KR101677882B1 - 통신 시스템, 대기 장치, 통신 방법 및 대기 프로그램 - Google Patents

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Abstract

기능 안전 통신을 실시하는 통신 시스템에 있어서, 시스템 전환시의 다운 타임을 단축시킨다. 기능 안전 통신 초기화 시퀀스가 슬레이브와 제어 시스템 마스터의 사이에서 개시되면, 슬레이브와의 사이에서 기능 안전 통신 초기화 시퀀스의 일부의 시퀀스로 이루어지는 제1 시퀀스 그룹을 실행하는 제1 준비부(1222)와, 제1 시퀀스 그룹의 실행이 완료된 후에 제어 시스템 마스터의 장해를 검지하면, 슬레이브와의 사이에서 기능 안전 통신 초기화 시퀀스 중 제1 시퀀스 그룹 이외의 시퀀스인 제2 시퀀스 그룹을 실행하는 제2 준비부(1223)와, 제2 시퀀스 그룹의 실행이 완료된 후에 슬레이브와의 사이에서 제어 통신을 개시하는 제어 통신 제어부(110)를 구비한다.

Description

통신 시스템, 대기 장치, 통신 방법 및 대기 프로그램{COMMUNICATION SYSTEM, STANDBY DEVICE, COMMUNICATION METHOD, AND STANDBY PROGRAM}
본 발명은 통신 시스템, 대기 장치, 통신 방법 및 대기 프로그램에 관한 것으로, 특히, 시스템 전환 방식을 채용하는 통신 시스템, 대기 장치, 통신 방법 및 대기 프로그램에 관한 것이다.
마스터·슬레이브 방식을 적용한 계장(計裝) 분야용 네트워크 시스템이 있다. 도 1은 마스터·슬레이브 방식을 적용한 네트워크 시스템(시스템 전환 시스템(500))의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시하는 네트워크 시스템은, 가용성(availability)을 유지하기 위해, 2대의 마스터(100)(제어 시스템 마스터(100a)와 대기 시스템 마스터(100b))와 복수 대의 슬레이브(200)(슬레이브 1(2001), …, 슬레이브 n(200n))로 구성된다. 가용성을 유지한다는 것은, 시스템이 정지해 버리는 시간을 가능한 한 짧게 하는 것이다.
이와 같이, 마스터(100)를 이중화함으로써, 제어 시스템 마스터(100a)가 고장나도 대기 시스템 마스터(100b)가 역할을 계승할 수 있어, 가용성을 유지할 수 있다.
또, 가용성을 유지하기 위해서는, 마스터(100)를 이중화할 뿐만 아니라, 제어 시스템 마스터(100a)와 대기 시스템 마스터(100b)의 역할이 바뀔 때에 발생하는, 다운 타임(down time)을 단축하는 것이 필요하다.
다운 타임이란, 시스템이나 서비스가 정지하고 있는 시간이다. 여기에서는, 제어 시스템 마스터(100a)가 고장나고 나서 대기 시스템 마스터(100b)와 슬레이브(200)의 사이에서 통신이 재개(再開)될 때까지의 시간을 가리킨다.
다운 타임을 단축하는 기술의 예로서 특허 문헌 1을 제시한다. 특허 문헌 1은, 실행 계산기의 장해 발생시에, 대기 계산기의 실행 온라인 시스템의 기동 시간을 단축시키는 것이다. 특허 문헌 1의 시스템은, 1대의 실행 계산기와 1대의 대기 계산기로 구성되어 있다. 실행 계산기에는 실행 온라인 시스템이 조합되고, 대기 계산기에는 더미 온라인 시스템(dummy on-line system)이 편입(incorporate)되고, 실행 계산기와 대기 계산기에는, 전환 모니터 프로그램(switching monitor program)이 편입된다.
특허 문헌 1의 시스템의 동작은, 이하와 같다. 우선, 통상시는 실행 계산기가 동작한다. 이때, 대기 계산기에서는, 실행 계산기와 같은 내용의 더미 온라인 시스템을 메모리상에 전개(展開)해 둔다. 이후, 시스템이 전환될 때까지 대기 계산기상에서 더미 온라인 시스템이 실행된다.
실행 계산기에 장해가 발생하면, 시스템이 전환되어, 실행 계산기의 처리는 대기 계산기로 인계된다. 대기 계산기에서는 이미 내용이 같은 더미 온라인 시스템이 기동하고 있기 때문에, 메모리를 초기화하는 일 없이 처리의 계속이 가능해져, 다운 타임의 단축이 가능해진다.
특허 문헌 1: 일본 특개평 08－221287호 공보
근래, 도 1에 도시하는 것 같은 네트워크 시스템에 있어서는, 시스템의 안전성 향상의 관점으로부터, 커넥션형(connection type) 통신을 베이스로 한 기능 안전 통신을 시스템의 네트워크부에 적용하는 것이 요구되고 있다. 기능 안전 통신이란, 커멘드를 에러 없이 확실히 송신하기 위해서, 이하 (a)~(d)의 조건을 만족한 통신이다.
(a) 의도하지 않는 반복, 정확하지 않은 시퀀스(incorrect sequence), 소실(loss), 허용할 수 없는 지연, 위장(masquerade), 어드레싱 등의 통신 에러에 대해서, 대책을 행하고 있다.
(b) 송신 중인 데이터 파손을 검출할 수 있도록, 제어 통신의 패킷에 CRC(Cyclic·Redundancy·Check)를 부가하고 있다.
(c) 기능 안전 통신 전용의 처리부(안전 통신층)를 가지고 있다.
(d) 통신을 개시하기 전에, 기능 안전 통신을 실시하는 커넥션 단위로, 이하의 기능 안전 통신 초기화 시퀀스를 실행한다.
＜기능 안전 통신 초기화 시퀀스＞
［1］안전 커넥션의 확립 요구와 응답.
［2］네트워크 파라미터 확인 요구와 응답, 파라미터 유지.
［3］안전국 파라미터 대조 요구와 응답, 파라미터의 정당성 확인.
［4］옵션 기능이 필요한 경우는 옵션에 관계되는 프레임의 교환을 실행.
［5］리프레쉬 준비＋오프셋 계측 요구와 응답.
［6］［5］의 오프셋 계측 정보를 기초로 하여, 안전 리프레쉬＋오프셋 생성 요구와 응답을 실행.
도 1에 도시하는 것 같은 네트워크 시스템에 있어서 기능 안전 통신을 실행하는 경우, 통신 개시 전에, 상술한 기능 안전 통신 초기화 시퀀스를 실행할 필요가 있기 때문에, 시스템 전환에 시간을 필요로 한다고 하는 과제가 있다.
특허 문헌 1에 개시된 다운 타임을 단축하는 기술에서는, 통신의 초기화가 필요한 커넥션형 통신 베이스의 기능 안전 통신의 적용을 행하는 경우가 상정되어 있지 않다.
도 2는 도 1의 네트워크 시스템에 기능 안전 통신을 적용했을 경우의 통신 시퀀스도이다. 도 2에 있어서, 화살표는 데이터의 교환을 나타내고 있다.
도 2에 도시하는 것처럼, 네트워크 시스템의 셋업시에, 제어 시스템 마스터(100a)와 슬레이브(200)의 사이, 및 제어 시스템 마스터(100a)와 대기 시스템 마스터(100b)의 사이에서 기능 안전 통신 초기화 시퀀스의［1］~［6］을 실행한다.
제어 시스템 마스터(100a)에 장해가 발생하여, 시스템이 전환되면, 대기 시스템 마스터(100b)와 슬레이브(200)의 통상 통신의 개시 전에, 대기 시스템 마스터(100b)와 슬레이브(200)의 사이에서 기능 안전 통신 초기화 시퀀스의［1］~［6］을 실행하게 된다. 이 때문에, 제어 시스템 마스터(100a)가 고장나고 나서 시스템 전환이 발생하여, 대기 시스템 마스터(100b)와 슬레이브(200)의 사이에서 통신이 재개될 때까지의 다운 타임이 장기화된다고 하는 과제가 있다.
