KR102190542B1 - 제어 장치 및 기억 매체에 저장된 대체 선출 프로그램 - Google Patents

제어 장치 및 기억 매체에 저장된 대체 선출 프로그램 Download PDF

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Abstract

검출부(202)는, 제어 시스템에 구비되는 복수의 제어 장치 중 적어도 어느 하나의 고장을 검출한다. 선택 테이블은, 고장 패턴과 프로세스 정보를 서로 대응짓는다. 고장 패턴은, 정상적인 제어 장치와 고장난 제어 장치의 조합이다. 프로세스 정보는, 프로세스 또는 불요를 나타낸다. 선택부(210)는, 선택 테이블로부터, 제어 시스템의 고장 패턴에 대응지어진 프로세스 정보를 선택한다. 선택된 프로세스 정보가 프로세스를 나타내는 경우, 실행부(203)는, 선택된 프로세스 정보가 나타내는 프로세스를 실행한다.

Description

제어 장치 및 기억 매체에 저장된 대체 선출 프로그램
본 발명은, 제어 장치가 고장난 경우에 대체기를 선출하는 기술에 관한 것이다.
플랜트 시스템에 있어서, 기기를 제어하는 제어 장치가 다중화되고 있다.
다중화의 방식은, 어떻게 중복도(redundancy)를 가지게 할지에 따라서 분류된다. 1대의 장치에 대해서 백업을 위한 장치를 1대 준비하는 방식을 1:1 방식이라고 부른다. 한편, k대의 장치에 대해서 백업을 위한 장치를 n대 준비하는 방식을 k-out-of-n 방식이라고 부른다. k-out-of-n 방식은, n대 이하의 고장이면, 어떠한 장치의 조합에서 고장이 발생해도, 시스템을 계속하는 것이 가능하다.
1:1 방식은 구성 및 동작이 간단하여 알기 쉽다. 그리고, 고장의 발생 시에 제어계로부터 대기계로의 전환에 필요로 하는 시간이 짧다.
그러나, 2배의 장치가 필요해지기 때문에, 비용이 높다.
k-out-of-n 방식은 동작이 복잡하다. 그리고, 고장의 발생 시의 전환 시간이 길어지기 쉽다.
그러나, 1:1 방식보다도 필요한 대수가 적기 때문에, 비용이 낮다.
k-out-of-n 방식은, 전환 시간의 제약이 엄격하지 않은 정보 처리 분야에서 적극적으로 채용되고 있다. 그러나, k-out-of-n 방식은, 실시간 성능의 요건이 엄격한 제어 분야에서는, 거의 채용되고 있지 않다.
고장의 발생 시에 복구까지 필요로 하는 처리 시간이 길면, 전환 시간의 요건을 만족시키지 못하고, 시스템 전체의 중대한 고장으로 이어진다. 특히, 대체기를 선출하기 위해서 장치 간에 합의를 취하는 처리가 복잡해서 시간을 필요로 한다.
일본 특허공고 평8-27735호 공보
구노 야스시, "분산 알고리즘" in 지식의 숲, 전자정보통신학회, 2012, 6군 3편 5장, pp. 13-16.
비특허문헌 1에는, 장치끼리가 서로 통신하는 것에 의해서 장치 간에 합의를 취하는 방법이 개시되어 있다.
그러나, 밀리초 오더의 지연이 생기기 때문에, 비특허문헌 1의 방법은 제어 분야에서는 채용하기 어렵다.
특허문헌 1에는, 전용의 하드웨어를 이용해서 제어 장치와 백업기의 관계를 정하는 룰에 따르는 방법이 개시되어 있다. 이에 의해, 시간이 단축된다.
그러나, 전용의 하드웨어를 필요로 하기 때문에, 특허문헌 1의 방법은 기존의 시스템에 적용하기 어렵다. 또한, 추가의 비용이 필요해진다.
더욱이, 제어 장치와 백업기의 관계가 룰에 의해서 고정화되기 때문에, 특허문헌 1의 방법에서는 중요한 장치를 우선해서 백업할 수 없다.
본 발명은, 제어 장치가 고장난 경우에, 정상적인 제어 장치 간에 통신을 행하지 않고, 또한, 전용의 하드웨어를 이용하지 않고, 고장난 제어 장치로 실행되고 있던 프로세스를 정상적인 제어 장치로 실행할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제어 장치는, 제어 시스템에 구비되는 복수의 제어 장치에 포함되는 제어 장치이다.
본 발명의 제어 장치는,
상기 복수의 제어 장치 중 적어도 어느 하나의 고장이 검출된 경우에, 정상적인 제어 장치와 고장난 제어 장치의 조합인 고장 패턴과, 프로세스 또는 불요를 나타내는 프로세스 정보를 서로 대응짓는 선택 테이블로부터, 상기 제어 시스템의 고장 패턴에 대응지어진 프로세스 정보를 선택하는 선택부와,
선택된 프로세스 정보가 프로세스를 나타내는 경우에, 선택된 프로세스 정보가 나타내는 프로세스를 실행하는 실행부를 구비한다.
본 발명에 의하면, 제어 장치가 고장난 경우에, 정상적인 제어 장치 간에 통신을 행하지 않고, 또한, 전용의 하드웨어를 이용하지 않고, 고장난 제어 장치로 실행되고 있던 프로세스를 정상적인 제어 장치로 실행하는 것이 가능해진다.
도 1은, 실시형태 1에 있어서의 제어 시스템(100)의 구성도이다.
도 2는, 실시형태 1에 있어서의 제어 장치(200)의 구성도이다.
도 3은, 실시형태 1에 있어서의 제어 방법의 플로 차트이다.
도 4는, 실시형태 1에 있어서의 선택 테이블(211)을 나타내는 도면이다.
도 5는, 실시형태 1에 있어서의 대체 선출(S110)의 플로 차트이다.
도 6은, 실시형태 2에 있어서의 선택 테이블(212)의 구성도이다.
