5および冗長ユニット6はいずれもインテリジェ
ンスを持っており、例えば、第3図、第4図および第5
図のようにそれぞれ構成される。
第5図において、プロセス制御ユニッ)4.(j一1〜
n)は、内部通信制御器NCMと、プロセッサNPUと
、メモリN11lUと、入出力器I10を持っている。
これらの各コンポーネントはデータバスDBSによって
相互に接続されて、インテリジェントなプロセス制御ユ
ニ、トを形成している。プロセッサNPUとメモリNM
Uがインテリジェンスの中枢をなす。入出力器I10に
は、各種のプロセス入出力信号が、それぞれの信号線(
回路)を通じて授受される。入出力データはメモリN1
1(Uに記憶され、プロセッサNPUによって、プロセ
ス制御用のデータ処理がなされる。データ処理に際して
は、メモリNItlU中のデータベースが用いられ、こ
のユニットが担当しているプロセスに適したデータ処理
が行われる。
内部通信制御器NCMは、内部通信線7に対する通信を
制御するととに、ダイレクト・メモリアクセス(DMA
 )によってメモリNMUと入出力器I10にアクセス
する機能を持っている。このような機能は、通信制御器
NCMに内蔵されたマイクロプログラムによって実現さ
れる。
第4図のクラスタ制御ユニット5も、同様な内部通信制
御器NCM 、プロセッサNPU 、およびメモIJ 
NMU%を持っておりさらにその他に外部通信制御器F
CAを持っている。外部通制御器FCAもDMA機能を
持つものである。これらの各コンポーネントもデータバ
スD13Sによって相互接続されて、インテリジェント
なりラスタ制御ユニ、トを形成している。このクラスタ
制御ユニット5は、そのインテリジェンスによって、ク
ラスタ内の各ユニットの動作を制御する。制御の種類は
、大別して2In!11.1つは、マスタステーション
21〜2mから通信線路3を通じて与えられる指令に基
づいて。
クラスタ内の各ユニットを制御することであり、もう1
つは、プロセス制御ユニy F4jから通信される故障
報知信号に基すいて、冗長ユニッ←6に故障したプロセ
ス制御ユニット4のパックアンプコ を行わせることである。故障報知信号は現実的にはレデ
ィ信号の消滅である。これらの制御は、いずれも内部通
信線7を利用した通信によって行われる。その場合、プ
ロセッサN1)Uは、制御用のデータ処理を行い、内部
通信制御器NCλ1は、内部通信線7に対する通信を制
御し、外部通信制御器FCAは外部通信線路3に対する
通信を制御する。
第5図の冗長ユニット6も、同様な内部通信制御器NC
MとプロセッサNPUとメモリNMUを持っており、さ
らにその他にアップロードメモリNMTJUを持ってい
る。これら各コンポーネントもデータバスDBSによっ
て相互接続されて、インテリジェントな冗長ユニット6
を形成している。この冗長ユニット6は、そのインテリ
ジェンスにより、クラスタ内の全プロセス制御ユニット
41〜4nのデータベースを、通信を介して周期的に読
出してアップロードメモリNMUU に記憶しておね、
これによって、各プロセス制御ユニ、ト4.の最新のデ
ータペースが常にアップロードメモリNMUU  に存
在するようになっている。データベースの収集は、冗長
ユニット6と各プロセス制御ユニット4jにおける内部
通信制御器NCHのDMA機能によって行われる。デー
タベースの収集時の冗長ユニット6の挙動を、クラスタ
制御ユニット5によって監視することにより、待機状態
における冗長ユニット乙の健全性が確認できる。しだが
って、バックアップは健全性が保証された冗長ユニット
で行える。
冗長ユニット6は、クラスタ制御ユニット5からの指令
に従って、プロセス制御ユニット41〜4nのうちの1
つ4joのバックアップを行う。バックアップは、冗長
ユニット6のインテリジェンスが。
通信を介して、プロセス制御ユツト4joノ入出カ器I
10を駆使することによって行う。すなわち、冗長ユニ
ット乙のインテリジェンスが、プロセス制御ユニッF 
4 joのインテリジェンスにとって代わった形でバッ
クアップを行う。プロセス制御ユニッE 4joは、D
MA機能を有する内部通信制御器NCMを持っているの
で、そのような入出力器I10の駆使が可能となる。す
なわち、入出力器I/○の信号線の切換えを全く必要と
せずに、バンクアンプが行える。このため、冗長ユニッ
ト6はプロセス制御−一・1゛4joの入出力器I/○
と同一のも0を持つ必要がなく、したがってプロセス制
御ユニット4joは自己にとって必要な人出カ器I10
を自由に持つことを妨げられない。
バックアップ用のデータ処理は、入出力器I10のデー
タと、アップロードメモリNMUU  に収集されてい