본 발명은 기능 안전 통신이 적용된 네트워크 시스템에 있어서, 시스템 전환시에 기능 안전 통신을 실시하는 경우의 다운 타임을 단축하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 통신 시스템은 계산기와, 상기 계산기를 제어하는 제어 장치와, 상기 제어 장치의 장해 발생시에 상기 제어 장치를 대체하는 대기 장치를 구비하는 통신 시스템에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 계산기와의 사이에서 복수의 시퀀스를 포함하는 준비 시퀀스 그룹을 실행하는 제어측 준비부와, 상기 제어측 준비부에 의해 상기 준비 시퀀스 그룹의 실행이 완료된 후에, 상기 계산기와의 사이에서 상기 계산기를 제어하는 제어 통신을 개시하는 제어측 통신부를 구비하고, 상기 대기 장치는, 상기 제어측 준비부에 의해 상기 제어 장치와 상기 계산기의 사이에서 상기 준비 시퀀스 그룹이 개시되면, 상기 계산기와의 사이에서 상기 준비 시퀀스 그룹에 포함되는 상기 복수의 시퀀스의 일부 시퀀스인 제1 시퀀스 그룹을 실행하는 제1 준비부와, 상기 제1 준비부에 의해 상기 제1 시퀀스 그룹의 실행이 완료된 후에 상기 제어 장치의 장해를 검지하면, 상기 계산기와의 사이에서 상기 준비 시퀀스 그룹 중 상기 제1 시퀀스 그룹 이외의 시퀀스로 이루어지는 제2 시퀀스 그룹을 실행하는 제2 준비부와, 상기 제2 준비부에 의해 상기 제2 시퀀스 그룹의 실행이 완료된 후에, 상기 계산기와의 사이에서 상기 제어 통신을 개시하는 대기측 통신부를 구비한다.
본 발명에 따른 통신 시스템에 의하면, 대기 장치는, 제어 장치와 계산기와의 사이에서 준비 시퀀스가 개시되면, 상기 계산기와의 사이에서 상기 준비 시퀀스 중 일부의 시퀀스로 이루어지는 제1 시퀀스 그룹을 실행하는 제1 준비부와, 상기 제1 시퀀스 그룹의 실행이 완료된 후에 상기 제어 장치의 장해를 검지하면, 상기 계산기와의 사이에서 상기 준비 시퀀스 중 상기 제1 시퀀스 그룹 이외의 시퀀스인 제2 시퀀스 그룹을 실행하는 제2 준비부와, 상기 제2 시퀀스 그룹의 실행이 완료된 후에 상기 계산기와의 사이에서 제어 통신을 개시하는 대기측 통신부를 구비하므로, 시스템 전환시에 대기 장치와 계산기의 사이에서 실행하는 준비 시퀀스 그룹을 짧게 할 수 있어, 다운 타임을 단축시킬 수 있다.
도 1은 마스터·슬레이브 방식을 적용한 네트워크 시스템(시스템 전환 시스템(500))의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 네트워크 시스템에 기능 안전 통신을 적용했을 경우의 통신 시퀀스도이다.
도 3은 실시 형태 1에 따른 마스터(100)(제어 시스템 마스터(100a))의 블록 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 실시 형태 1에 따른 마스터(100)(대기 시스템 마스터(100b))의 블록 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 실시 형태 1에 따른 슬레이브(200)의 블록 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 실시 형태 1에 따른 마스터(100), 슬레이브(200)의 하드웨어 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은 실시 형태 1에 따른 시스템 전환 시스템(500)의 시스템 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8은 실시 형태 1에 따른 제어 시스템 마스터(100a)와 슬레이브(200)의 사이의 통신 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 9는 실시 형태 1에 따른 제어 시스템 마스터(100a)와 대기 시스템 마스터(100b) 사이의 통신 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 10은 실시 형태 1에 따른 대기 시스템 마스터(100b)와 슬레이브(200) 사이의 통신 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 11은 실시 형태 1에 따른 대기 시스템 마스터(100b)의 초기화 처리부(122b)에 의한 초기화 작업 판정 처리를 나타내는 플로우도이다.
도 12는 실시 형태 2에 따른 대기 시스템 마스터(100b)의 블록 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 13은 실시 형태 2에 따른 생존 정보 프레임(131)의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14는 실시 형태 2에 따른 시스템 전환 시스템(500)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 실시 형태 3에 따른 슬레이브(200)의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 16은 실시 형태 3에 따른 기능 안전 통신의 안전 프레임(250)의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 17은 실시 형태 3에 따른 시스템 전환 시스템(500)에 있어서의 식별자 판정 처리의 동작을 나타내는 순서도이다.
실시 형태 1.
도 1은 마스터·슬레이브 방식을 적용한 네트워크 시스템(시스템 전환 시스템(500))의 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 본 실시 형태에서는, 도 1에 도시하는 시스템 전환 시스템(500)(통신 시스템의 일례)에 기능 안전 통신을 적용했을 경우에, 시스템 전환시의 다운 타임을 단축시킬 수 있는 방식에 대해서 설명한다.
제어 시스템 마스터(100a)와 대기 시스템 마스터(100b)는 전용선에 의해 접속되어 있다. 또, 제어 시스템 마스터(100a) 및 대기 시스템 마스터(100b)에는, 복수 대의 슬레이브(200)(슬레이브 1(2001)~슬레이브 n(200n))가 전송로에 의해 라인 접속되어 있다.
제어 시스템 마스터(100a)(제어 장치)는 슬레이브(200)(계산기)와의 사이에서 제어 통신을 행함으로써, 슬레이브(200)를 제어한다. 대기 시스템 마스터(100b)(대기 장치)는 제어 시스템 마스터(100a)의 장해 발생시에 제어 시스템 마스터(100a)를 대체한다. 제어 시스템 마스터(100a)와 대기 시스템 마스터(100b)의 구성은, 동일 구성인 것이 바람직하다.
도 3은 본 실시 형태에 따른 마스터(100)(제어 시스템 마스터(100a))의 블록 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 도 4는 본 실시 형태에 따른 마스터(100)(대기 시스템 마스터(100b))의 블록 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4를 이용하여, 제어 시스템 마스터(100a)와, 대기 시스템 마스터(100b)의 블록 구성에 대해서 설명한다.
도 3, 도 4에 도시하는 것처럼, 제어 시스템 마스터(100a)와 대기 시스템 마스터(100b)는, 동일한 구성이다. 따라서 여기에서는, 마스터(100)의 구성으로서 설명한다.
또, 이하의 설명에 있어서, 구성부에 첨자 m1~m5, s1~sn가 부여되어 있는 경우는, 그 구성부는 첨자가 동일한 안전 통신 제어부(120)가 구비하는 구성부인 것으로 한다. 또, 구성부에 첨자 a, b가 부여되어 있는 경우는, 그 구성부는 첨자가 동일한 마스터(100)(제어 시스템 마스터(100a) 혹은 대기 시스템 마스터(100b))가 구비하는 구성부인 것으로 한다.
마스터(100)는 제어 통신 제어부(110), 안전 통신 제어부(120)를 구비한다.
제어 통신 제어부(110)는 제어 통신에 필요한 프레임의 송수신을 제어한다. 제어 통신은 마스터(100)와 슬레이브(200)의 사이에서 행해지는 통신으로, 슬레이브(200)를 동작시키는 커멘드를 슬레이브(200)에 보내기 위한 통신이다.
제어 시스템 마스터(100a)의 제어 통신 제어부(110a)는, 기능 안전 통신 초기화 시퀀스의 실행이 완료된 후에, 슬레이브(200)의 사이에서 제어 통신을 개시하는 제어측 통신부의 일례이다. 대기 시스템 마스터(100b)의 제어 통신 제어부(110b)는, 기능 안전 통신 초기화 시퀀스 중 제2 시퀀스 그룹(도 10 참조)의 실행이 완료된 후에, 슬레이브(200)의 사이에서 제어 통신을 개시하는 대기측 통신부의 일례이다.
안전 통신 제어부(120)는 기능 안전 통신에 필요한 프레임(안전 프레임이라고도 함)의 송수신을 제어한다. 안전 통신 제어부(120)는 자(自) 마스터(100)에 접속되어 있는 타(他) 마스터(100), 및 복수의 슬레이브(200)와의 사이에서 기능 안전 통신을 실현하기 위한 통신 에러 체크를 행하는 안전 통신층의 기능을 실행한다.
안전 통신 제어부(120)는 타 마스터(100) 및 복수의 슬레이브(200)마다 마련된다. 타 마스터(100)와의 기능 안전 통신을 실현하기 위한 안전 통신 제어부(120)를, 안전 통신 제어부(120m1)라고 한다. 슬레이브 1~슬레이브 n의 각각과의 기능 안전 통신을 실현하기 위한 안전 통신 제어부(120)를, 안전 통신 제어부(120s1~120sn)(n은 슬레이브 대수)라고 한다.