도 7은, 실시형태 2에 있어서의 제어 방법의 플로 차트이다.
도 8은, 실시형태 2에 있어서의 대체 선출(S120)의 플로 차트이다.
도 9는, 실시형태 3에 있어서의 제어 장치(200)의 구성도이다.
도 10은, 실시형태 3에 있어서의 선택 테이블(213)의 구성도이다.
도 11은, 실시형태 3에 있어서의 선택 테이블(213)의 구성도이다.
도 12는, 실시형태 3에 있어서의 테이블 생성(S130)의 플로 차트이다.
도 13은, 실시형태 3에 있어서의 우선도 정보의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 14는, 실시형태 3에 있어서의 우선도 정보의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 15는, 실시형태에 있어서의 제어 장치(200)의 하드웨어 구성도이다.
실시형태 및 도면에 있어서, 동일한 요소 및 대응하는 요소에는 동일한 부호를 붙이고 있다. 동일한 부호가 붙여진 요소의 설명은 적절히 생략 또는 간략화한다. 도면 중의 화살표는 데이터의 흐름 또는 처리의 흐름을 주로 나타내고 있다.
실시형태 1.
제어 장치가 고장난 경우에 고장난 제어 장치로 실행되고 있던 프로세스를 정상적인 제어 장치로 실행하기 위한 형태에 대해서, 도 1부터 도 5에 기초해서 설명한다.
＊＊＊구성의 설명＊＊＊
도 1에, 제어 시스템(100)을 나타낸다. 제어 시스템(100)은 플랜트 시스템이라고 불리는 제어 시스템이다.
제어 시스템(100)은, 복수의 제어 장치(200)와 복수의 입출력 장치(101)와 복수의 기기(102)와 네트워크(103)와 생산 설비(104)를 구비한다. I/O는 입출력의 약칭이다.
제어 장치(200)는, 네트워크(103)를 통해서 입출력 장치(101)와 통신을 행하는 것에 의해서, 입출력 장치(101)를 통해서 기기(102)를 제어한다.
구체적으로는, 제어 장치(200)는, 입출력 장치(101)로부터 기기(102) 상태를 접수하고, 입출력 장치(101)에 지령을 준다.
기기(102)는, 액추에이터 및 전자 밸브 등의 기기이고, 생산 설비(104)를 동작시킨다.
제어 시스템(100)에 있어서, 제어 장치(200)는, k-out-of-n 방식으로 다중화되고 있다.
동작하고 있는 제어 장치(200)를 제어계의 제어 장치(200)라고 하고, 백업을 위해서 대기하고 있는 제어 장치(200)를 대기계의 제어 장치(200)라고 한다. 제어계의 제어 장치(200)를 총칭해서 제어계라고 하고, 대기계의 제어 장치(200)를 총칭해서 대기계라고 한다.
예를 들면, 제어 시스템(100)은 5대의 제어 장치(200)를 구비한다. 3대의 제어 장치(200)가 제어계이고, 나머지의 제어 장치(200)(2대의 제어 장치(200))가 대기계이다.
도 2에 기초해서, 제어 장치(200)의 구성을 설명한다.
제어 장치(200)는, 프로세서(901)와 메모리(902)와 보조 기억 장치(903)와 통신 장치(904)와 같은 하드웨어를 구비하는 컴퓨터이다. 이들 하드웨어는, 신호선을 통해서 서로 접속되어 있다.
프로세서(901)는, 연산 처리를 행하는 IC(Integrated Circuit)이고, 다른 하드웨어를 제어한다. 예를 들면, 프로세서(901)는, CPU(Central Processing Unit), DSP(Digital Signal Processor), 또는 GPU(Graphics Processing Unit)이다.
메모리(902)는 휘발성의 기억 장치이다. 메모리(902)는, 주기억 장치 또는 메인 메모리라고도 불린다. 예를 들면, 메모리(902)는 RAM(Random Access Memory)이다. 메모리(902)에 기억된 데이터는 필요에 따라서 보조 기억 장치(903)에 보존된다.
보조 기억 장치(903)는 불휘발성의 기억 장치이다. 예를 들면, 보조 기억 장치(903)는, ROM(Read Only Memory), HDD(Hard Disk Drive), 또는 플래시 메모리이다. 보조 기억 장치(903)에 기억된 데이터는 필요에 따라서 메모리(902)에 로드된다.
통신 장치(904)는 통신을 행하는 장치, 즉, 리시버 및 트랜스미터이다. 예를 들면, 통신 장치(904)는 통신 칩 또는 NIC(Network Interface Card)이다.
제어 장치(200)는, 제어부(201)와 검출부(202)와 선택부(210)와 실행부(203)와 같은 소프트웨어 요소를 구비한다. 소프트웨어 요소는 소프트웨어로 실현되는 요소이다.
보조 기억 장치(903)에는, 선택부(210)로서 컴퓨터를 기능시키기 위한 대체 선출 프로그램이 기억되어 있다. 대체 선출 프로그램은, 메모리(902)에 로드되어서, 프로세서(901)에 의해서 실행된다.
또한, 보조 기억 장치(903)에는 OS(Operating System)가 기억되어 있다. OS의 적어도 일부는, 메모리(902)에 로드되어서, 프로세서(901)에 의해서 실행된다.
즉, 프로세서(901)는, OS를 실행하면서, 대체 선출 프로그램을 실행한다.
대체 선출 프로그램을 실행해서 얻어지는 데이터는, 메모리(902), 보조 기억 장치(903), 프로세서(901) 내의 레지스트 또는 프로세서(901) 내의 캐시 메모리와 같은 기억 장치에 기억된다.
메모리(902)는 데이터를 기억하는 기억부(291)로서 기능한다. 단, 다른 기억 장치가, 메모리(902) 대신에, 또는, 메모리(902)와 함께, 기억부(291)로서 기능해도 된다.
통신 장치(904)는 데이터를 통신하는 통신부(292)로서 기능한다.
