JPS6326956B2 - - Google Patents

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JPS6326956B2
JPS6326956B2 JP5848881A JP5848881A JPS6326956B2 JP S6326956 B2 JPS6326956 B2 JP S6326956B2 JP 5848881 A JP5848881 A JP 5848881A JP 5848881 A JP5848881 A JP 5848881A JP S6326956 B2 JPS6326956 B2 JP S6326956B2
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JP
Japan
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station
communication
signal
communication path
stations
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JP5848881A
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Japanese (ja)
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JPS57174708A (en
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Kanman Hamada
Norihiko Sugimoto
Ikuro Masuda
Jinichi Sakurai
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6326956B2 publication Critical patent/JPS6326956B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/22Detection or location of defective computer hardware by testing during standby operation or during idle time, e.g. start-up testing
    • 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
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/07Responding to the occurrence of a fault, e.g. fault tolerance
    • G06F11/16Error detection or correction of the data by redundancy in hardware
    • G06F11/20Error detection or correction of the data by redundancy in hardware using active fault-masking, e.g. by switching out faulty elements or by switching in spare elements
    • G06F11/202Error detection or correction of the data by redundancy in hardware using active fault-masking, e.g. by switching out faulty elements or by switching in spare elements where processing functionality is redundant
    • G06F11/2023Failover techniques
    • G06F11/2033Failover techniques switching over of hardware resources

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプラント制御装置に係り、特に分散制
御用コントローラ局と表示局が対等形通信路に接
続され、自己状態を診断するプラント制御装置に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a plant control device, and more particularly to a plant control device in which a controller station for distributed control and a display station are connected to a peer-to-peer communication path, and which diagnoses its own state.

分散制御用の通信制御方式に関して、従来より
データ・フリーウエイと呼ばれるものがあつた
が、具体的に製品化されている例では、通信路上
に管理モジユールを設ける必要があつた。この方
式では、管理モジユールを介して通信が行われる
ため、通信効率が低いばかりか、管理モジユール
が信頼性上のボトル・ネツクとなつたり、製造上
局種類が増える欠点があつた。
Conventionally, there has been a communication control system for distributed control called data freeway, but in the example that has been commercialized, it has been necessary to provide a management module on the communication path. In this method, communication is performed via the management module, which not only has low communication efficiency, but also has drawbacks such as the management module becoming a bottleneck in terms of reliability and an increase in the variety of manufacturing processes.

近年、通信制御装置のLSI化が進み、通信制御
方式を安価なマイクロコンピユータで制御するこ
とにより、より効率が良く、信頼性の高いシステ
ムが実現し得るようになりつつあるが、まだプラ
ント制御装置を対象とした最適な通信方式の確立
にはいたつていない。
In recent years, the use of LSI communication control equipment has progressed, and by controlling the communication control method with inexpensive microcomputers, it is becoming possible to realize more efficient and reliable systems. We have not yet reached the point where we have established an optimal communication method for this purpose.

本発明の目的は、各コントローラ局を対等に通
信路に接続でき、通信インタフエース回路、自己
状態の診断用の自己診断回路を各コントローラ局
全てに共通とし、LSI化に適する回路にすること
にある。
The purpose of the present invention is to connect each controller station equally to a communication path, to make a communication interface circuit and a self-diagnosis circuit for self-status diagnosis common to all controller stations, and to make the circuit suitable for LSI implementation. be.

このため本発明は、拡張性が高く、信頼性上の
ボトル・ネツクを持たない通信路において、各コ
ントローラ局を対等に通信路に接続するために、
通信管理権を有する局を順送りする方式とする。
マイクロコン正常/異常、送信データの変化の有
無による通信インタフエース回路の正常/異常も
診断することで自己診断を行う。各局の通信イン
タフエース回路、自己診断回路を共通にする。各
局が送信権管理担当局となり得る可能性を有する
とともに、通信路上に唯一であることを維持する
機構を持つこと。各局間の送信権管理担当に秩序
を与えるため、通信路上の局の順序を局番号の順
とすること、または、送信権管理担当監視タイマ
の時間を局番号に依存させる。
Therefore, in order to connect each controller station equally to the communication path in a communication path that is highly expandable and has no bottlenecks in terms of reliability,
The system is such that the stations that have communication management rights are sent sequentially.
Self-diagnosis is performed by diagnosing whether the microcontroller is normal or abnormal and whether the communication interface circuit is normal or abnormal based on the presence or absence of changes in transmitted data. The communication interface circuit and self-diagnosis circuit for each station will be shared. Each station has the possibility of becoming a station in charge of transmission rights management, and has a mechanism to maintain the uniqueness on the communication path. In order to give order to the transmission right management between stations, the stations on the communication path are arranged in the order of their station numbers, or the time of the transmission right management monitoring timer is made to depend on the station number.

本発明の実施例を第1図乃至第6図を参照して
説明する。本実施例では、二重系対等形環状通信
路に複数のコントローラ局、表示局及びN:1バ
ツクアツプ局が接続されているプラント制御装置
を参照して説明するが、通信路に接続される局の
種類が変化しても、通信路が1重系となつても、
本発明の効果を損うものではない。ここでN:1
バツクアツプ局は、複数のコントローラ局の1局
が故障した場合に、故障局に代りプラントを制御
する機能をもつ。
Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. This embodiment will be explained with reference to a plant control device in which a plurality of controller stations, display stations, and N:1 backup stations are connected to a dual-system peer-to-peer circular communication channel. Even if the type of communication changes or the communication path becomes a single system,
This does not impair the effects of the present invention. Here N:1
The backup station has a function of controlling the plant in place of the failed station when one of the plurality of controller stations fails.