안전 통신 제어부(120)는 수신원(reception source) 판정부(124), 송신지(transmission destination) 설정부(121), 초기화 처리부(122), 안전 데이터 처리부(123)를 구비한다.
수신원 판정부(124)는 안전 통신 제어부(120)에 전송된 안전 프레임을 취득하여, 그 안전 프레임의 수신원을 판정한다. 안전 프레임이란, 안전 통신 제어부(120)가 통신 에러 체크를 행하기 위해서 필요한 정보를 격납한 프레임이다.
송신지 설정부(121)는 안전 프레임에 송신지를 설정한다.
초기화 처리부(122)는 기능 안전 통신 초기화 시퀀스를 실행한다.
기능 안전 통신 초기화 시퀀스는 제어 통신을 개시하기 전에 실행되는 준비 시퀀스 그룹의 일례이다. 기능 안전 통신 초기화 시퀀스(준비 시퀀스 그룹)는, 복수의 시퀀스［1］~［6］을 포함한다.
초기화 처리부(122)는 안전 프레임에 포함되는 파라미터로서, 기능 안전 통신 초기화 시퀀스에서 사용하는 파라미터를 수취하고, 기능 안전 통신 초기화 시퀀스를 실행한다.
도 3에 도시하는 것처럼, 마스터(100)가 제어 시스템 마스터(100a)인 경우는, 초기화 처리부(122a)는 슬레이브(200)와의 사이에서 기능 안전 통신 초기화 시퀀스를 실행하는 제어측 준비부의 일례이다.
도 4에 도시하는 것처럼, 마스터(100)가 대기 시스템 마스터(100b)인 경우는, 초기화 처리부(122b)는 시퀀스 분할부(1221), 제1 준비부(1222), 제2 준비부(1223)를 구비한다.
또한, 모든 초기화 처리부(122)가 시퀀스 분할부(1221), 제1 준비부(1222), 제2 준비부(1223)를 구비하고 있어도 되고, 대기 시스템 마스터(100b)의 초기화 처리부(122b)만이, 시퀀스 분할부(1221), 제1 준비부(1222), 제2 준비부(1223)를 구비하고 있어도 된다. 다만, 제어 시스템 마스터(100a)와 대기 시스템 마스터(100b)를 동일 구성으로 해 두면, 어느 쪽도 서로를 백업할 수 있으므로 바람직하다.
시퀀스 분할부(1221)는 기능 안전 통신 초기화 시퀀스에 포함되는 각 시퀀스의 내용에 기초하여, 기능 안전 통신 초기화 시퀀스를 제1 시퀀스 그룹과 제2 시퀀스 그룹으로 분할한다. 시퀀스 분할부(1221)는 시스템 전환 시스템(500)의 셋업시에, 기능 안전 통신 초기화 시퀀스를 제1 시퀀스 그룹과 제2 시퀀스 그룹으로 분할한다.
제1 준비부(1222)는 제어 시스템 마스터(100a)와 슬레이브(200)의 사이에서 기능 안전 통신 초기화 시퀀스가 개시되면 슬레이브(200)와의 사이에서 기능 안전 통신 초기화 시퀀스에 포함되는 복수의 시퀀스의 일부 시퀀스인 제1 시퀀스 그룹을 실행한다.
제2 준비부는 제1 시퀀스 그룹의 실행이 완료된 후에 제어 시스템 마스터(100a)의 장해를 검지하면, 슬레이브(200)와의 사이에서 기능 안전 통신 초기화 시퀀스 중 제1 시퀀스 그룹 이외의 시퀀스로 이루어지는 제2 시퀀스 그룹을 실행한다.
본 실시 형태에서는, 시퀀스 분할부(1221)에 의해 기능 안전 통신 초기화 시퀀스를 제1 시퀀스 그룹과 제2 시퀀스 그룹으로 분할하고 나서, 제1 준비부(1222)가 제1 시퀀스 그룹을 실행한다고 하고 있지만, 이것으로 한정되지 않는다. 미리, 시스템 관리 책임자 등이 제1 시퀀스 그룹과 제2 시퀀스 그룹으로 분할해 두고, 마스터(100)가 구비하는 기억장치에 기억해 두는 것으로 해도 된다.
본 실시 형태에서는, 안전 통신 제어부(120)에 새롭게 시퀀스 분할부(1221), 제1 준비부(1222), 제2 준비부(1223)를 추가하고 있다.
안전 데이터 처리부(123)는 기능 안전 통신에 있어서 통신 에러 대책에 필요한 안전 데이터의 처리를 행한다.
도 5는 본 실시 형태에 따른 슬레이브(200)의 블록 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
슬레이브(200)는 제어 통신 제어부(210), 안전 통신 제어부(220)를 구비한다.
제어 통신 제어부(210)는 슬레이브(200)측에 있어서 제어 통신에 필요한 프레임의 송수신을 제어한다.
안전 통신 제어부(220)는 제어 시스템 마스터(100a)와의 통신용의 안전 통신 제어부(220m2)와, 대기 시스템 마스터(100b)와의 통신용의 안전 통신 제어부(220m3)로 구성된다. 간단하게, 안전 통신 제어부(220)로 기재했을 경우에는, 안전 통신 제어부(220m2, 220m3)의 양쪽, 혹은 어느 한쪽을 가리킨다.
안전 통신 제어부(220)는 슬레이브(200)에 있어서, 기능 안전 통신에 필요한 안전 프레임의 송수신을 제어한다. 본 실시 형태에서는, 슬레이브(200)에, 새롭게 대기 시스템 마스터(100b)와의 통신용의 안전 통신 제어부(220m3)를 추가하고 있다.
안전 통신 제어부(220)는 수신원 판정부(224), 송신지 설정부(221), 초기화 처리부(222), 안전 데이터 처리부(223)를 구비한다.
수신원 판정부(224)는 안전 통신 제어부(220)에 전송된 안전 프레임을 취득한다.
송신지 설정부(221)는 안전 프레임의 송신지를 설정한다.
초기화 처리부(222)는 마스터(100)로부터 보내져 온 안전 프레임에 포함되는 기능 안전 통신 초기화 시퀀스에서 사용하는 파라미터를 수취하고, 기능 안전 통신 초기화 시퀀스를 실행한다. 대기 시스템 마스터(100b)와의 사이에서 기능 안전 통신 초기화 시퀀스를 실행하는 경우에는, 대기 시스템 마스터(100b)에 의해 기능 안전 통신 초기화 시퀀스가 분할되어, 실행된다.
본 실시 형태에서는, 슬레이브(200)의 안전 통신 제어부(220)에, 새롭게 초기화 처리부(222)를 추가하고 있다.
안전 데이터 처리부(223)는 기능 안전 통신에 있어서 통신 에러 대책에 필요한 안전 데이터의 처리를 행한다.
도 6은 본 실시 형태에 따른 제어 시스템 마스터(100a), 대기 시스템 마스터(100b), 슬레이브(200)의 하드웨어 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6을 이용하여, 제어 시스템 마스터(100a), 대기 시스템 마스터(100b), 슬레이브(200)의 하드웨어 구성예에 대해서 설명한다.
제어 시스템 마스터(100a), 대기 시스템 마스터(100b), 슬레이브(200)는 컴퓨터이고, 제어 시스템 마스터(100a), 대기 시스템 마스터(100b), 슬레이브(200)의 각 요소를 프로그램으로 실현할 수 있다.
제어 시스템 마스터(100a), 대기 시스템 마스터(100b), 슬레이브(200)의 하드웨어 구성으로서는, 버스에, 연산 장치(901), 외부 기억장치(902), 주 기억장치(903), 통신 장치(904), 입출력 장치(905)가 접속되어 있다.
연산 장치(901)는 프로그램을 실행하는 CPU(Central·Processing·Unit)이다.
외부 기억장치(902)는, 예를 들면 ROM(Read·Only·Memory)이나 플래쉬 메모리, 하드 디스크 장치이다.
주 기억장치(903)는 RAM(Random·Access·Memory)이다.
통신 장치(904)는, 예를 들면 통신 보드 등이고, LAN(Local·Area·Network) 등에 접속되어 있다. 통신 장치(904)는 LAN으로 한정하지 않고, IP－VPN(Internet·Protocol·Virtual·Priｖate·Network), 광역 LAN, ATM(Asynchronous·Transfer·Mode) 네트워크와 같은 WAN(Wide·Area·Network) 혹은 인터넷에 접속되어 있어도 상관없다. LAN, WAN, 인터넷은, 네트워크의 일례이다.