제어 장치(200)는, 프로세서(901)를 대체하는 복수의 프로세서를 구비해도 된다. 복수의 프로세서는, 프로세서(901)의 역할을 분담한다.
대체 선출 프로그램은, 자기 디스크, 광 디스크 또는 플래시 메모리 등의 불휘발성의 기억 매체에 컴퓨터 판독 가능하게 기억할 수 있다. 불휘발성의 기억 매체는, 일시적이 아닌 유형의 매체이다.
＊＊＊동작의 설명＊＊＊
제어 장치(200)의 동작은 제어 방법 및 대체 선출 방법에 상당한다. 또한, 제어 방법의 순서는 제어 프로그램의 순서에 상당하고, 대체 선출 방법의 순서는 대체 선출 프로그램에 상당한다.
도 3에 기초해서, 제어 방법을 설명한다.
스텝(S101)에 있어서, 제어부(201)는 트래킹을 행한다.
트래킹은, 고장의 발생 시에 제어계로부터 대기계에 동작을 즉시 인계할 수 있도록, 제어계로부터 대기계로, 현재의 처리 상태를 통지하는 처리이다. 한편, 트래킹은, k-out-of-n 방식의 제어 시스템으로 행해지는 통상의 처리이다.
구체적으로는, 제어계의 제어 장치(200)에 있어서, 제어부(201)는, 현재의 처리 상태를 나타내는 스냅샷을 생성하고, 생성된 스냅샷을 통신부(292)를 통해서 다른 제어 장치(200)에 송신한다. 또한, 제어부(201)는, 제어계의 다른 제어 장치(200)로부터 송신된 스냅샷을 통신부(292)를 통해서 수신하고, 수신된 스냅샷을 기억부(291)에 기억한다.
구체적으로는, 대기계의 제어 장치(200)에 있어서, 제어부(201)는, 제어계의 제어 장치(200)로부터 송신된 스냅샷을 통신부(292)를 통해서 수신하고, 수신된 스냅샷을 기억부(291)에 기억한다.
스텝(S102)에 있어서, 제어부(201)는 제어 통신을 행한다.
제어 통신은, 제어계의 제어 장치(200)끼리가 제어를 위한 정보를 교환하는 처리이다. 한편, 제어 통신은 제어 시스템으로 행해지는 통상의 처리이다.
구체적으로는, 제어계의 제어 장치(200)에 있어서, 제어부(201)는, 제어 정보를 생성하고, 생성된 제어 정보를 통신부(292)를 통해서 제어계의 다른 제어 장치(200)에 송신한다. 또한, 제어부(201)는, 제어계의 다른 제어 장치(200)로부터 송신된 제어 정보를 통신부(292)를 통해서 수신하고, 수신된 제어 정보에 기초해서 특정의 제어를 행한다.
대기계의 제어 장치(200)에서는, 스텝(S102)은 실행되지 않는다.
스텝(S103)에 있어서, 검출부(202)는 킵얼라이브(keepalive)를 행한다.
킵얼라이브는, 고장나 있는 제어 장치(200)의 존재를 확인하는 처리이다. 한편, 킵얼라이브는, k-out-of-n 방식의 제어 시스템으로 행해지는 통상의 처리이다.
구체적으로는, 제어계와 대기계의 각각의 제어 장치(200)에 있어서, 검출부(202)는, 응답 요구 패킷을 통신부(292)를 통해서 다른 제어 장치(200)에 송신한다. 또한, 검출부(202)는, 다른 제어 장치(200)로부터 송신된 응답 요구 패킷을 통신부(292)를 통해서 수신하고, 응답 패킷을 통신부(292)를 통해서 응답 요구 패킷의 송신원으로 송신한다. 또한, 검출부(202)는, 일정 시간 동안, 다른 제어 장치(200)로부터 송신된 응답 패킷을 통신부(292)를 통해서 수신한다. 그리고, 검출부(202)는, 일정 시간 동안에 수신된 응답 패킷의 송신원 이외의 다른 제어 장치(200)를 검출한다. 검출된 다른 제어 장치(200)는 고장난 제어 장치(200)이다.
고장난 제어 장치(200)가 검출된 경우, 처리는 스텝(S110)으로 진행된다.
고장난 제어 장치(200)가 검출되지 않았던 경우, 처리는 스텝(S101)으로 진행된다.
스텝(S110)에 있어서, 선택부(210)는 대체 선출을 실시한다.
대체 선출은, 고장난 제어 장치(200)를 대체하는 제어 장치(200)를 선출하기 위한 처리이다.
도 4에 기초해서, 선택 테이블(211)을 설명한다.
선택 테이블(211)은, 대체 선출(S110)에서 사용되는 선택 테이블의 예이다. 선택 테이블(211)은 기억부(291)에 미리 기억된다.
선택 테이블(211)은, 행 번호와 고장 패턴과 프로세스 정보의 각각의 열을 갖는다. 선택 테이블(211)에 있어서, 행 번호와 고장 패턴과 프로세스 정보는 서로 대응지어져 있다.
행 번호의 열은, 행 번호를 나타낸다. 행 번호는, 선택 테이블(211)의 행을 식별한다.
고장 패턴의 열은, 고장 패턴을 나타낸다. 고장 패턴은, 정상적인 제어 장치(200)와 고장난 제어 장치(200)의 조합이다. X대째: 정상(1)은, 제 x 제어 장치(200)가 정상 상태인 것을 의미한다. X대째: 고장(0)은, 제 x 제어 장치(200)가 고장 상태인 것을 의미한다.
고장 패턴의 열에 나타내어지는 고장 패턴의 수는, 2＾N이다. 2＾N은 2의 N승을 의미한다. N은, 제어 시스템(100)에 구비되는 제어 장치(200)의 수이다.
제어 시스템(100)에 구비되는 제어 장치(200)의 수 N은, 제어계의 제어 장치(200)의 수 k와 대기계의 제어 장치(200)의 수 n의 합계이다.