第1図において複数のコントローラ局1,2は
プラント3をそれぞれプラント操作信号21,2
2を介して制御する。一方、コントローラ局1は
送受信信号線17a,17b及びスイツチ9a,
9bを介して部分通信路7a,7bに接続され
る。ここで部分通信路7a,7bは二重系を構成
している。本説明で用いるa,bは理解を容易に
するために、2組の部分通信路7a,7bに対応
している。また、システムとしての通信路は各局
毎の動作中の部分通信路を環状に連結して構成さ
れる。
In FIG. 1, a plurality of controller stations 1 and 2 control a plant 3 with plant operation signals 21 and 2, respectively.
2. On the other hand, the controller station 1 has transmitting/receiving signal lines 17a, 17b and switches 9a,
It is connected to partial communication paths 7a and 7b via 9b. Here, the partial communication channels 7a and 7b constitute a dual system. For ease of understanding, a and b used in this description correspond to two sets of partial communication channels 7a and 7b. Further, the communication path as a system is constructed by connecting the partial communication paths in operation for each station in a ring shape.

また、コントローラ局2もコントローラ局1と
同様に接続されている。
Further, the controller station 2 is also connected in the same way as the controller station 1.

さらに通信路7には表示局5が送受信信号線1
7a,17b及びスイツチ9a,9bを介して接
続される。表示局5は表示信号23を介して表示
装置6にプラント状態を表示させ、また表示装置
6に入力されるキーインデータが表示局5に送ら
れる。
Furthermore, the display station 5 is connected to the transmission/reception signal line 1 on the communication path 7.
7a, 17b and switches 9a, 9b. The display station 5 causes the display device 6 to display the plant status via the display signal 23, and key-in data input to the display device 6 is sent to the display station 5.

また、複数のコントローラ局の1台が故障した
時に故障局の代りにプラント3を制御するN:1
バツクアツプ局4も送受信信号線17a,17b
及びスイツチ9a,9bを介して通信路7a″,7
b″に接続される。
In addition, when one of the plurality of controller stations fails, the N:1 controller controls the plant 3 instead of the failed station.
Backup station 4 also transmits and receives signal lines 17a and 17b.
and communication paths 7a″, 7 via switches 9a, 9b.
connected to b″.

各局に接続されるスイツチ9a,9bはスイツ
チ駆動信号19a,19bにより制御される。
Switches 9a and 9b connected to each station are controlled by switch drive signals 19a and 19b.

コントローラ局1は、通信制御を司どる通信イ
ンタフエース回路11、自己状態の診断とスイツ
チ9a,9bのスイツチ駆動信号19a,19b
を制御する自己診断切替切離回路12、プラント
3を制御するプラント制御回路14及びこれらを
全体制御する制御回路13より構成される。コン
トローラ局2も同様に構成される。このうち、通
信インタフエース回路11、自己診断切替切離回
路12及び制御回路14はコントローラ局1,2
ばかりでなくN:1バツクアツプ回路4及び表示
局5にも共通する共通回路である。N:1バツク
アツプ局4はコントローラ局1,2が構成される
回路群の他に故障局の代りを行うためのプラント
操作信号21,22を切替える切替回路15を有
する。
The controller station 1 includes a communication interface circuit 11 that manages communication control, self-state diagnosis, and switch drive signals 19a and 19b for switches 9a and 9b.
It is comprised of a self-diagnosis switching/disconnecting circuit 12 that controls the plant 3, a plant control circuit 14 that controls the plant 3, and a control circuit 13 that controls these as a whole. Controller station 2 is similarly configured. Among these, the communication interface circuit 11, the self-diagnosis switching circuit 12, and the control circuit 14 are connected to the controller stations 1 and 2.
It is also a common circuit common to the N:1 backup circuit 4 and the display station 5. The N:1 backup station 4 has, in addition to the circuit group comprising the controller stations 1 and 2, a switching circuit 15 for switching plant operation signals 21 and 22 for replacing a failed station.

表示局5は、共通回路11,12,13の他に
表示制御回路16を有する。
The display station 5 includes a display control circuit 16 in addition to common circuits 11, 12, and 13.

部分通信路7a,7a′とスイツチ9a及び各局
との接続部を第2図を参照して説明すると、上位
局からの通信路7aはスイツチ31の接点32及
び各局への受信データ34aに接続され、スイツ
チ31の他の接点33は各局からの送信データ3
5aに接続され、2ケの接点32,33のうちい
ずれかに接続されたスイツチ状態の信号が下位局
への通信路7a′へ伝送される。スイツチ31は各
局からのスイツチ駆動信号19aが“バイパス状
態”か、各局が存在しないか、あるいは各局の電
源がオフの場合、接点32側と導通し、通信路7
aはバイパス状態となる。一方、スイツチ駆動信
号19aが“オン”状態の場合、接点33側に導
通し、上位局からの送信データが各局へ受信さ
れ、受信々号の数ビツト遅れのデータまたは、各
局からの送信データが部分通信路7a′を介して下
位局へ伝送される。なお、第2の部分通信路7
b、スイツチ9b及び各局との接続部は第2図と
同じである。
The connections between the partial communication paths 7a, 7a', the switch 9a, and each station will be explained with reference to FIG. 2. The communication path 7a from the upper station is connected to the contact 32 of the switch 31 and the received data 34a to each station. , the other contacts 33 of the switch 31 transmit data 3 sent from each station.
5a, and a switch state signal connected to one of the two contacts 32 and 33 is transmitted to the communication path 7a' to the lower station. When the switch drive signal 19a from each station is in a "bypass state", when each station does not exist, or when the power of each station is off, the switch 31 is electrically connected to the contact 32 side, and the communication path 7
a becomes a bypass state. On the other hand, when the switch drive signal 19a is in the "on" state, conduction occurs to the contact 33 side, and the transmission data from the upper station is received by each station, and the data delayed by several bits of the received signal or the transmission data from each station is It is transmitted to the lower station via the partial communication path 7a'. Note that the second partial communication path 7
b, the switch 9b and the connections to each station are the same as in FIG.