입출력 장치(905)는, 예를 들면 마우스, 키보드, 디스플레이 장치 등이다. 마우스 대신에, 터치 패널, 터치 패드, 트랙 볼, 펜 태블릿(pen tablet), 혹은, 그 외의 포인팅 디바이스가 이용되어도 된다. 디스플레이 장치는 LCD(Liquid·Crystal·Display), CRT(Cathode·Ray·Tube) 혹은 그 외의 표시장치여도 된다.
프로그램은 통상은 외부 기억장치(902)에 기억되어 있고, 주 기억장치(903)에 로드된 상태에서, 차례로 연산 장치(901)에 판독되어, 실행된다.
프로그램은 블록 구성도에 나타내는 「~부」로서 설명하고 있는 기능을 실현하는 프로그램이다.
또한, 외부 기억장치(902)에는 오퍼레이팅 시스템(OS)도 기억되어 있고, OS의 적어도 일부가 주 기억장치(903)에 로드되고, 연산 장치(901)는 OS를 실행하면서, 블록 구성도에 나타내는 「~부」의 기능을 실현하는 프로그램을 실행한다.
또, 응용 프로그램도 외부 기억장치(902)에 기억되어 있고, 주 기억장치(903)에 로드된 상태에서, 차례로 연산 장치(901)에 의해 실행된다.
또, 「~테이블」등의 정보도 외부 기억장치(902)에 기억되어 있다.
또, 「~의 판단」, 「~의 판정」, 「~의 추출」, 「~의 검지」, 「~의 설정」, 「~의 등록」, 「~의 선택」, 「~의 생성」, 「~의 입력」, 「~의 출력」 등의 처리의 결과를 나타내는 정보나 데이터나 신호치나 변수치가 주 기억장치(903)에 파일로서 기억되어 있다.
또, 제어 시스템 마스터(100a), 대기 시스템 마스터(100b), 슬레이브(200)가 수신한 데이터가 주 기억장치(903)에 기억된다.
또, 암호키·복호키나 난수치나 파라미터가, 주 기억장치(903)에 파일로서 기억되어도 된다.
또한, 도 6의 구성은, 어디까지나 제어 시스템 마스터(100a), 대기 시스템 마스터(100b), 슬레이브(200)의 하드웨어 구성의 일례를 나타내는 것이며, 제어 시스템 마스터(100a), 대기 시스템 마스터(100b), 슬레이브(200)의 하드웨어 구성은 도 6에 기재된 구성으로 한정하지 않고, 다른 구성이어도 된다.
도 7은 본 실시 형태에 따른 시스템 전환 시스템(500)의 시스템 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 여기에서는, 설명을 간단하게 하기 위해, 슬레이브(200)의 대수를 1대로 상정한다. 그러나 상술한 것처럼, 슬레이브(200)의 대수는 복수 대여도 좋다.
이하의 동작의 설명에서는, 제어 시스템 마스터(100a)와 슬레이브(200)의 사이, 제어 시스템 마스터(100a)와 대기 시스템 마스터(100b)의 사이, 대기 시스템 마스터(100b)와 슬레이브(200)의 사이로 나눠서, 기능 안전 통신에 관련되는 부분의 동작에 대해서 설명한다.
도 8은 본 실시 형태에 따른 제어 시스템 마스터(100a)와 슬레이브(200) 사이의 통신 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 8을 이용하여, 제어 시스템 마스터(100a)와 슬레이브(200) 사이의 통신 시퀀스에 대해서 설명한다.
(A1)의 통신 시퀀스는, 제어 시스템 마스터(100a)의 안전 통신 제어부(120)(안전 통신층)와 슬레이브(200)의 안전 통신 제어부(220)(안전 통신층)의 사이에서 안전 커넥션을 확립하기 위한 통신 시퀀스이다. (A1)의 통신 시퀀스는, 시스템 전환 시스템(500)의 셋업시에 제어 시스템 마스터(100a)의 초기화 처리부(122a)와 슬레이브(200)의 초기화 처리부(222)의 사이에서 행해지는 기능 안전 통신 초기화 시퀀스이다. 기능 안전 통신 초기화 시퀀스에서는, 이하의 항목을 실행한다.
［1］안전 커넥션의 확립 요구 프레임의 송수신과 응답 프레임의 송수신을 실행.
［2］네트워크 파라미터 확인 요구 프레임의 송수신과 응답 프레임의 송수신, 파라미터를 버퍼에 격납하여, 유지함.
［3］안전국 파라미터 대조 요구 프레임의 송수신과 응답 프레임의 송수신, 안전 통신 제어부로 파라미터의 정당성 확인을 실행.
［4］그 외 옵션 기능이 필요한 경우는, 옵션에 관계되는 프레임의 송수신과 처리를 실행.
［5］리프레쉬 준비＋오프셋 계측 요구 프레임의 송수신과 응답 프레임의 송수신을 실행.
［6］오프셋 계측 정보를 기초로 하여, 안전 리프레쉬＋오프셋 생성 요구 프레임의 송수신과 응답 프레임 송수신을 실행.
(A2)의 통신 시퀀스는, 제어 시스템 마스터(100a)와 슬레이브(200)의 사이에서, 제어 통신을 기능 안전 통신으로서 실행하는 시퀀스이다.
(A2)의 기능 안전 통신시에 제어 시스템 마스터(100a)가 고장나면, (A3)의 통신 시퀀스가 개시된다. (A3)의 통신 시퀀스에 있어서, 제어 시스템 마스터(100a)의 안전 통신 제어부(120)와 슬레이브(200)의 안전 통신 제어부(220)에 의해서, 통신 에러가 검출된다. 통신 에러가 검출되면, (A3)의 통신 시퀀스에 있어서, 제어 시스템 마스터(100a)의 안전 통신 제어부(120)와 슬레이브(200)의 안전 통신 제어부(220) 사이의 안전 커넥션이 절단된다.
도 9는 본 실시 형태에 따른 제어 시스템 마스터(100a)와 대기 시스템 마스터(100b) 사이의 통신 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 9를 이용하여, 제어 시스템 마스터(100a)와 대기 시스템 마스터(100b) 사이의 통신 시퀀스에 대해서 설명한다.
(B1)의 통신 시퀀스는, 제어 시스템 마스터(100a)의 안전 통신 제어부(120)(안전 통신층)와 대기 시스템 마스터(100b)의 안전 통신 제어부(120)(안전 통신층)의 사이에서 안전 커넥션을 확립하기 위한 시퀀스이다. (B1)의 통신 시퀀스는, 시스템 전환 시스템(500)의 셋업시에 제어 시스템 마스터(100a)의 초기화 처리부(122a)와 대기 시스템 마스터(100b)의 초기화 처리부(122b)의 사이에서 행해지는 기능 안전 통신 초기화 시퀀스이다. 기능 안전 통신 초기화 시퀀스에서는, 이하의 항목을 실행한다.
［1］안전 커넥션의 확립 요구 프레임의 송수신과 응답 프레임의 송수신을 실행.
［2］네트워크 파라미터 확인 요구 프레임의 송수신과 응답 프레임의 송수신, 파라미터를 버퍼에 격납하여, 유지함.
［3］안전국 파라미터 대조 요구 프레임의 송수신과 응답 프레임의 송수신, 안전 통신 제어부로 파라미터의 정당성 확인을 실행.
［4］그 외 옵션 기능이 필요한 경우는, 옵션에 관계되는 프레임의 송수신과 처리를 실행.
［5］리프레쉬 준비＋오프셋 계측 요구 프레임의 송수신과 응답 프레임의 송수신을 실행.
［6］오프셋 계측 정보를 기초로 하여, 안전 리프레쉬＋오프셋 생성 요구 프레임의 송수신과 응답 프레임 송수신을 실행.
(B2)의 통신 시퀀스는, 제어 시스템 마스터(100a)와 대기 시스템 마스터(100b)의 사이에서, 기능 안전 통신을 실행하는 시퀀스이다.
(B2)의 통신 시퀀스에서는, 시스템 전환에 필요한 데이터의 송수신이 행해진다.
(B2)의 통신 시퀀스시에 제어 시스템 마스터(100a)가 고장나면, (B3)의 통신 시퀀스가 개시된다. (B3)의 통신 시퀀스에 있어서, 제어 시스템 마스터(100a)의 안전 통신 제어부(120)와 대기 시스템 마스터(100b)의 안전 통신 제어부(120)에 의해서, 통신 에러가 검출된다. 통신 에러가 검출되면, (B3)의 통신 시퀀스에 있어서, 제어 시스템 마스터(100a)의 안전 통신 제어부(120)와 대기 시스템 마스터(100b)의 안전 통신 제어부(120) 사이의 안전 커넥션이 절단된다.