제 1 제어 장치(200)부터 제 k 제어 장치(200)까지가 제어계의 제어 장치(200)이고, 제 k+1 제어 장치(200)부터 제 N 제어 장치(200)까지가 대기계의 제어 장치(200)이다.
프로세스 정보의 열은, 프로세스 정보를 나타낸다. 프로세스 정보는, 프로세스 또는 불요(없음)를 나타낸다.
프로세스 정보의 열에 나타내어지는 프로세스는, 새롭게 실행되는 프로세스이다. 구체적으로는, 프로세스 정보의 열에 나타내어지는 프로세스는, 고장 상태의 제어 장치(200)로 실행되고 있던 프로세스이다.
프로세스 정보의 열에 나타내어지는 불요는, 새롭게 실행되는 프로세스가 없는 것을 의미한다. 「없음」은 불요를 의미한다.
고장 패턴의 열은, 모든 제어 장치(200)에 있어서 동일하다.
즉, 특정의 제어 장치(200)에 있어서 선택 테이블(211)에 포함되는 복수의 고장 패턴은, 다른 제어 장치(200)에 있어서 선택 테이블(211)에 포함되는 복수의 고장 패턴과 동일하다.
프로세스 정보의 열은, 제어 장치(200)마다 상이하다.
즉, 특정의 제어 장치(200)에 있어서 선택 테이블(211)에 포함되는 복수의 프로세스 정보는, 다른 제어 장치(200)에 있어서 선택 테이블(211)에 포함되는 복수의 프로세스 정보와 상이하다.
정상 상태에 있어서의 모든 프로세스가 가능한 한 많은 고장 패턴에 있어서 실행되도록, 프로세스 정보의 열이 설정되는 것이 좋다.
정상 상태는 고장이 발생하고 있지 않는 상태이고, 정상 상태에 있어서의 모든 프로세스는 정상 상태의 제어 시스템(100)에 있어서 제어계에 의해서 실행되는 모든 프로세스이다.
예를 들면, 제어계의 제 k 제어 장치(200)만이 고장난 경우, 대체 선출(S110)에 의해서, 대기계의 제 k+1 제어 장치(200)에 프로세스 mk가 할당된다. 프로세스 mk는, 정상 상태에 있어서 제어계의 제 k 제어 장치(200)에 의해서 실행되는 프로세스이다.
대체 선출(S110)에 있어서, 선택부(210)는, 선택 테이블(211)로부터, 제어 시스템(100)의 고장 패턴에 대응지어진 프로세스 정보를 선택한다.
도 5에 기초해서, 대체 선출(S110)의 순서를 설명한다.
스텝(S111)에 있어서, 선택부(210)는, 제어 시스템(100)의 현재의 고장 패턴을 특정한다.
구체적으로는, 선택부(210)는, 스텝(S103)(도 3 참조)의 결과에 기초해서, 정상적인 제어 장치(200)와 고장난 제어 장치(200)의 조합을 특정한다. 특정되는 조합이 제어 시스템(100)의 현재의 고장 패턴이다.
스텝(S112)에 있어서, 선택부(210)는, 변수 i에 0을 설정한다.
스텝(S113)에 있어서, 선택부(210)는, 선택 테이블(211)로부터 i행째의 고장 패턴을 취득한다.
그리고, 선택부(210)는, 스텝(S111)에서 특정된 고장 패턴을 i행째의 고장 패턴과 비교한다.
스텝(S114)에 있어서, 선택부(210)는, 스텝(S111)에서 특정된 고장 패턴이 i행째의 고장 패턴과 일치하는지 판정한다.
스텝(S111)에서 특정된 고장 패턴이 i행째의 고장 패턴과 일치하는 경우, 처리는 스텝(S116)으로 진행된다.
스텝(S111)에서 특정된 고장 패턴이 i행째의 고장 패턴과 일치하지 않는 경우, 처리는 스텝(S115)으로 진행된다.
스텝(S115)에 있어서, 선택부(210)는, 변수 i의 값에 1을 더한다.
스텝(S115) 후, 처리는 스텝(S113)으로 진행된다.
스텝(S116)에 있어서, 선택부(210)는, 선택 테이블(211)로부터 i행째의 프로세스 정보를 취득한다.
도 3으로 되돌아가서, 스텝(S104)부터 설명을 계속한다.
스텝(S104)에 있어서, 제어부(201)는, 실행 프로세스가 있는지 판정한다.
실행 프로세스는, 대체 선출(S110)에서 취득된 프로세스 정보로 나타내어지는 프로세스이다.
구체적으로는, 제어부(201)는, 대체 선출(S110)에서 취득된 프로세스 정보가 프로세스를 나타내는지 판정한다. 프로세스 정보가 프로세스를 나타내는 경우, 실행 프로세스가 있다. 프로세스 정보가 불요를 나타내는 경우, 실행 프로세스가 없다.
실행 프로세스가 있는 경우, 처리는 스텝(S105)으로 진행된다.
실행 프로세스가 없는 경우, 처리는 스텝(S101)으로 진행된다.
스텝(S105)에 있어서, 실행부(203)는, 실행 프로세스의 실행을 개시한다.
구체적으로는, 실행부(203)는, 이하와 같이 동작한다.
우선, 실행부(203)는, 기억부(291)로부터 고장난 제어 장치(200)의 스냅샷을 선택한다.
다음으로 실행부(203)는, 선택된 스냅샷을 이용해서, 고장난 제어 장치(200)의 고장 전의 처리 상태를 복원한다.
그리고, 실행부(203)는, 고장난 제어 장치(200)의 고장 전의 처리 상태에서, 실행 프로세스의 실행을 개시한다.
이에 의해, 고장난 제어 장치(200)로 실행되고 있던 프로세스가 대체의 제어 장치(200)에 인계되어서 실행된다.
＊＊＊실시형태 1의 효과＊＊＊
실시형태 1에서는, 모든 고장 패턴에 대해서 어떤 제어 장치(200)가 어떤 프로세스를 실행하는지, 즉, 대기계의 어떤 제어 장치(200)에 어떤 프로세스를 대체시키는지를 미리 정한다.