制御回路13の一例を、第3図を参照して説明
すると、マイクロコン41、プログラムメモリ4
2、データメモリ43、入出力インタフエース回
路44、データ線45、アドレス線46及びコン
トロール線47から構成され、マイクロコン41
は各局全体の制御を実行する。プログラムメモリ
42及びデータメモリ43には、各局に共通な通
信制御、スイツチ制御、自己診断の機能と、各局
固有の機能すなわちコントローラ局1,2ではプ
ラント制御機能が、N:1バツクアツプ局4では
プラント切替機能とプラント制御機能が、表示局
5では表示制御機能に関するプログラム及びデー
タが記憶されている。
An example of the control circuit 13 will be explained with reference to FIG.
2. It is composed of a data memory 43, an input/output interface circuit 44, a data line 45, an address line 46, and a control line 47.
performs overall control of each station. The program memory 42 and data memory 43 contain communication control, switch control, and self-diagnosis functions common to each station, as well as functions specific to each station, that is, plant control functions for controller stations 1 and 2, and plant control functions for N:1 backup station 4. The display station 5 stores programs and data regarding the display control function and the switching function and the plant control function.

インタフエース回路44は自己診断切替切離回
路12及びN:1バツクアツプ局4では切替回路
15を制御する入出力制御信号48を制御する。
The interface circuit 44 controls an input/output control signal 48 that controls the self-diagnosis switching/disconnecting circuit 12 and the switching circuit 15 in the N:1 backup station 4.

データ線45、アドレス線46及びコントロー
ル線47は第3図に示されていない回路の制御に
も用いられる。例えば通信インタフエース回路1
1と接続される。
Data lines 45, address lines 46 and control lines 47 are also used to control circuits not shown in FIG. For example, communication interface circuit 1
Connected to 1.

本実施例ではマイクロコン41、プログラムメ
モリ42、データメモリ43、入出力インタフエ
ース回路44、データ線45、アドレス線46及
びコントロール線47で制御回路13が構成され
ると説明しているが、前述の機能を有する回路で
あれば、例えばワンチツプマイクロコンでも本発
明の効果を損なうものでなく、さらに、通信イン
タフエース回路11、自己診断切替切離回路12
の機能をも全てあるいは一部を含めた回路であつ
てもよい。
In this embodiment, it is explained that the control circuit 13 is composed of the microcontroller 41, the program memory 42, the data memory 43, the input/output interface circuit 44, the data line 45, the address line 46, and the control line 47. As long as the circuit has the functions of, for example, a one-chip microcontroller, the effects of the present invention are not impaired.
The circuit may include all or part of the functions of the above.

次に通信インタフエース回路11を第4図を参
照して説明すると、2組の通信路7a,7bから
の受信データ34a,34bは、フオトカプラ6
2a,62bを介した後セレクタ51で通信路の
いずれかを選択する通信路選択信号61により、
いずれか一方の受信データが選択され、セレクタ
52及びシフトレジスタ55を介してセレクタ5
2の他の入力に接続される。セレクタ52はGA
局信号60により2本の入力信号のいずれかを選
択する。これは、通信路のGA監視担当局ではシ
フトレジスタ55を介して一定時間遅れた受信デ
ータを、一方、通信路の送信権を有しない局では
セレクタ51の出力である受信データを選択し、
通信制御回路56の受信データ57となる。
Next, the communication interface circuit 11 will be explained with reference to FIG.
2a and 62b, the selector 51 selects one of the communication paths by the communication path selection signal 61.
Either one of the received data is selected and sent to the selector 5 via the selector 52 and shift register 55.
connected to the other input of 2. Selector 52 is GA
One of the two input signals is selected by the station signal 60. This means that the station in charge of GA monitoring of the communication channel selects the received data delayed by a certain period of time via the shift register 55, while the station that does not have the right to transmit the communication channel selects the received data that is the output of the selector 51.
This becomes the received data 57 of the communication control circuit 56.

通信制御回路56は通信制御で標準化されてい
るHDLC(High Data Link Controller)あるい
はSDLC(Serial Data Link Controller)手順を
実行する機能を有する回路であり、通信制御のコ
ントロールの設定、送受信データとマイクロコン
の接続は、データ線45、アドレス線46及びコ
ントロール線47を通して行われる。
The communication control circuit 56 is a circuit that has the function of executing HDLC (High Data Link Controller) or SDLC (Serial Data Link Controller) procedures, which are standardized in communication control, and controls settings for communication control, transmission/reception data, and microcontroller. Connections are made through data lines 45, address lines 46 and control lines 47.

通信路7a′,7b′への送信データ35a,35
bはドライバー53a,53bの出力である。ド
ライバー53aおよび53bは通信制御回路56
からの送信データ58を入力信号としている。
Transmission data 35a, 35 to communication paths 7a', 7b'
b is the output of the drivers 53a and 53b. Drivers 53a and 53b are communication control circuit 56
The input signal is transmission data 58 from .