도 10은 본 실시 형태에 따른 대기 시스템 마스터(100b)와 슬레이브(200) 사이의 통신 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 10을 이용하여, 대기 시스템 마스터(100b)와 슬레이브(200) 사이의 통신 시퀀스에 대해서 설명한다.
(C1)의 통신 시퀀스는, 대기 시스템 마스터(100b)의 안전 통신 제어부(120)(안전 통신층)와 슬레이브(200)의 안전 통신 제어부(220)(안전 통신층)의 사이에서 안전 커넥션을 확립하기 위한 시퀀스의 일부이다. (C1)의 통신 시퀀스는, 시스템 전환 시스템(500)의 셋업시에 대기 시스템 마스터(100b)의 초기화 처리부(122b)의 제1 준비부(1222b)와, 슬레이브(200)의 초기화 처리부(222)의 사이에서 행해지는 기능 안전 통신 초기화 시퀀스의 일부인 제1 시퀀스 그룹이다. 시스템 전환 시스템(500)의 셋업시에는, 제1 준비부(1222b)는, 상술한 기능 안전 통신 초기화 시퀀스［1］~［6］ 중 이하의 항목을 제1 시퀀스 그룹으로서 실행한다(제1 준비 처리, 제1 준비 공정).
［1］안전 커넥션의 확립 요구 프레임의 송수신과 응답 프레임의 송수신을 실행.
［2］네트워크 파라미터 확인 요구 프레임의 송수신과 응답 프레임의 송수신, 파라미터를 버퍼에 격납하여, 유지함.
［3］안전국 파라미터 대조 요구 프레임의 송수신과 응답 프레임의 송수신, 안전 통신 제어부로 파라미터의 정당성 확인을 실행.
［4］그 외 옵션 기능이 필요한 경우는, 옵션에 관계되는 프레임의 송수신과 처리를 실행.
(C1)의 통신 시퀀스(［1］~［4］)가 종료되면, 대기 시스템 마스터(100b)와 슬레이브(200)의 통신은, 시스템 전환이 발생할 때까지 대기 상태가 된다.
제어 시스템 마스터(100a)가 고장나면, (C2)의 통신 시퀀스가 개시된다. (C2)의 통신 시퀀스는 제어 시스템 마스터(100a)의 장해를 검지한 후에, 대기 시스템 마스터(100b)의 초기화 처리부(122b)의 제2 준비부(1223b)와, 슬레이브(200)의 초기화 처리부(222)의 사이에서 행해지는 기능 안전 통신 초기화 시퀀스 중 제1 시퀀스 그룹 이외의 시퀀스인 제2 시퀀스 그룹이다.
(C2)의 통신 시퀀스에서는, 대기 시스템 마스터(100b)와 슬레이브(200)는, 제2 시퀀스 그룹을 실행하여, 대기 시스템 마스터(100b)의 안전 통신 제어부(120b)와 슬레이브(200)의 안전 통신 제어부(220)의 사이에서 안전 커넥션의 확립을 완료한다.
기능 안전 통신 초기화 시퀀스 중 제2 시퀀스 그룹은, 이하의 항목이다. 제2 준비부(1223b)는 제2 시퀀스 그룹을 실행한다(제2 준비 처리, 제2 준비 공정).
［5］리프레쉬 준비＋오프셋 계측 요구 프레임의 송수신과 응답 프레임의 송수신을 실행.
［6］오프셋 계측 정보를 기초로 하여, 안전 리프레쉬＋오프셋 생성 요구 프레임의 송수신과 응답 프레임 송수신을 실행.
(C3)의 통신 시퀀스는, 대기 시스템 마스터(100b)와 슬레이브(200)의 사이에서, 제어 통신을 기능 안전 통신으로서 실행하는 시퀀스이다(대기측 통신 처리, 대기측 통신 공정).
상술한 것처럼, 대기 시스템 마스터(100b)와 슬레이브(200)의 사이에서는, 기능 안전 통신 초기화 시퀀스가 제1 시퀀스 그룹과 제2 시퀀스 그룹으로 분할되어 실행된다.
다음으로, 기능 안전 통신 초기화 시퀀스의 분할 방법(초기화 작업 판정 방법)에 대해서 설명한다.
기능 안전 통신 초기화 시퀀스의 분할 처리(초기화 작업 판정 처리)는, 대기 시스템 마스터(100b)의 안전 통신 제어부(120b)의 초기화 처리부(122b)의 시퀀스 분할부(1221b)에 의해 실행된다.
도 11은 본 실시 형태에 따른 시퀀스 분할부(1221b)에 의한 초기화 작업 판정 처리를 나타내는 플로우도이다.
기능 안전 통신 초기화 시퀀스 중, 클록 계측에 관련되는 것이나 타임 아웃값의 변경이 불가능한 것에 대해서는, 초기화 시퀀스 실행 후 즉시 기능 안전 통신을 개시할 필요가 있기 때문에, 시스템 전환 후에 실행된다. 그 이외의 것, 예를 들면, 안전 커넥션 ID와 같이 초기화 시퀀스 후 즉시 기능 안전 통신을 개시할 필요가 없는 것에 대해서는, 시스템 전환 전에 실행된다.
S100에 있어서, 시퀀스 분할부(1221b)는 기능 안전 통신 초기화 시퀀스［1］~［6］의 각각을 어느 타이밍에서 실행할지에 대해서, 처리 장치를 이용하여 판정한다. 시퀀스 분할부(1221b)는 기능 안전 통신 초기화 시퀀스［1］~［6］의 각각에 대하여, 초기화 작업 판정 처리를 실행한다. 처리 대상의 기능 안전 통신 초기화 시퀀스 중 시퀀스를 처리 대상 시퀀스로 한다.
S110에 있어서, 시퀀스 분할부(1221b)는 처리 대상 시퀀스의 내용이, 파라미터의 송수신인지 여부를 판정한다. 처리 대상 시퀀스의 내용이, 파라미터의 송수신인 경우(S110에서 YES), S111로 진행한다. 처리 대상 시퀀스의 내용이 파라미터의 송수신이 아닌 경우(S110에서 NO), S112로 진행한다.
S111에 있어서, 시퀀스 분할부(1221b)는 처리 대상 시퀀스의 내용이, 타임 아웃값의 변경이 가능한 것인지 여부를 판정한다.
처리 대상 시퀀스의 내용이, 타임 아웃값의 변경이 가능한 것인 경우(S111에서 YES), 시퀀스 분할부(1221b)는 처리 대상 시퀀스를 시스템 전환 전에 실행해도 된다고 판정하여, S200에서 실행되는 제1 시퀀스 그룹인 것으로 한다.
처리 대상 시퀀스의 내용이, 타임 아웃값의 변경이 불가능한 것인 경우(S111에서 NO), 시퀀스 분할부(1221b)는 처리 대상 시퀀스를 시스템 전환(S300) 후에 실행해야 하는 것으로 판정하여, S400에서 실행되는 제2 시퀀스 그룹인 것으로 한다.
S112에 있어서, 시퀀스 분할부(1221b)는 처리 대상 시퀀스의 내용이, 클록 계측에 관련되는 것인지 여부를 판정한다.
처리 대상 시퀀스의 내용이, 클록 계측에 관련되는 것이 아닌 경우(S112에서 NO), 시퀀스 분할부(1221b)는 처리 대상 시퀀스를 시스템 전환 전에 실행해도 된다고 판정하여, S200에서 실행되는 제1 시퀀스 그룹인 것으로 한다.
처리 대상 시퀀스의 내용이, 클록 계측에 관련되는 것인 경우(S112에서 YES), 시퀀스 분할부(1221b)는 처리 대상 시퀀스를 시스템 전환(S300) 후에 실행해야 하는 것으로 판정하여, S400에서 실행되는 제2 시퀀스 그룹인 것으로 한다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 시스템 전환 시스템(500)에서는, 기능 안전 통신 초기화 시퀀스 중 시퀀스 실행 후 즉시 통신을 개시하지 않으면 안 되는 것은 시스템 전환 후에 실행하고, 그 이외의 것은 시스템 전환 전에 실행한다. 도 11은 기능 안전 통신 초기화 시퀀스를 분할하는 기준에 대해 나타낸 순서도이다. 이 순서도를 베이스로 기능 안전 통신 초기화 시퀀스를 분류하는 애플리케이션을 작성하여, 안전 통신 제어부(120b)에 편입해도 된다.