이에 의해, 범용의 하드웨어만을 이용해서, 짧은 지연 시간에 또한 유연하게, 제어 장치(제어계의 제어 장치(200))와 백업기(대기계의 제어 장치(200))의 관계를 정할 수 있다.
대체 선출(S110)에 필요로 하는 시간은, 고장 패턴을 비교하는 횟수에 의존한다. 고장 패턴을 비교하는 횟수는, 최대로 2＾N회이다. 1회당 처리 시간은, 수십 나노초부터 수백 나노초 정도이다.
제어 장치(200)의 수 N이 10대 전후인 경우, 대체 선출(S110)에 필요로 하는 시간은 최대로 수 마이크로초이다.
따라서, 실시형태 1에 있어서의 대체 선출은, 제어계의 제어 장치 간에 핸드셰이크를 취하는 종래의 방법과 비교해서 고속이고, 수 밀리초에서의 전환이 요건이 되는 시스템에 있어서 유효하다.
실시형태 2.
대체 선출에 필요로 하는 시간을 단축하기 위한 선택 테이블의 저장 방법에 대해서, 주로 실시형태 1과 상이한 점을 도 6부터 도 8에 기초해서 설명한다.
＊＊＊구성의 설명＊＊＊
도 6에 기초해서, 선택 테이블(212)의 구성을 설명한다.
선택 테이블(212)은, 베이스 어드레스 이후의 메모리 영역에 저장된다. 베이스 어드레스는, 선택 테이블(212)의 선두 어드레스로서 결정된 메모리 어드레스이다.
선택 테이블(212)은, 고장 패턴의 수와 동일한 수의 개별 영역을 갖는다. 제어 장치(200)의 수가 N인 경우, 선택 테이블(212)은, 2＾N개의 개별 영역을 갖는다.
개별 영역에는, 고장 패턴에 대응하는 프로세스 정보가 설정된다.
개별 영역은, 메모리 영역 중, 고장 패턴을 나타내는 2진수의 값을 이용해서 얻어지는 메모리 어드레스로 식별되는 부분이다.
구체적으로는, 개별 영역은, 고장 패턴을 나타내는 2진수의 값에 베이스 어드레스를 더해서 얻어지는 메모리 어드레스로 식별되는 부분의 메모리 영역이다.
고장 패턴을 나타내는 2진수의 값이란, 복수의 제어 장치(200)에 대응하는 복수의 비트로 이루어지는 비트열로 표현되는 값이다.
제어 장치(200)의 수가 N인 경우, 고장 패턴은 N 비트의 비트열로 표현된다. 비트열 중의 하나의 비트는, 1개의 제어 장치(200) 상태를 나타내는 비트값을 나타낸다.
제어 장치(200)가 5대 있고, 제 1 제어 장치(200)가 고장 상태이며, 제 2 제어 장치(200)부터 제 5 제어 장치(200)가 정상 상태인 것으로 한다. 또한, 비트값 「1」이 정상 상태를 나타내고, 비트값 「0」이 고장 상태를 나타내는 것으로 한다. 이 경우, 제 1 비트가 「0」이 되고, 제 2 비트부터 제 5 비트가 「1」이 되므로, 고장 패턴을 나타내는 5비트는 「11110」이다.
＊＊＊동작의 설명＊＊＊
도 7에 기초해서, 제어 방법을 설명한다.
스텝(S101)부터 스텝(S103)까지의 각 스텝, 스텝(S104) 및 스텝(S105)은, 실시형태 1(도 3 참조)에서 설명한 대로이다.
스텝(S103)에서, 고장난 제어 장치(200)가 검출된 경우, 대체 선출(S120)이 실행된다.
대체 선출(S120)에 있어서, 선택부(210)는, 제어 시스템(100)의 고장 패턴을 나타내는 2진수의 값을 이용해서 제어 시스템(100)의 고장 패턴에 대응하는 메모리 어드레스를 산출한다. 그리고, 선택부(210)는, 산출된 메모리 어드레스로 식별되는 메모리 영역으로부터 프로세스 정보를 취득한다.
도 8에 기초해서, 대체 선출(S120)의 순서를 설명한다.
스텝(S121)에 있어서, 선택부(210)는, 제어 시스템(100)의 현재의 고장 패턴의 비트열을 생성한다.
구체적으로는, 선택부(210)는, 제어 시스템(100)의 현재의 고장 패턴을 특정하고, 특정한 고장 패턴을 나타내는 비트열을 생성한다.
제어 시스템(100)의 현재의 고장 패턴을 특정하는 방법은, 실시형태 1의 스텝(S111)(도 5 참조)에 있어서의 방법과 동일하다.
스텝(S122)에 있어서, 선택부(210)는, 제어 시스템(100)의 현재의 고장 패턴에 대응하는 베이스 어드레스를 산출한다.
구체적으로는, 선택부(210)는, 스텝(S121)에서 생성된 비트열이 나타내는 2진수의 값에 베이스 어드레스를 더한다. 이에 의해 얻어지는 메모리 어드레스가, 제어 시스템(100)의 현재의 고장 패턴에 대응하는 베이스 어드레스이다.
스텝(S123)에 있어서, 선택부(210)는, 제어 시스템(100)의 현재의 고장 패턴에 대응하는 프로세스 정보를 선택 테이블(212)로부터 취득한다.
구체적으로는, 선택부(210)는, 스텝(S122)에서 산출된 메모리 어드레스로 식별되는 메모리 영역으로부터 프로세스 정보를 취득한다. 취득되는 프로세스 정보가, 제어 시스템(100)의 현재의 고장 패턴에 대응하는 프로세스 정보이다.
＊＊＊실시형태 2의 효과＊＊＊
실시형태 2에서는, 선택 테이블(212)이 메인 메모리(메모리(902))의 연속된 영역에 보존된다.