GA監視担当局信号60及び通信路選択信号6
1は入出力インタフエース回路44から得られ
る。しかし、GA局信号60は別の実施例におい
て通信制御回路56から指示されても同じであ
る。
GA monitoring station signal 60 and communication channel selection signal 6
1 is obtained from the input/output interface circuit 44. However, the GA station signal 60 is the same even if instructed by the communication control circuit 56 in another embodiment.

次にN:1バツクアツプ局4の構成要素である
切替回路15を第5図を参照して説明すると、
N:1バツクアツプ局4の制御回路13からの切
替信号24はデコーダ・ドライバ71の入力とな
る。切替信号24はバツクアツプすべき故障局の
アドレス番号とバツクアツプすべきか否かを指示
する。コントロール局1をバツクアツプする場合
は、プラント操作信号21がスイツチ72が導通
しバツクアツプ局のプラント信号74を経てプラ
ント制御回路14と接続できる。同時にスイツチ
77が連動し、局2側への接続が遮断される。ス
イツチ72はスイツチ駆動信号76により駆動さ
れる。またコントロール局2をバツクアツプする
時は、スイツチ73が導通してプラント操作信号
22がバツクアツプ局のプラント信号74と接続
される。同時にスイツチ77が連動し、局2側へ
の接続が遮断される。スイツチ73はスイツチ駆
動信号75により駆動される。ここでスイツチ7
2,73を用いている理由は、各局間の絶縁を必
要とするためであり、他の絶縁法によつても同じ
である。各局間の絶縁が不要であるプラント制御
装置においては、セレクタとデコーダとによりプ
ラント操作信号を局毎に選択することもできる。
Next, the switching circuit 15, which is a component of the N:1 backup station 4, will be explained with reference to FIG.
A switching signal 24 from the control circuit 13 of the N:1 backup station 4 becomes an input to the decoder driver 71. The switching signal 24 indicates the address number of the failed station to be backed up and whether or not to back it up. When backing up the control station 1, the plant operation signal 21 can be connected to the plant control circuit 14 via the plant signal 74 of the backup station by turning on the switch 72. At the same time, the switch 77 is activated and the connection to the station 2 side is cut off. Switch 72 is driven by switch drive signal 76. When backing up the control station 2, the switch 73 is turned on and the plant operation signal 22 is connected to the plant signal 74 of the backup station. At the same time, the switch 77 is activated and the connection to the station 2 side is cut off. Switch 73 is driven by a switch drive signal 75. here switch 7
The reason why 2,73 is used is that insulation between each station is required, and the same applies to other insulation methods. In a plant control device that does not require insulation between stations, a plant operation signal can be selected for each station using a selector and a decoder.

次に、自己診断切替切離回路12を第6図を参
照して説明する。自己診断切替切離回路12は、
2組の通信路7a,7bのいずれかを使用するた
めにスイツチ9a,9bの双方を“オン状態”に
し、セレクタ51により、一方を選択させるか、
あるいは制御回路13または通信インタフエース
回路11が故障した場合に該当局が故障している
と自己診断し、2組の通信路7a,7b両方から
局を切離す機能を有している。
Next, the self-diagnosis switching/disconnecting circuit 12 will be explained with reference to FIG. The self-diagnosis switching disconnection circuit 12 is
In order to use either of the two sets of communication paths 7a and 7b, both switches 9a and 9b are turned on and one is selected by the selector 51, or
Alternatively, if the control circuit 13 or the communication interface circuit 11 fails, it has a function of self-diagnosing that the corresponding station is malfunctioning and disconnecting the station from both of the two sets of communication paths 7a and 7b.

これは、制御回路13が正常な場合には周期的
に繰り返すパルス信号を発生すること、送信デー
タが一定時間以内には必ず変化することから、送
信データ35a,35b制御回路正常信号89が
“1”“0”のレベルを変化する毎にパルスを発生
するパルス発生回路82,85,83の出力信号
を用いる。パルス発生回路は、入力信号にレベル
変化があると一定時間巾のパルスを出力し、一定
時間巾以内に入力信号に次のレベル変化が生じる
とさらに一定時間のパルス巾を出力する機能を有
する。すなわち、入力信号にレベル変化が一定時
間以内にあれば、パルス発生回路の出力は常にレ
ベル状態のパルスとなるが、異常が発生して入力
信号のレベル変化が無いとパルス発生回路の出力
にパルスは発生しなくなる。
This is because when the control circuit 13 is normal, it generates a pulse signal that repeats periodically, and the transmission data always changes within a certain period of time, so the transmission data 35a, 35b control circuit normal signal 89 is "1". The output signals of pulse generation circuits 82, 85, and 83, which generate pulses every time the level of "0" changes, are used. The pulse generation circuit has a function of outputting a pulse with a fixed time width when there is a level change in the input signal, and outputting a pulse with a fixed time width when the next level change occurs in the input signal within the fixed time width. In other words, if there is a level change in the input signal within a certain period of time, the output of the pulse generation circuit will always be a level pulse, but if an abnormality occurs and there is no level change in the input signal, the output of the pulse generation circuit will be a pulse. will no longer occur.

以上のことから、スイツチ駆動信号19a,1
9bがスイツチ9a,9bを“オン状態”とする
条件は次式で表わされる。
From the above, switch drive signals 19a, 1
The conditions under which switch 9b turns on switches 9a and 9b are expressed by the following equation.