본 실시 형태에 따른 시스템 전환 시스템(500)에 의하면, 기능 안전 통신 초기화 시퀀스［1］－［4］를 시스템 전환 전에,［5]와［6］을 시스템 전환 후에 실행함으로써, 시스템 전환이 발생한 후에 실행하는 기능 안전 초기화 시퀀스의 삭감을 행했다. 이 결과, 도 1에 도시하는 네트워크 시스템에, 커넥션형 통신을 베이스로 한 기능 안전 통신을 도입했을 경우에도, 다운 타임 단축이 실현 가능해진다.
실시 형태 2.
본 실시 형태에서는, 주로, 실시 형태 1과의 차이에 대해서 설명한다.
실시 형태 1에서 설명한 구성부와 같은 기능을 가지는 구성부에 대해서는, 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 생략하는 경우가 있다.
실시 형태 1에서 설명한 시스템 전환 시스템(500)에서는, 제어 시스템 마스터(100a)와 슬레이브(200) 사이의 제어 통신을 실행 중에, 대기 시스템 마스터(100b)가 고장났을 경우, 시스템 전환이 발생하여 대기 시스템 마스터(100b)가 기동할 때까지 대기 시스템 마스터(100b)의 고장을 검출할 수 없다. 이와 같이, 대기 시스템 마스터(100b)의 고장의 검출까지 시간을 필요로 한다. 이 때문에, 기기의 교환이 지연되는 것에 의한 다운 타임이 연장이나 기기의 교환이 제시간에 이루어지지 않아 시스템의 동작 정지가 발생하는 등의 우려가 있다.
도 12는 본 실시 형태에 따른 대기 시스템 마스터(100b)의 블록 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 12에 도시하는 것처럼, 대기 시스템 마스터(100b)는, 실시 형태 1에서 설명한 도 4의 구성에 더하여, 생존 정보 프레임 검출부(130)를 구비한다.
생존 정보 프레임 검출부(130)는 제어 시스템 마스터(100a)로부터 송부된 생존 정보를 포함하는 생존 정보 프레임(131)을 수신하고, 수신한 생존 정보 프레임(131)을 전(全) 슬레이브(200)로 전송하는 기능을 가진다.
제어 시스템 마스터(100a)는 슬레이브(200)와의 사이에서 제어 통신의 실행 중에, 장해가 발생해 있지 않은 것을 나타내는 생존 정보를 포함하는 생존 정보 프레임(131)을 미리 정해진 시간(송신 간격 시간) 마다 대기 시스템 마스터(100b)에 송신한다.
생존 정보 프레임 검출부(130)는 제어 시스템 마스터(100a)로부터 생존 정보 프레임(131)을 수신하면, 수신한 생존 정보 프레임(131)을 슬레이브(200)에 송신하는 생존 정보 송신부의 일례이다.
도 13은 본 실시 형태에 따른 생존 정보 프레임(131)의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 13에 도시하는 것처럼, 생존 정보 프레임(131)에는, 목적지 슬레이브국(1311), 송신 시각(1312)이 설정된다. 송신 시각(1312)에는 생존 정보 프레임(131)이 제어 시스템 마스터(100a)로부터 송신된 시각이 기록된다.
도 14는 본 실시 형태에 따른 시스템 전환 시스템(500)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 이용하여, 시스템 전환 시스템(500)의 동작에 대해서 설명한다.
S10에 있어서, 제어 시스템 마스터(100a)는 생존 정보 프레임(131)에 목적지 슬레이브국(1311)을 설정함과 아울러, 송신 시각을 생존 정보 프레임(131)의 송신 시각(1312)에 설정하고, 장해가 발생해 있지 않은 것을 나타내는 생존 정보 프레임(131)을 생성한다. 제어 시스템 마스터(100a)는 생성한 생존 정보 프레임(131)을 대기 시스템 마스터(100b)에 송신한다.
제어 시스템 마스터(100a)는 미리 정해진 시간(송신 간격 시간)마다, 생존 정보 프레임(131)을 대기 시스템 마스터(100b)에 송신한다. 제어 시스템 마스터(100a)는 대기 시스템 마스터(100b와의 사이에서 기능 안전 통신의 실행 중(도 9의 (B2)단계)에, 대기 시스템 마스터(100b)에 대해서 생존 정보 프레임(131)을 송신한다.
S20에 있어서, 대기 시스템 마스터(100b)의 생존 정보 프레임 검출부(130)는, 생존 정보 프레임(131)을 수신한다.
S30에 있어서, 생존 정보 프레임 검출부(130)는 수신한 생존 정보 프레임(131)을 슬레이브(200)로 송신한다. 이와 같이, 생존 정보 프레임(131)은 제어 시스템 마스터(100a)로부터 대기 시스템 마스터(100b)를 통해서, 슬레이브(200)에 전송된다.
S40에 있어서, 슬레이브(200)는 생존 정보 프레임 검출부(130)에 의해 송신된 생존 정보 프레임(131)을 수신한다. 슬레이브(200)는 수신한 생존 정보 프레임(131)에 기록되어 있는 송신 시각(1312)을 취득한다. 그리고 슬레이브(200)는 취득한 송신 시각(1312)에서부터, 다음에 생존 정보 프레임(131)을 수신할 때까지의 수신 간격 시간을 처리 장치에 의해 계측한다.
슬레이브(200)는 계측한 수신 간격 시간이 미리 정해진 임계치를 넘었을 경우에, 대기 시스템 마스터(100b)에 장해가 발생했다고 판정한다. 즉, 슬레이브(200)는 생존 정보 프레임(131)의 수신 처리가 타임 아웃되었을 경우에, 대기 시스템 마스터(100b)가 고장났다고 인식한다.
수신 간격 시간은 송신 간격 시간보다도 약간 길게 설정한다. 수신 간격 시간, 송신 간격 시간은, 시스템 관리자에 의해 적당히 변경하는 것이 가능한 것으로 한다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 시스템 전환 시스템(500)에 의하면, 제어 시스템 마스터(100a)로부터 대기 시스템 마스터(100b)를 통해서 생존 정보 프레임(131)을 송부하므로, 2대의 마스터가 동시에 고장나는 경우와 대기 시스템 마스터(100b)가 먼저 고장나는 경우에, 조기(早期)에 슬레이브(200)가 고장을 검출할 수 있다.
제어 시스템 마스터(100a)와 슬레이브(200)의 사이, 제어 시스템 마스터(100a)와 대기 시스템 마스터(100b)의 사이, 대기 시스템 마스터(100b)와 슬레이브(200) 사이의 각각의 구간에서만, 커넥션형 통신으로 서로의 생존을 확인하는 방식과 비교하여, 본 실시 형태에 따른 시스템 전환 시스템(500)에 의하면, 제어 시스템 마스터(100a)와 슬레이브(200) 사이의 안전 기능 통신의 실행 중에, 타임 아웃에 의해 대기 시스템 마스터(100b)의 고장을 검출할 수 있다. 따라서 슬레이브(200)는, 제어 시스템 마스터(100a)와 대기 시스템 마스터(100b)의 양마스터의 고장을 최단 시간에 검출할 수 있다. 최단 시간에 양마스터의 고장을 검출할 수 있으므로 기기의 교환을 빨리 행할 수 있어, 다운 타임의 단축이나 시스템 정지의 회피를 실현할 수 있다.
실시 형태 3.
본 실시 형태에서는, 주로, 실시 형태 1, 2와의 차이에 대해서 설명한다.
실시 형태 1, 2에서 설명한 구성부와 같은 기능을 가지는 구성부에 대해서는, 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 생략하는 경우가 있다.
실시 형태 1, 2에서 기술한 방식에서는, 제어 시스템 마스터(100a)로부터 대기 시스템 마스터(100b)로의 시스템 전환시, 슬레이브(200) 내에, 시스템 전환 전의 데이터가 남아 버려, 시스템 전환 전과 시스템 전환 후의 데이터가 혼재하여, 시스템이 오동작을 일으키는 우려가 있다.
도 15는 본 실시 형태에 따른 슬레이브(200)의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 15에 도시하는 것처럼, 슬레이브(200)는 안전 통신 제어부(220)를 마스터마다 구비한다. 제어 시스템 마스터(100a)와의 통신용의 안전 통신 제어부(220)를, 안전 통신 제어부(220m4)라고 한다. 대기 시스템 마스터(100b)와의 통신용의 안전 통신 제어부(220)를 안전 통신 제어부(220m5)라고 한다.