이에 의해, 범용의 하드웨어만을 이용해서, 짧은 지연 시간에 또한 유연하게, 제어 장치(제어계의 제어 장치(200))와 백업기(대기계의 제어 장치(200))의 관계를 정할 수 있다.
대체 선출(S120)에 필요로 하는 시간은, 1회의 가산과 1회의 메모리 액세스에 필요로 하는 시간이다. 이 시간은 수십 나노초부터 수백 나노초 정도이다.
따라서, 실시형태 2에 있어서의 대체 선출은, 제어계의 제어 장치 간에 핸드셰이크를 취하는 방법과 비교해서 고속이고, 수 밀리초에서의 전환이 요건이 되는 시스템에 있어서 유효하다.
실시형태 3.
선택 테이블을 생성하는 형태에 대해서, 주로 실시형태 1 및 실시형태 2와 상이한 점을 도 9부터 도 14에 기초해서 설명한다.
＊＊＊구성의 설명＊＊＊
도 9에 기초해서, 제어 장치(200)의 구성을 설명한다.
제어 장치(200)는, 생성부(220)를 소프트웨어 요소로서 더 구비한다.
대체 선출 프로그램은, 나아가, 생성부(220)로서 컴퓨터를 기능시킨다.
도 10 및 도 11에 기초해서, 선택 테이블(213)의 구성을 설명한다.
선택 테이블(213)은, 행 번호와 고장 패턴과 프로세스 정보의 각각의 열을 갖는다.
행 번호가 기술된 열이 행 번호의 열이다.
제 1 열부터 제 5 열까지가 고장 패턴의 열이다.
제 1 열부터 제 3 열에는, 제어계 식별자(m1, m2 및 m3)가 우선도가 높은 순으로 설정되어 있다. 제어계 식별자는, 제어계의 제어 장치(200)를 식별한다. 즉, 제어 장치 m1, 제어 장치 m2, 제어 장치 m3의 순으로 우선도가 높다. 우선도가 높은 제어 장치(200)는, 우선도가 높은 프로세스가 할당된 제어 장치(200)이다. 예를 들면, 우선도가 높은 프로세스는, 운전의 계속이 불가능하게 되었을 때에 안전하게 정지하기 위한 처리이다. 예를 들면, 우선도가 낮은 프로세스는, 화상을 표시할 때에 색감을 조정하기 위한 처리, 또는, 안전성에 관계가 없는 처리이다.
제 4 열 및 제 5 열에는, 대기계 식별자(n1 및 n2)가 설정되어 있다.
고장 패턴은, 제어 장치(200)마다의 상태를 나타내고 있다. 고장 패턴에 있어서, 값 1은 정상 상태를 의미하고, 값 0은 고장 상태를 의미한다.
제 6 열 및 제 7 열이 프로세스 정보의 열이다.
제 6 열 및 제 7 열에는, 대기계 식별자(n1 및 n2)가 설정되어 있다.
프로세스 정보는, 대기계의 제어 장치(200)마다, 제어계 식별자(m1, m2 또는 m3)를 나타내고 있다. 프로세스 정보에 있어서, 제어계 식별자는, 대기계의 제어 장치(200)에 할당되는 프로세스의 식별자에 상당한다. 즉, 제어계 식별자로 식별되는 제어 장치(200)로 실행되고 있던 프로세스가 대기계의 제어 장치(200)에 할당된다. 또한, 하이픈은, 새롭게 할당되는 프로세스가 없는, 즉, 불요를 의미한다.
선택 테이블(213)은, 실시형태 1에 있어서의 선택 테이블(211)과 이하와 같이 대응하고 있다.
선택 테이블(213)의 제 1 열부터 제 5 열은, 선택 테이블(211)에 있어서의 고장 패턴의 열에 상당한다.
선택 테이블(213)의 제 6 열(n1) 또는 제 7 열(n2)은, 선택 테이블(211)에 있어서의 프로세스 정보의 열에 상당한다. 즉, 대기계의 제어 장치 n1에 있어서, 선택 테이블(211)은, 프로세스 정보의 열로서, 제 6 열(n1)을 갖는다. 또한, 대기계의 제어 장치 n2에 있어서, 선택 테이블(211)은, 프로세스 정보의 열로서, 제 7 열(n2)을 갖는다.
선택 테이블(213)은, 실시형태 2에 있어서의 선택 테이블(212)과 이하와 같이 대응하고 있다.
선택 테이블(213)의 제 1 열부터 제 5 열에 나타내어지는 고장 패턴은, 선택 테이블(212)의 개별 영역을 특정하는 고장 패턴에 상당한다.
선택 테이블(213)에 있어서 제 6 열(n1) 또는 제 7 열(n2)에 나타내어지는 프로세스 정보는, 선택 테이블(212) 중의 개별 영역에 설정되는 프로세스 정보에 상당한다. 즉, 대기계의 제어 장치 n1에 있어서, 선택 테이블(212) 중의 개별 영역에는, 선택 테이블(213)의 제 6 열(n1)에 나타내어지는 프로세스 정보가 설정된다. 또한, 대기계의 제어 장치 n2에 있어서, 선택 테이블(212) 중의 개별 정보에는, 선택 테이블(213)의 제 7 열(n2)에 나타내어지는 프로세스 정보가 설정된다.
＊＊＊동작의 설명＊＊＊
도 12에 기초해서, 테이블 생성(S130)을 설명한다.
테이블 생성(S130)은, 선택 테이블(213)을 생성하기 위한 처리이고, 생성부(220)에 의해서 실행된다.
스텝(S131)에 있어서, 생성부(220)는, 우선도 정보에 기초해서, 고장 패턴의 열에 제어계 식별자 및 대기계 식별자를 우선도가 높은 순으로 등록한다.