“オン状態” =(制御回路正常)・(送信データ変化なし) すなわち、通信インタフエース回路11及び制
御回路13が正常で、かつ送信データに変化があ
るときはスイツチ駆動信号19a,19bは、オ
ン状態に決定される。他方、制御回路正常信号8
9のレベル変化がない場合かあるいは送信データ
に変化が無い場合には、局が異常であるため、ス
イツチ駆動信号19a,19bはスイツチ9a,
9bが“バイパス状態”になるよう指示し、通信
路7a,7b両方から局が自動的に切離され、他
の局へ異常による影響を波及させない。
“On state” = (control circuit normal)/(no change in transmission data) In other words, when the communication interface circuit 11 and control circuit 13 are normal and there is a change in transmission data, the switch drive signals 19a and 19b are turned on. determined by the state. On the other hand, control circuit normal signal 8
If there is no change in the level of signal 9 or if there is no change in the transmitted data, the station is abnormal, and the switch drive signals 19a, 19b are switched to switches 9a, 19b.
9b instructs to enter the "bypass state", and the station is automatically disconnected from both communication paths 7a and 7b, so that the influence of the abnormality does not spread to other stations.

次に本発明の動作を、本実施例を用いて説明す
る。本実施例ではコントローラ局1,2、N:1
バツクアツプ局4及び表示局5の合計4局が二重
系対等形環状通信路7を介して接続され、各局が
相互に通信できる。
Next, the operation of the present invention will be explained using this embodiment. In this embodiment, controller stations 1, 2, N: 1
A total of four stations, a backup station 4 and a display station 5, are connected via a duplex peer-to-peer circular communication path 7, and each station can communicate with each other.

本通信系では従来技術で述べた管理モジユール
を必要とせず、各局が通信系に関して対等に接続
される。すなわち、ある時刻に送信権を与えられ
た局は、通信路上に1局しか存在しない。そして
この送信権が順送りに下位の局へ譲られる。
This communication system does not require the management module described in the prior art, and each station is connected equally with respect to the communication system. That is, there is only one station on the communication path that is given the right to transmit at a certain time. This transmission right is then handed over to lower-ranking stations in order.

他局へ送信準備をしていた局が送信権を与えら
れると、相手局へ通信を行い、通信が終了したこ
とで下位局へ送信権を譲る。送信準備のない局は
送信権を与えられると、そのまま下位局へ送信権
を譲る。送信権を表わす通信コマンドとして、本
実施例ではGA(Go Ahead)の名称を用いて説明
している。
When a station that was preparing to transmit to another station is given the right to transmit, it communicates with the other station, and when the communication is completed, it hands over the right to transmit to the lower station. When a station that is not ready to transmit is given the right to transmit, it simply transfers the right to the lower station. In this embodiment, the name GA (Go Ahead) is used to explain the communication command representing the transmission right.

この方式により送信権を順送りして各局が対等
に通信路を用いることができる。
This system allows each station to use the communication channel equally by transmitting transmission rights sequentially.

各局は一定周期毎に、自己が正常であることを
示すデータをN:1バツクアツプ局4及び表示局
5に送信する。故障した局はこのデータを送信し
ないため、受信局4,5は、正常/異常の判定が
できる。この正常/異常の判定結果は、N:1バ
ツクアツプ局4ではコントローラ局1,2のバツ
クアツプを、表示局5では各局の状態表示を行う
ために用いられる。
Each station transmits data indicating that it is normal to the N:1 backup station 4 and display station 5 at regular intervals. Since the failed station does not transmit this data, the receiving stations 4 and 5 can determine normality/abnormality. The normality/abnormality determination result is used by the N:1 backup station 4 to back up the controller stations 1 and 2, and by the display station 5 to display the status of each station.

N:1バツクアツプ局4は、コントローラ局
1,2のいずれか1台の故障を認識すると、故障
局はプラント3と接続するプラント操作信号21
あるいは22を切離し、N:1バツクアツプ局4
は切替信号24に従い、故障局のプラント操作信
号を切替回路15によつて選択して故障局に代り
プラント3を制御する。
When the N:1 backup station 4 recognizes a failure in one of the controller stations 1 and 2, the failure station transmits the plant operation signal 21 connected to the plant 3.
Or disconnect 22 and N:1 backup station 4.
In accordance with the switching signal 24, the switching circuit 15 selects the plant operation signal of the faulty station to control the plant 3 in place of the faulty station.

コントローラ局1,2は正常時にはプラント3
の状態を一定周期毎にN:1バツクアツプ局4へ
送信しているため、N:1バツクアツプ局4が故
障局に代りプラント3を、切替処理後連続して制
御できる。
Controller stations 1 and 2 are in plant 3 during normal operation.
Since the status of the N:1 backup station 4 is transmitted to the N:1 backup station 4 at regular intervals, the N:1 backup station 4 can continuously control the plant 3 in place of the failed station after the switching process.

N:1バツクアツプ局4が故障局に代り、プラ
ント3を制御している期間に、表示局5により故
障局を認識したオペレータにより故障したコント
ローラ局を修復させる。故障局の通信路からの挿
脱により、該当するスイツチ9a,9bは前述で
明らかなように“バイパス状態”になり、他局の
通信路利用に悪影響を及ぼさない。故障局が修理
された後かあるいは新しいコントローラ局が通信
路に挿入すると、コントローラ局の制御回路13
が初期状態を設定するまではスイツチ9a,9b
を“バイパス状態”とし、初期状態設定後にスイ
ツチ9a,9bを“オン状態”にする。
While the N:1 backup station 4 is controlling the plant 3 in place of the failed station, the operator who recognizes the failed station from the display station 5 repairs the failed controller station. When the faulty station is inserted or removed from the communication path, the corresponding switches 9a and 9b enter the "bypass state" as described above, and do not adversely affect the use of the communication path by other stations. After the faulty station is repaired or when a new controller station is inserted into the communication path, the control circuit 13 of the controller station
switches 9a and 9b until the initial state is set.
is set to the "bypass state", and after setting the initial state, the switches 9a and 9b are set to the "on state".