안전 통신 제어부(220)(220m4, 220m5)는, 도 5의 슬레이브(200)의 구성에 더하여, 식별자 판정부(225)(225m4, 225m5)를 구비한다. 안전 통신 제어부(220m4)는 식별자 판정부(225m4)를 구비하고, 안전 통신 제어부(220m5)는 식별자 판정부(225m5)를 구비한다.
식별자 판정부(225)는 대기 시스템 마스터(100b)로부터 송신된 식별자를 판정하여, 시스템 전환 후에 시스템 전환 전의 데이터가 버퍼에 남아 있는 경우는, 시스템 전환 전의 데이터를 삭제한다.
도 16은 본 실시 형태에 따른 슬레이브(200)가 수신하는 안전 프레임(250)의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
안전 프레임(250)이란 기능 안전 통신에 있어서, 마스터와 슬레이브의 사이에서 송수신되고, 통신 에러 체크를 행하기 위해서 필요한 정보(제어 안전 정보의 일례)를 격납한 프레임이다.
안전 프레임(250)은 통상, 목적지 슬레이브국(2511), 안전 데이터(2512), CRC(2514)로 구성된다. 본 실시 형태에 따른 안전 프레임(250)에는, 이 구성에 더하여, 안전 프레임의 송신원인 마스터를 식별하는 식별자(2513)가 설정된다.
슬레이브(200)는 버퍼를 구비하고, 버퍼에 제어 통신에 이용하는 제어 통신 정보를 기억한다. 식별자 판정부(225)는 기능 안전 통신(제어 통신)에 의해 수신하는 안전 프레임(250)(제어 데이터)으로서, 송신원이 제어 시스템 마스터(100a)와 대기 시스템 마스터(100b) 중 어느 것인지를 식별하는 식별자(2513)를 포함하는 안전 프레임(250)을 수신한다. 식별자 판정부(225)는 수신한 안전 프레임(250)에 포함되는 식별자(2513)에 기초하여, 제어 통신 정보를 갱신하는 정보 갱신부의 일례이다.
도 17은 본 실시 형태에 따른 시스템 전환 시스템(500)에 있어서의 식별자 판정 처리의 동작을 나타내는 순서도이다.
식별자 판정부(225)는 제어 시스템 마스터(100a)와 슬레이브(200) 사이의 안전 커넥션이 확립되고, 기능 안전 통신이 개시되고 나서 기동한다. 식별자 판정부(225)의 동작 개요에 대해서, 도 17을 이용하여 설명한다. 식별자 판정부(225)는 이하의 동작을 반복하여 실행한다.
S200에 있어서, 식별자 판정부(225)는 송부되어 온 안전 프레임(251)의 식별자(2513)가, 제어 시스템 마스터(100a)를 나타내고 있는지, 대기 시스템 마스터(100b)를 나타내고 있는지를 처리 장치에 의해 판정한다.
S200에 있어서, 식별자(2513)가 제어 시스템 마스터(100a)인 것으로 판정되었을 경우, S201로 진행한다.
S200에 있어서, 식별자(2513)가 대기 시스템 마스터(100b)인 것으로 판정되었을 경우, S203으로 진행한다.
＜식별자(2513)가 제어 시스템 마스터(100a)인 경우＞
S201에 있어서, 식별자 판정부(225)는, 이력 검사로 기록하고 있던 전회(前回) 식별자와, 송부되어 온 안전 프레임(251)의 식별자(2513)를 처리 장치에 의해 비교한다. 전회 식별자의 초기치는 제어 시스템 마스터(100a)로 한다.
전회 식별자가 대기 시스템 마스터(100b)인 경우는, 마스터의 시스템 전환이 종료되었음에도 불구하고, 제어 시스템 마스터로부터 지연된 데이터를 수신했다는 것을 의미한다. 따라서 S202에 있어서, 식별자 판정부(225)는 송부되어 온 안전 프레임(251)의 안전 데이터(2512)를 삭제한다.
전회 식별자가 제어 시스템 마스터(100a)인 경우는, S205에 있어서, 송부되어 온 안전 프레임(251)의 안전 데이터(2512)를 버퍼에 격납하고, S206으로 진행한다.
S206에 있어서, 식별자 판정부(225)는 전회 식별자에 설정되어 있는 제어 시스템 마스터(100a)의 식별자를 유지한다. 또는, 식별자 판정부(225)는 전회 식별자에 제어 시스템 마스터(100a)의 식별자를 덮어써도(overwrite) 된다.
＜식별자(2513)가 대기 시스템 마스터(100b)인 경우＞
S203에 있어서, 식별자 판정부(225)는 이력 검사로 기록하고 있던 전회 식별자와, 송부되어 온 안전 프레임(251)의 식별자(2513)를 처리 장치에 의해 비교한다.
전회 식별자가 제어 시스템 마스터(100a)인 경우는, S204에 있어서, 식별자 판정부(225)는 버퍼의 데이터를 일단 삭제하고 나서, 송부되어 온 안전 프레임(251)의 안전 데이터(2512)를 버퍼에 격납한다(S205). 그 후, 식별자 판정부(225)는 전회 식별자를 대기 시스템 마스터(100b)의 식별자로 변경한다(S206).
전회 식별자가 대기 시스템 마스터(100b)인 경우는, S205로 진행하여, 송부되어 온 안전 프레임(251)의 안전 데이터(2512)를 버퍼에 격납한다. S206에 있어서, 식별자 판정부(225)는 전회 식별자에 설정되어 있는 대기 시스템 마스터(100b)의 식별자를 유지한다. 또는, 식별자 판정부(225)는 전회 식별자에 대기 시스템 마스터(100b)의 식별자를 덮어써도 된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 시스템 전환 시스템(500)에서는, 안전 프레임(250)에, 마스터에 의해서 부여되는 식별자를 도입한다. 슬레이브(200)가 대기 시스템 마스터(100b)로부터 송부된 식별자를 수신하면, 버퍼 내에 남은 시스템 전환 전의 데이터를 삭제하고 데이터를 수신한다. 따라서 시스템 전환시에 슬레이브(200)에 시스템 전환 전의 안전 데이터(2512)가 남아 버리는 것에 의한 오작동을 막을 수 있다.
슬레이브가 안전 데이터만을 수신하는 방식의 경우, 슬레이브 내에 제어 시스템 마스터의 데이터가 남아 있는 경우나, 대기 시스템 마스터의 데이터를 수신한 후에 제어 시스템 마스터의 지연된 데이터를 수신했을 경우, 마스터의 시스템 전환이 종료되었음에도 불구하고, 제어 시스템 마스터로부터 수신한 데이터를 실행해 버릴 우려가 있다.
본 실시 형태에 따른 시스템 전환 시스템(500)에 의하면, 안전 데이터에 식별자를 부가하고, 슬레이브가 제어 시스템 마스터의 식별자를 수신한 후, 대기 시스템 마스터의 식별자를 수신할 때에, 슬레이브 내의 데이터를 완전하게 삭제하고 나서 수신한 안전 데이터를 실행할 수 있다. 이러한, 식별자와 슬레이브의 동작에 의해서, 시스템 전환 후에 시스템 전환 전의 제어 시스템 마스터로부터 수신된 데이터의 실행을 방지할 수 있어, 시스템의 오동작 방지를 실현할 수 있다.
상기 실시 형태 1~3에 있어서 설명한 마스터(100)의 블록 구성, 슬레이브(200)의 블록 구성은, 실시 형태 1~3의 구성으로 한정되는 것은 아니다. 이들 기능 블록을, 다른 어떠한 조합으로 마스터(100), 슬레이브(200)를 구성해도 상관없다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명했지만, 이들 실시 형태 중, 2개 이상을 조합해서 실시해도 상관없다. 혹은, 이들 실시 형태 중, 1개를 부분적으로 실시해도 상관없다. 혹은, 이들 실시 형태 중, 2개 이상을 부분적으로 조합해서 실시해도 상관없다. 또한, 본 발명은 이들 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 필요에 따라서 여러 가지의 변경이 가능하다.
100: 마스터, 100a: 제어 시스템 마스터,
100b: 대기 시스템 마스터, 110: 제어 통신 제어부,
120: 안전 통신 제어부, 121: 송신지 설정부,
122: 초기화 처리부, 123: 안전 데이터 처리부,
124: 수신원 판정부, 130: 생존 정보 프레임 검출부,
131: 생존 정보 프레임, 200: 슬레이브,
210: 제어 통신 제어부, 220: 안전 통신 제어부,
221: 송신지 설정부, 222: 초기화 처리부,
223: 안전 데이터 처리부, 224: 수신원 판정부,
225: 식별자 판정부, 250: 안전 프레임,
500: 시스템 전환 시스템, 901: 연산 장치,
902: 외부 기억장치, 903: 주 기억장치,
904: 통신 장치, 905: 입출력 장치,
1221: 시퀀스 분할부, 1222: 제1 준비부,
1223: 제2 준비부, 1311: 목적지 슬레이브국,
1312: 송신 시각, 2511: 목적지 슬레이브국,
2512: 안전 데이터, 2513: 식별자,
2514: CRC.