우선도 정보는, 제어 장치(200)마다의 우선도를 나타내는 정보이고, 기억부(291)에 미리 기억된다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 우선도 정보는, 설정 장치(110)로부터 각 제어 장치(200)에 설정된다. 구체적으로는, 제어 장치(200)마다 설정 장치(110)가 제어 장치(200)에 접속되고, 설정 장치(110)로부터 접속처의 제어 장치(200)에 우선도 정보가 입력된다.
파선의 화살표는, 우선도 정보의 흐름을 나타내고 있다.
실선의 화살표는, 제어 장치(200)마다 우선도 정보에 기초해서 선택 테이블(213)이 생성되는 것을 의미한다.
도 14에 나타내는 바와 같이, 우선도 정보는, 설정 장치(110)로부터 1대의 제어 장치(200)에 설정되어도 된다.
이 경우, 그 제어 장치(200)는, 우선도 정보에 기초해서 각 제어 장치(200)의 선택 테이블(213)을 생성하고, 각 제어 장치(200)에 선택 테이블(213)을 배신(配信)한다.
설정 장치(110)로부터 제어 장치(200)에의 화살표는, 우선도 정보의 흐름을 나타내고 있다.
제어 장치(200) 간의 화살표는, 선택 테이블(213)의 흐름을 나타내고 있다.
도 12로 되돌아가서, 스텝(S132)부터 설명을 계속한다.
스텝(S132)에 있어서, 생성부(220)는, 고장 패턴의 열에 고장 패턴을 설정한다.
구체적으로는, 생성부(220)는, 고장 패턴의 수 2＾N과 동일한 수의 행을 선택 테이블(213)에 추가하고, 각 행의 고장 패턴의 열에 고장 패턴을 1개씩 설정한다.
스텝(S133)에 있어서, 생성부(220)는, 프로세스 정보의 열을 초기화한다.
구체적으로는, 생성부(220)는, 프로세스 정보의 열 중의 각 요소에 하이픈(-)을 설정한다.
행 루프의 개시부터 행 루프의 종료까지의 처리는, 선택 테이블(213)에 나타내어지는 행 번호가 작은 순으로, 선택 테이블(213)의 행마다 실행된다.
열 루프의 개시부터 열 루프의 종료까지의 처리는, 선택 테이블(213)에 나타내어지는 열 번호가 작은 순으로, 선택 테이블(213)의 열마다 실행된다.
스텝(S134)에 있어서, 생성부(220)는, 대상 행의 대상 열이 고장 상태(0)를 나타내는지 판정한다.
대상 행의 대상 열이 고장 상태(0)를 나타내는 경우, 처리는 스텝(S135)으로 진행된다.
대상 행의 대상 열이 정상 상태(1)를 나타내는 경우, 대상 열에 대한 처리는 종료한다.
스텝(S135)에 있어서, 생성부(220)는, 대상 행에 미할당 요소가 있는지 판정한다.
미할당 요소는, 프로세스 정보의 열에 있어서 제어계 식별자(프로세스 식별자)가 설정되어 있지 않은 요소, 즉, 프로세스 정보의 열에 있어서 하이픈(-)이 설정되어 있는 요소이다.
대상 행에 미할당 요소가 있는 경우, 처리는 스텝(S136)으로 진행된다.
대상 행에 미할당 요소가 없는 경우, 대상 행에 대한 처리는 종료한다.
스텝(S136)에 있어서, 생성부(220)는, 대상 행의 해당 열이 정상 상태(1)를 나타내는지 판정한다.
해당 열은, 고장 패턴의 열 중, 미할당 요소의 열에 대응하는 열이다. 구체적으로는, 해당 열은, 고장 패턴의 열 중, 미할당 요소의 열로 설정되어 있는 대기계 식별자와 동일한 대기계 식별자가 설정되어 있는 열이다.
예를 들면, 도 10에 있어서, 미할당 요소의 열이 제 6 열인 경우, 미할당 요소의 열로 설정되어 있는 대기계 식별자는 n1이다. 따라서, 고장 패턴의 열인 제 1 열부터 제 5 열 중, 대기계 식별자 n1이 설정되어 있는 제 4 열이 해당 열이다.
대상 행의 해당 열이 정상 상태(1)를 나타내는 경우, 처리는 스텝(S137)으로 진행된다.
대상 행의 해당 열이 이상 상태(0)를 나타내는 경우, 대상 행에 대한 처리는 종료한다.
스텝(S137)에 있어서, 생성부(220)는, 미할당 요소에 프로세스 정보를 설정한다.
구체적으로는, 생성부(220)는, 대상 열로 설정되어 있는 제어계 식별자를 미할당 요소로 설정한다.
＊＊＊실시형태 3의 효과＊＊＊
제어 장치(200)는, 우선도 정보에 기초해서 선택 테이블(213)을 생성할 수 있다. 즉, 제어 장치(200)는, 프로세스의 우선도에 입각하여, 실시형태 1에 있어서의 선택 테이블(211) 및 실시형태 2에 있어서의 선택 테이블(212)을 효율적으로 생성할 수 있다.
＊＊＊실시형태의 보족(補足)＊＊＊
도 15에 기초해서, 제어 장치(200)의 하드웨어 구성을 설명한다.
제어 장치(200)는 처리 회로(990)를 구비한다.
처리 회로(990)는, 제어부(201)와 검출부(202)와 실행부(203)와 선택부(210)와 기억부(291)를 실현하는 하드웨어이다.
처리 회로(990)는, 전용의 하드웨어여도 되고, 메모리(902)에 저장되는 프로그램을 실현하는 프로세서(901)여도 된다.
처리 회로(990)가 전용의 하드웨어인 경우, 처리 회로(990)는, 예를 들면, 단일 회로, 복합 회로, 프로그램화한 프로세서, 병렬 프로그램화한 프로세서, ASIC, FPGA 또는 이들의 조합이다. ASIC는 Application Specific Integrated Circuit의 약칭이며, FPGA는 Field Programmable Gate Array의 약칭이다.
제어 장치(200)는, 처리 회로(990)를 대체하는 복수의 처리 회로를 구비해도 된다. 복수의 처리 회로는, 처리 회로(990)의 역할을 분담한다.