次に通信路故障の検出と切替え方法について説
明する。
Next, a communication path failure detection and switching method will be explained.

2組の部分通信路7a,7bのうち、いまA側
の信号を選択利用して通信を行つている場合、通
信路7a、スイツチ9a及び通信インタフエース
回路11のいずれかあるいは複数ケ以上故障する
と、他の部分通信路7bの信号に選択を切替えて
通信を行う必要が生ずる。
If communication is currently carried out by selectively using the signal on the A side of the two sets of partial communication channels 7a and 7b, if one or more of the communication channel 7a, switch 9a, and communication interface circuit 11 fails. , it becomes necessary to switch the selection to the signal of another partial communication path 7b and perform communication.

通信路を用いて通信される通信フレームには局
間の通信データあるいは送信権のコマンドがあ
り、通信路には一定周期以内には必ず通信コマン
ドが存在するはずである。ところが通信路7aに
故障が発生すると、故障箇所より下位局では通信
フレームを受信できなくなる。
A communication frame communicated using a communication channel includes communication data between stations or a command for transmission authority, and a communication command must always exist on a communication channel within a certain period. However, when a failure occurs in the communication path 7a, stations lower than the failure location cannot receive communication frames.

従つて、各局は通信フレームを一定時間以上受
信できなくなつたことを検出すると、通信路選択
信号61によりセレクタ51を介して他の通信路
7bからの受信データを通信制御回路56に取り
込む。また上位局の通信制御回路56が故障する
と通信路上に誤つたデータを送信することがある
ため、下位局のスイツチ駆動信号19aを切替え
てスイツチ9a,9bを“バイパス状態”にし、
通信インタフエース回路11の悪影響を通信路に
波及することを防ぐ。
Therefore, when each station detects that it is no longer able to receive communication frames for a certain period of time or more, it uses the communication channel selection signal 61 to input received data from another communication channel 7b to the communication control circuit 56 via the selector 51. Furthermore, if the communication control circuit 56 of the upper station breaks down, erroneous data may be transmitted on the communication path, so the switch drive signal 19a of the lower station is changed to put the switches 9a and 9b into a "bypass state".
To prevent an adverse influence of a communication interface circuit 11 from spreading to a communication path.

本実施例ではコントローラ局数が2局の場合を
述べているが、通信路7a,7b上にスイツチ9
a,9bを必要な箇数だけあらかじめ設置してお
き、また切替回路を増加してN:1バツクアツプ
機能を高めておくことにより、コントロール局
数、コントロール局のスイツチへの設定場所が任
意にでき、拡張性を高めることができる。
Although this embodiment describes the case where the number of controller stations is two, there are switches 9 on the communication paths 7a and 7b.
By installing the required number of a and 9b in advance and increasing the number of switching circuits to improve the N:1 backup function, the number of control stations and the location where the control station can be set to the switch can be adjusted arbitrarily. , scalability can be increased.

次に本発明の中心である送信権信号の監視方法
について、第7,8図を用いて説明する。
Next, a method for monitoring a transmission right signal, which is the center of the present invention, will be explained using FIGS. 7 and 8.

第7図のクロツク管理ルーチンは、ハード・タ
イマーの割込みによつて起動され、 (1) GA監視タイマ TGA (2) GA周期タイマ TGAC (3) その他のタイマ を更新するとともに、GA存在監視およびGA周
期の2つのタイム・アウトを次の要領で処理す
る。
The clock management routine in Figure 7 is started by a hard timer interrupt, updates (1) GA monitoring timer T GA , (2) GA period timer T GAC , and (3) other timers, and also monitors GA presence. and GA period two timeouts are handled as follows.

(a) GA監視およびGA周期タイマのリセツト (i) GA信号送出時 (ii) GA信号受信時 (b) GA監視タイマのタイムアウトの処理 (i) GA監視担当フラグ=1 (ii) GA信号出力(送信局番号付) (c) GA周期タイマのタイムアウトの処理 (i) GA監視担当フラグ=1のとき GA信号出力 GA監視担当フラグのオン、オフは次の条件に
て行なう。
(a) Reset of GA monitoring and GA cycle timer (i) When sending GA signal (ii) When receiving GA signal (b) Processing timeout of GA monitoring timer (i) GA monitoring flag = 1 (ii) GA signal output (With transmitting station number) (c) GA cycle timer timeout processing (i) When GA monitoring flag = 1 GA signal output The GA monitoring flag is turned on and off under the following conditions.

(a) GA監視タイマのタイムアウト時ON (b) 送信局番号付GA信号受信時下記の条件が成
立するとoff 〔条件〕 自局の番号と、GA送信局番号を比
較し、自局番号>GA送信局番号 次に、タイマの設定時間について説明する。通
常、GA監視担当局は1台であるので、GA信号
が不必要に複数個通信路上に存在することを抑え
るため、GA監視タイマと、GA周期タイマーの
関係を、各局のタイマの量子化誤差時間Tqを考
慮して、TGATGAC+2.Tqと設定する。
(a) Turns ON when the GA monitoring timer times out (b) Turns OFF when the following conditions are met when receiving a GA signal with a transmitting station number [Conditions] Compare the own station number and the GA transmitting station number, and find that the own station number > GA Transmitting station number Next, the setting time of the timer will be explained. Normally, there is only one station in charge of GA monitoring, so in order to prevent multiple GA signals from unnecessarily existing on the communication path, the relationship between the GA monitoring timer and the GA period timer is determined by the quantization error of each station's timer. Considering the time Tq, set T GA T GAC +2.Tq.