Claims (8)

  1. 계산기와, 상기 계산기를 제어하는 제어 장치와, 상기 제어 장치의 장해 발생시에 상기 제어 장치를 대체하는 대기 장치를 구비하는 통신 시스템에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 계산기와의 사이에서, 복수의 시퀀스로서 각 시퀀스가 일련의 처리로 이루어지는 복수의 시퀀스로 구성된 준비 시퀀스 그룹을 실행하는 제어측 준비부와,
    상기 제어측 준비부에 의해 상기 준비 시퀀스 그룹의 실행이 완료된 후에, 상기 계산기와의 사이에서 상기 계산기를 제어하는 제어 통신을 개시하는 제어측 통신부를 구비하고,
    상기 대기 장치는,
    상기 제어측 준비부에 의해 상기 제어 장치와 상기 계산기의 사이에서 상기 준비 시퀀스 그룹이 개시되면, 상기 계산기와의 사이에서 상기 준비 시퀀스 그룹의 상기 복수의 시퀀스의 일부 시퀀스인 제1 시퀀스 그룹을 실행하는 제1 준비부와,
    상기 제1 준비부에 의해 상기 제1 시퀀스 그룹의 실행이 완료된 후에 상기 제어 장치의 장해를 검지하면, 상기 계산기와의 사이에서 상기 준비 시퀀스 그룹 중 상기 제1 시퀀스 그룹 이외의 시퀀스로 이루어지는 제2 시퀀스 그룹을 실행하는 제2 준비부와,
    상기 제2 준비부에 의해 상기 제2 시퀀스 그룹의 실행이 완료된 후에, 상기 계산기와의 사이에서 상기 제어 통신을 개시하는 대기측 통신부를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 대기 장치는, 추가로,
    상기 준비 시퀀스 그룹의 각 시퀀스의 내용에 기초하여, 상기 준비 시퀀스 그룹을 상기 제1 시퀀스 그룹과 상기 제2 시퀀스 그룹으로 분할하는 시퀀스 분할부를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 계산기와의 사이에서 상기 제어 통신의 실행 중에, 장해가 발생해 있지 않은 것을 나타내는 생존 정보를 미리 정해진 시간마다 상기 대기 장치에 송신하고,
    상기 대기 장치는,
    상기 제어 장치로부터 상기 생존 정보를 수신하면, 수신한 상기 생존 정보를 상기 계산기에 송신하는 생존 정보 송신부를 구비하고,
    상기 계산기는,
    상기 생존 정보 송신부로부터 상기 생존 정보를 수신하고, 상기 생존 정보를 수신했을 때부터, 다음의 생존 정보를 수신할 때까지의 수신 간격 시간을 계측하여, 상기 수신 간격 시간이 미리 정해진 임계치를 넘었을 경우에, 상기 제어 장치 또는 상기 대기 장치에 장해가 발생했다고 판정하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 계산기는,
    버퍼를 구비하고, 상기 버퍼에 상기 제어 통신에 이용하는 제어 통신 정보를 기억하고,
    상기 계산기는,
    상기 제어 통신에 의해 수신하는 제어 데이터로서, 송신원이 상기 제어 장치와 상기 대기 장치 중 어느 것인지를 식별하는 식별자를 포함하는 제어 데이터를 수신하고, 수신한 상기 제어 데이터에 포함되는 상기 식별자에 기초하여, 상기 제어 통신 정보를 갱신하는 정보 갱신부를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  5. 계산기를 제어하는 제어 장치의 장해 발생시에 상기 제어 장치를 대체하는 대기 장치에 있어서,
    상기 계산기와 상기 제어 장치의 사이에서 상기 계산기를 제어하는 제어 통신이 개시되기 전에 실행되는 복수의 시퀀스로서 각 시퀀스가 일련의 처리로 이루어지는 복수의 시퀀스로 구성된 준비 시퀀스 그룹이, 상기 계산기와 상기 제어 장치의 사이에서 개시되면, 상기 계산기와의 사이에서 상기 준비 시퀀스 그룹의 복수의 시퀀스 중 일부의 시퀀스로 이루어지는 제1 시퀀스 그룹을 실행하는 제1 준비부와,
    상기 제1 준비부에 의해 상기 제1 시퀀스 그룹의 실행이 완료된 후에 상기 제어 장치의 장해를 검지하면, 상기 계산기와의 사이에서 상기 준비 시퀀스 그룹 중 상기 제1 시퀀스 그룹 이외의 시퀀스인 제2 시퀀스 그룹을 실행하는 제2 준비부와,
    상기 제2 준비부에 의해 상기 제2 시퀀스 그룹의 실행이 완료된 후에 상기 계산기와의 사이에서 상기 제어 통신을 개시하는 대기측 통신부를 구비하는 것을 특징으로 하는 대기 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 대기 장치는, 추가로,
    상기 준비 시퀀스 그룹의 각 시퀀스의 내용에 기초하여, 상기 준비 시퀀스 그룹을 상기 제1 시퀀스 그룹과 상기 제2 시퀀스 그룹으로 분할하는 시퀀스 분할부를 구비하는 것을 특징으로 하는 대기 장치.
  7. 계산기와, 상기 계산기를 제어하는 제어 장치와, 상기 제어 장치의 장해 발생시에 상기 제어 장치를 대체하는 대기 장치를 구비하는 통신 시스템의 통신 방법에 있어서,
    상기 제어 장치와 상기 계산기의 사이에서 복수의 시퀀스로서 각 시퀀스가 일련의 처리로 이루어지는 복수의 시퀀스로 구성된 준비 시퀀스 그룹을 실행하고,
    상기 준비 시퀀스 그룹의 실행이 완료된 후에, 상기 제어 장치와 상기 계산기의 사이에서 상기 계산기를 제어하는 제어 통신을 개시하고,
    상기 제어 장치와 상기 계산기의 사이에서 상기 준비 시퀀스 그룹이 개시되면, 상기 대기 장치와 상기 계산기의 사이에서 상기 준비 시퀀스 그룹의 상기 복수의 시퀀스의 일부 시퀀스로 이루어지는 제1 시퀀스 그룹을 실행하고,
    상기 제1 시퀀스 그룹의 실행이 완료된 후에 상기 제어 장치의 장해를 검지하면, 상기 대기 장치와 상기 계산기의 사이에서 상기 준비 시퀀스 그룹 중 상기 제1 시퀀스 그룹 이외의 시퀀스로 이루어지는 제2 시퀀스 그룹을 실행하고,
    상기 제2 시퀀스 그룹의 실행이 완료된 후에, 상기 대기 장치와 상기 계산기의 사이에서 상기 제어 통신을 개시하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  8. 계산기를 제어하는 제어 장치의 장해 발생시에 상기 제어 장치를 대체하는 대기 장치의 대기 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 있어서,
    제1 준비부가, 상기 계산기와 상기 제어 장치의 사이에서, 상기 계산기를 제어하는 제어 통신이 개시되기 전에 실행되는 복수의 시퀀스로서 각 시퀀스가 일련의 처리로 이루어지는 복수의 시퀀스로 구성된 준비 시퀀스 그룹이 개시되면, 상기 계산기와의 사이에서 상기 준비 시퀀스 그룹의 복수의 시퀀스 중 일부의 시퀀스로 이루어지는 제1 시퀀스 그룹을 실행하는 제1 준비 처리와,
    제2 준비부가, 상기 제1 준비 처리에 의해 상기 제1 시퀀스 그룹의 실행이 완료된 후에 상기 제어 장치의 장해를 검지하면, 상기 계산기와의 사이에서 상기 준비 시퀀스 그룹 중 상기 제1 시퀀스 그룹 이외의 시퀀스인 제2 시퀀스 그룹을 실행하는 제2 준비 처리와,
    대기측 통신부가, 상기 제2 준비 처리에 의해 상기 제2 시퀀스 그룹의 실행이 완료된 후에 상기 계산기와의 사이에서 상기 제어 통신을 개시하는 대기측 통신 처리를
    컴퓨터인 상기 대기 장치에 실행시키는 것을 특징으로 하는 대기 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
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