るプロセス制御ユニット4のデータベースに従って行わ
れる。バックアップ中は、そのプロセス制御ユニット4
jo以外に対するデータベースの収集が周期的に行われ
る。データベースの収集は、クラスタの内部制御用の内
部通信線7を共用して通信によって行われるので、専用
の接続線は不要となる。またデータベースは、プロセス
制御ユニット4joが正常な間に周期的に読出しておい
たものであるから、データベースの正常性は保証されて
いる。したがって、故障したプロセス制御ユニッF 4
joから、異常なデータベースを引継いで、バックアッ
プそのも異常になるという、いわゆる共倒れ現象は容易
に防止される。
バックアップ中に、プロセスi11 御ユニット4j。
の故障したインテリジェンスの修理あるいは交換が行わ
れる。修理あるいは交換により正常な機能を回復したイ
ンテリジェンスは、機能回復信号(レディ信号)を発生
する。この信号が通信される、ダ と、クラスタ制御ユニ、/トは、フロセス制御ユニット
4 のインテリジェンスの機能回復を認識し、O 自動的にあるいはオペレータの手動操作に従って、冗長
ユニット6にバックアップの解除を指令する。
この指令に従って、冗長ユニット6は、ア1.ブロード
メモリN11fUU  中のプロセス制御ユニット4j
o用のデータベースを、通信を介してプロセス制御ユニ
ット4joのメモリNMUのデータベース領域に移しか
え、次いでそのインテリジェンスを起動してバックアッ
プから抜けだす。
第6図に、本発明の他の実施例を示す。この実施例は、
クラスタの内外の通信系を冗長化し、信頼性をさらに高
めたものである。すなわち、外部通信線路は3□、32
の2系統設けられ、内部通信線も7□、72の2系統設
けられ、かつ、これらに対応して、クラスタ制御ユニッ
ト5には、外部通信制御器FCAと内部通信制御器NC
Mがいずれも2系統ずつ設けられ、プロセス制御ユニッ
ト41〜4nと冗長ユニ、トロには、内部通信制御器N
CMが2系統設けられる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明が適用される分散形制御装置の概念的
構成図、 (11) 第2図は、本発明実施例の概念的構成図、第3図、第4
図および第5図は、それぞれ第2図の一部の詳細構成図
、 第6図は、本発明の他の実施例の概念的構成図である。 11〜1k・・・制御ステーション、21〜2m・・・
マスタステーション、3・・・通信線路、41〜4n・
・・プロセス制御ユニット、5・・・クラスタ制御ユニ
ット、6・・・冗長ユニット、7・・・内部通信線。 (12) TEJ7)閲 第 Z 酬 i 5       A 1 2 7十 箭J 刺 惰4 劇 箭514

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 複数の制御ステーションを通信線で結んでなる分散形制
    御装置δにおいて、各制御ステーションとして、それぞ
    れインテリジェンスと入出力部を持つ複数のプロセス制
    御ユニットを内部通信線で接続してグループ化したもの
    を用い、各グループごどに冗長ユニットを内部通信線に
    接続し、1つのプロセス制御ユニ、トのバ、クアップ時
    には、冗長ユニットがそのプロセス制御ユニットのイン
    テリジェンスの代わりにその入出力部を駆使してプロセ
    ス制御を行うようにしたことを特徴とする冗長化分散形
    制御装置。
JP16626981A 1981-10-16 1981-10-16 冗長化分散形制御装置 Pending JPS5868104A (ja)

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JP16626981A JPS5868104A (ja) 1981-10-16 1981-10-16 冗長化分散形制御装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6011901A (ja) * 1983-06-30 1985-01-22 Toshiba Corp 分散形制御装置のバツクアツプ装置
CN108073069A (zh) * 2016-11-08 2018-05-25 上海孚凌自动化控制系统有限公司 复数锅炉智能控制系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5614302A (en) * 1979-07-13 1981-02-12 Hitachi Ltd Process control system

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