また、次項で述べる、GA消失時のトランジエ
ントを最小化するために、特に、各局の結線順序
を次項のように選べないときには、第k局のGA
監視タイマの設定を TGA,k=k・C1+C2 とする。
In addition, in order to minimize the transient when GA disappears, which will be described in the next section, especially when the connection order of each station cannot be selected as described in the next section, the GA of the kth station is
The setting of the monitoring timer is T GA,k =k・C 1 +C 2 .

次に第9図を用いて、各局の配置順序に関する
本発明の効果を説明する。各局は自励のタイマを
用いて、GAの存否を監視している。従つて、
GAが通信路より消失した場合には、(各局のGA
監視タイマを簡単のため同一時間に設定している
と)ほぼ同一時刻にGA監視タイマがタイムアウ
トし、各局からGA信号を送信することになる。
第9図の例では、第1局が故障し第2局、第3
局、第6局がGAをほぼ同時に送信したと想定し
て説明する。すなわち、時刻t1には、第1局が
GA監視担当局であり、GA信号が通信路上に唯
一存在している。時刻t2に第1局の故障により、
GA信号が消失したとすると、各局のGA監視タ
イマが動作し、ここでは各クロツクのばらつきが
原因で、時刻t3には、第2、3、6局がタイムア
ウトとなりGA監視担当局になつている。この結
果、これら3つの局は、それぞれ送信局番号付き
GA信号を送出する。各局は、他局のGAを受信
し、自局番号と、GA送信局番号を比較する。こ
の場合、第2局を除いて、自局番号>GA送信局
番号の関係となるため、時刻t4には、GA監視担
当局から自退する。従つて、第2局のみがGA監
視担当局として残り、通信路上のGA信号が唯一
の状態で、制御される。
Next, the effect of the present invention regarding the arrangement order of each station will be explained using FIG. Each station uses a self-running timer to monitor the presence or absence of a GA. Therefore,
If GA disappears from the communication channel, (GA of each station
If the monitoring timer is set to the same time for simplicity, the GA monitoring timer will time out at approximately the same time, and each station will transmit the GA signal.
In the example shown in Figure 9, the first station fails and the second and third stations
The following explanation assumes that the station and the sixth station transmit GAs almost simultaneously. That is, at time t 1 , the first station
It is the station in charge of GA monitoring, and is the only GA signal present on the communication path. At time t 2 , due to a failure of the first station,
Assuming that the GA signal disappears, the GA monitoring timer of each station operates, and at time t3, the 2nd, 3rd , and 6th stations time out and become the stations in charge of GA monitoring due to variations in each clock. There is. As a result, these three stations each have a transmitting station number.
Sends GA signal. Each station receives the GA of other stations and compares its own station number with the GA transmitting station number. In this case, except for the second station, the relationship is that own station number>GA transmitting station number, so at time t4 , the station voluntarily withdraws from the station in charge of GA monitoring. Therefore, only the second station remains as the station in charge of GA monitoring, and is controlled with the GA signal on the communication path being the only one.

本発明により次の効果が得られる。 The present invention provides the following effects.

(1) 通信路に秩序を与えるGA信号を、全局で、
ハード、ソフトとも対称な構造により実現でき
る。この方式により、正常時の送信権獲得の手
続きが簡略化されるとともに、異常状態からの
回復時間も短くでき有利である。
(1) GA signals that give order to the communication path are sent to all stations.
This can be achieved with a symmetrical structure in both hardware and software. This method is advantageous in that it simplifies the procedure for acquiring the transmission right in a normal state and also shortens the recovery time from an abnormal state.

(2) 万が一、GA信号が複数個存在した時には、
自局番号とGA送出局番号の大小比較により、
GA監視担当局を自退するので、簡単な処理
で、GA信号の唯一性を満すことができる。
(2) In the unlikely event that multiple GA signals exist,
By comparing the size of own station number and GA sending station number,
Since the station in charge of GA monitoring is withdrawn, the uniqueness of the GA signal can be satisfied with simple processing.

(3) GA監視担当局が故障のため、GAが消失時
には、各局の監視タイマによりGAが再成され
る。この時、各局の順序を、信号の流れの方向
に局番号を大きくするように並べるので、複数
のGA信号がほぼ1回の送信処理により、唯一
のGA信号が存在する状態に戻る。すなわち、
異常時の通信障害時間が短くなる。
(3) When the GA disappears due to a failure in the station in charge of GA monitoring, the GA is regenerated by the monitoring timer of each station. At this time, the stations are arranged in such a way that the station numbers increase in the direction of signal flow, so that a state is returned to where only one GA signal exists by transmitting a plurality of GA signals almost once. That is,
Communication failure time during abnormalities is shortened.

(4) GAの監視タイマと周期タイマの設定時間の
差をタイマの量子化誤差の2倍に取ることによ
り、GA監視担当局が現在唯一に存在する時に
は、GA監視担当局がGA周期タイマにより、
先回りしてGA信号を消失時送出できる。従つ
て、GA信号が2つ以上通信路に存在して、通
信障害を及ぼす確率が小さくなる。
(4) By setting the difference between the setting times of the GA monitoring timer and the periodic timer to twice the timer quantization error, if there is currently only one station in charge of GA monitoring, the station in charge of GA monitoring uses the GA periodic timer. ,
Can send GA signal in advance when it disappears. Therefore, the probability that two or more GA signals exist on the communication path and cause communication failure is reduced.