제어 장치(200)의 기능에 대해서, 일부가 전용의 하드웨어로 실현되고, 나머지가 소프트웨어 또는 펌웨어로 실현되어도 된다.
이와 같이, 처리 회로(990)는 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 조합으로 실현될 수 있다.
실시형태는, 바람직한 형태의 예시이고, 본 발명의 기술적 범위를 제한하는 것을 의도하는 것은 아니다. 실시형태는, 부분적으로 실시해도 되고, 다른 형태와 조합해서 실시해도 된다. 플로 차트 등을 이용해서 설명한 순서는, 적절히 변경해도 된다.
100: 제어 시스템, 101: 입출력 장치, 102: 기기, 103: 네트워크, 104: 생산 설비, 110: 설정 장치, 200: 제어 장치, 201: 제어부, 202: 검출부, 203: 실행부, 210: 선택부, 211: 선택 테이블, 212: 선택 테이블, 213: 선택 테이블, 220: 생성부, 291: 기억부, 292: 통신부, 901: 프로세서, 902: 메모리, 903: 보조 기억 장치, 904: 통신 장치, 990: 처리 회로.

Claims (7)

  1. 제어 시스템에 구비되는 복수의 제어 장치에 포함되는 제어 장치로서,
    상기 복수의 제어 장치는, 복수의 제어계의 제어 장치와 적어도 하나의 대기계의 제어 장치로 구성되고,
    상기 복수의 제어 장치 중 적어도 어느 하나의 고장이 검출된 경우에, 모든 제어계의 제어 장치의 고장의 유무와 모든 대기계의 제어 장치의 고장의 유무를 나타내는 2진수의 값을 나타내는 복수의 고장 패턴과, 프로세스 또는 불요를 나타내는 복수의 프로세스 정보를 서로 대응짓는 선택 테이블로부터, 상기 제어 시스템의 고장 패턴에 대응지어진 프로세스 정보를 선택하는 선택부와,
    선택된 프로세스 정보가 프로세스를 나타내는 경우에, 선택된 프로세스 정보가 나타내는 프로세스를 실행하는 실행부를 구비하고,
    상기 2진수의 값은, 복수의 비트로 이루어지는 비트열로 표현되는 값이고,
    상기 비트열 중의 하나의 비트는, 1개의 제어 장치 상태를 나타내는 비트값이고,
    각각의 프로세스 정보는, 상기 고장 패턴이 나타내는 2진수의 값을 포함하는 값, 또는, 상기 고장 패턴이 나타내는 2진수의 값에 베이스 어드레스를 더해서 얻어지는 값을 메모리 어드레스로 하는 메모리 영역에 설정되고,
    상기 선택부는, 상기 고장 패턴이 나타내는 2진수의 값을 포함하는 값, 또는, 상기 고장 패턴이 나타내는 2진수의 값에 베이스 어드레스를 더해서 얻어지는 값을 메모리 어드레스로 하는 메모리 영역으로부터 프로세스 정보를 취득하고,
    상기 제어 장치는, 상기 복수의 제어 장치의 각각의 우선도를 나타내는 우선도 정보에 기초해서 상기 선택 테이블을 생성하는 생성부를 더 구비하는
    제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택 테이블에 포함되는 복수의 고장 패턴은, 다른 제어 장치에서 사용되는 선택 테이블인 다른 선택 테이블에 포함되는 복수의 고장 패턴과 동일하고,
    상기 선택 테이블에 포함되는 복수의 프로세스 정보는, 상기 다른 선택 테이블에 포함되는 복수의 프로세스 정보와 상이한
    제어 장치.
  3. 삭제
  4. 제어 시스템에 구비되는 복수의 제어 장치에 포함되는 제어 장치를 위한 대체 선출 프로그램으로서,
    상기 복수의 제어 장치는, 복수의 제어계의 제어 장치와 적어도 하나의 대기계의 제어 장치로 구성되고,
    상기 대체 선출 프로그램은,
    상기 복수의 제어 장치 중 적어도 어느 하나의 고장이 검출된 경우에, 모든 제어계의 제어 장치의 고장의 유무와 모든 대기계의 제어 장치의 고장의 유무를 나타내는 2진수의 값을 나타내는 복수의 고장 패턴과, 프로세스 또는 불요를 나타내는 복수의 프로세스 정보를 서로 대응짓는 선택 테이블로부터, 상기 제어 시스템의 고장 패턴에 대응지어진 프로세스 정보를 선택하는 선택 처리와,
    선택된 프로세스 정보가 프로세스를 나타내는 경우에, 선택된 프로세스 정보가 나타내는 프로세스를 실행하는 실행 처리
    를 컴퓨터에 실행시키고,
    상기 2진수의 값은, 복수의 비트로 이루어지는 비트열로 표현되는 값이고,
    상기 비트열 중의 하나의 비트는, 1개의 제어 장치 상태를 나타내는 비트값이고,
    각각의 프로세스 정보는, 상기 고장 패턴이 나타내는 2진수의 값을 포함하는 값, 또는, 상기 고장 패턴이 나타내는 2진수의 값에 베이스 어드레스를 더해서 얻어지는 값을 메모리 어드레스로 하는 메모리 영역에 설정되고,
    상기 선택 처리는, 상기 고장 패턴이 나타내는 2진수의 값을 포함하는 값, 또는, 상기 고장 패턴이 나타내는 2진수의 값에 베이스 어드레스를 더해서 얻어지는 값을 메모리 어드레스로 하는 메모리 영역으로부터 프로세스 정보를 취득하고,
    상기 대체 선출 프로그램은, 상기 복수의 제어 장치의 각각의 우선도를 나타내는 우선도 정보에 기초해서 상기 선택 테이블을 생성하는 생성 처리를 상기 컴퓨터에 더 실행시키는
    기억 매체에 저장된 대체 선출 프로그램.
  5. 삭제
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