(5) GA監視担当局が故障時には、GA監視時間
を局番号に依存して決めると、各局の通信路上
の順序が乱れていても、1時的なGA監視担当
局数が少なくなり、GA信号が唯一になるまで
のトランジエントが短くなり、通信障害時間が
短くなる。
(5) When a station in charge of GA monitoring fails, if the GA monitoring time is determined depending on the station number, even if the order of each station on the communication path is disrupted, the number of stations temporarily in charge of GA monitoring will be reduced, and the GA monitoring time will depend on the station number. The transient until the signal becomes unique is shortened, and the communication failure time is shortened.

以上で述べた、GA監視機構を採用することに
より、各局の自己診断機能、通信路切替切離機
能、N:1バツクアツプ機能により対等形通信路
を用いた通信系のシステム信頼性を向上できると
いう効果が得られる。
By adopting the GA monitoring mechanism described above, it is possible to improve the system reliability of communication systems using peer-to-peer communication channels through the self-diagnosis function of each station, communication path switching and disconnection function, and N:1 backup function. Effects can be obtained.

また、通信系に関係する通信インタフエース回
路、自己診断切替切離回路は各局に共通できるた
めLSI化に適するという効果が得られる。
Furthermore, the communication interface circuit and self-diagnosis switching/disconnection circuit related to the communication system can be shared by each station, making it suitable for LSI implementation.

また、コントローラ局の局数は、任意に増減で
きるため、同一のコントロール局を増減するのみ
でプラント制御装置の規模を容易に変更でき、シ
ステムの拡張性が高いという効果が得られる。
Furthermore, since the number of controller stations can be increased or decreased as desired, the scale of the plant control device can be easily changed by simply increasing or decreasing the number of the same control stations, resulting in the effect that the system is highly expandable.

本実施例では表示局5が1局の場合であるが、
複数台の表示局を、スイツチ9a,9bを増加す
ることで、通信路7a,7bに接続できる。これ
は、ある表示局の故障の場合、他の表示局で機能
を代行させ、プラント制御装置の機能を低下させ
ないという効果が得られる。さらに、複数の表示
局間あるいは表示局とN:1バツクアツプ局間と
で、プラント制御装置の状態を相互に比較照合す
ることにより、表示機能あるいはバツクアツプ機
能をさらに高信頼化できるという効果が得られ
る。
In this embodiment, there is only one display station 5, but
A plurality of display stations can be connected to the communication paths 7a and 7b by increasing the number of switches 9a and 9b. This has the effect that, in the event of a failure of a certain display station, the function is taken over by another display station, and the function of the plant control device is not degraded. Furthermore, by mutually comparing and checking the status of the plant control equipment between multiple display stations or between a display station and an N:1 backup station, it is possible to obtain the effect that the display function or backup function can be made even more reliable. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による実施例を示す構成図、第
2図は第1図のスイツチの構成図、第3図は第1
図の制御回路の構成図、第4図は第1図の通信イ
ンタフエース回路の構成図、第5図は第1図の切
替回路の構成図、第6図は第1図の自己診断切替
切離回路の構成図、第7図、第8図はGA監視機
構の説明図、第9図、第10図は本発明の効果を
示す説明図である。 1,2……コントローラ局、4……N:1バツ
クアツプ局、5……表示局、7……対等形通信
路、11……通信インタフエース回路、12……
自己診断回路。
Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a block diagram of the switch in Fig. 1, and Fig. 3 is a block diagram of the switch shown in Fig. 1.
4 is a configuration diagram of the communication interface circuit in FIG. 1, FIG. 5 is a configuration diagram of the switching circuit in FIG. 1, and FIG. 6 is a configuration diagram of the switching circuit in FIG. 1. 7 and 8 are explanatory diagrams of the GA monitoring mechanism, and FIGS. 9 and 10 are explanatory diagrams showing the effects of the present invention. 1, 2...controller station, 4...N:1 backup station, 5...display station, 7...peer communication path, 11...communication interface circuit, 12...
Self-diagnosis circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 デイジタル制御点のグループまたはアナログ
制御点毎に分割される複数のコントローラ局と、
このコントローラ局の状態を表示操作する表示局
を含む機能モジユール群と、この機能モジユール
間を対等に接続する対等形通信路から構成され、
前記機能モジユールは専門の機能に関する1つの
タスクと、共通の通信・診断機能を分担し、全て
の機能モジユールに共通な通信インターフエイス
回路と、前記機能モジユールが各々自己状態を診
断する自己診断回路により接続されるプラント制
御装置において、通信路を環状に接続し、上記通
信路へのメツセージ送信権信号が通信路上に存在
するか否かを監視タイマで監視する機構と、上記
メツセージ送信権信号が通信路上に唯一であるこ
とを確認する機構を機能モジユールに共通に有す
ることを特徴とするプラント制御装置。
1 a plurality of controller stations divided by groups of digital control points or analog control points;
It consists of a functional module group including a display station that displays and operates the status of this controller station, and a peer-to-peer communication path that connects these functional modules on an equal basis.
The functional module shares one task related to a specialized function and a common communication/diagnosis function, and includes a communication interface circuit common to all functional modules and a self-diagnosis circuit for each functional module to diagnose its own status. In the connected plant control device, the communication path is connected in a ring, and the message transmission right signal is communicated with a mechanism that monitors with a monitoring timer whether or not a message transmission right signal exists on the communication path. A plant control device characterized in that its functional modules have a common mechanism for confirming that it is the only one on the road.
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