特開2018-156371(P2018-156371A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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  • 特開2018156371-冗長システム 図000003
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2018-156371(P2018-156371A)
(43)【公開日】2018年10月4日
(54)【発明の名称】冗長システム
(51)【国際特許分類】
   G06F 11/07 20060101AFI20180907BHJP
   G06F 11/20 20060101ALI20180907BHJP
   G05B 9/03 20060101ALI20180907BHJP
【FI】
   G06F11/07 196
   G06F11/20 643
   G06F11/20 638
   G06F11/20 633
   G06F11/07 140A
   G05B9/03
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】OL
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2017-52369(P2017-52369)
(22)【出願日】2017年3月17日
(71)【出願人】
【識別番号】000006666
【氏名又は名称】アズビル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100098394
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 茂樹
(74)【代理人】
【識別番号】100064621
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 政樹
(72)【発明者】
【氏名】星加 一幸
【テーマコード(参考)】
5B034
5B042
5H209
【Fターム(参考)】
5B034BB01
5B034BB13
5B034CC01
5B034DD02
5B042GA11
5B042GB06
5B042GC18
5B042JJ04
5B042KK02
5B042KK09
5B042MC06
5H209AA01
5H209DD20
5H209GG20
5H209HH13
5H209SS01
5H209SS04
(57)【要約】
【課題】システムが複雑になることを抑制して冗長できるようにする。
【解決手段】ネットワーク制御部116、ネットワーク制御部126は、稼動系として制御動作を行っているときはネットワークにおける自制御装置の局番を第1局番に設定し、待機系として待機しているときはネットワークにおける自制御装置の局番を第2局番に設定する。例えば、第1制御装置101が稼動系であり、第2制御装置102が待機系の場合、ネットワーク制御部116は、第1制御装置101の局番を第1局番とし、ネットワーク制御部126は、第2制御装置102の局番を第2局番とする。
【選択図】 図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
制御のためにネットワークに接続して制御動作を行うようにそれぞれ構成された少なくとも2つの制御装置を冗長して備える冗長システムであって、
前記2つの制御装置のそれぞれは、
自装置が稼動系として制御動作を行うときの第1局番および待機系として待機するときの第2局番を記憶する局番記憶部と、
前記2つの制御装置のうち稼動系となっている他の制御装置の異常を検出するように構成された異常検出部と、
前記異常検出部により稼動系となっている前記他の制御装置の異常を検出したことにより稼動系と待機系を切り替える切り替え信号を前記他の制御装置に送信するように構成された切替部と、
前記他の制御装置から送出された切り替え信号を受信するように構成された受信部と、
前記切替部が切り替え信号を前記他の制御装置に送信すると自装置による稼動系としての制御動作を開始するように構成された動作制御部と、
自装置が稼動系として制御動作を行っているときは前記ネットワークにおける自装置の局番を前記第1局番に設定し、待機系として待機しているときは前記ネットワークにおける自装置の局番を前記第2局番に設定するように構成されたネットワーク制御部と
を備えることを特徴とする冗長システム。
【請求項2】
請求項1記載の冗長システムにおいて、
前記ネットワーク制御部は、前記切替部が前記切り替え信号を前記他の制御装置に送信した後で、自装置に設定されている前記第2局番を前記第1局番に変更する
ことを特徴とする冗長システム。
【請求項3】
請求項1または2記載の冗長システムにおいて、
前記ネットワーク制御部は、前記受信部が前記切り替え信号を受信すると、自装置に設定されている前記第1局番を前記第2局番に変更する
ことを特徴とする冗長システム。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか1項に記載の冗長システムにおいて、
前記2つの制御装置のそれぞれは、前記受信部が切り替え信号を受信すると自装置を初期化するように構成された初期化部を更に備え、
前記ネットワーク制御部は、前記初期化部が初期化した後で、前記ネットワークにおける自装置の局番を前記第2局番に設定する
ことを特徴とする冗長システム。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれか1項に記載の冗長システムにおいて、
前記2つの制御装置のそれぞれは、前記ネットワークを介して接続する機器と記憶領域を共通として情報を共有する共有記憶部を備える
ことを特徴とする冗長システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数の制御装置を冗長して備える冗長システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、プラントなどのプロセス制御に用いるプロセス制御システムにおいて、高信頼性を要求される場合には、複数の制御装置を設ける冗長構造をもつものが用いられている。このように多重化するなどによりシステムを冗長させることで、より安定した運用を行える。このような冗長構造をもつ従来のプロセス制御システムは、例えば、主系と従系の2つのコントローラを備え、主系コントローラに異常が発生すると待機中の従系コントローラに切り替えるようにしている(特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2011−227597号公報
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】https://www.cc-link.org/ja/material/documents/ie_safety_110422.pdf
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上述した技術では、ゲスト側が冗長しているコントローラのどちらが稼動しているかを判断している。このため、複数のゲスト側の全てにおいて、稼動側を判断するための機能が必要となり、システムが複雑になるという問題があった。
【0006】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、システムが複雑になることを抑制して冗長できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る冗長システムは、制御のためにネットワークに接続して制御動作を行うようにそれぞれ構成された少なくとも2つの制御装置を冗長して備える冗長システムであって、2つの制御装置のそれぞれは、自装置が稼動系として制御動作を行うときの第1局番および待機系として待機するときの第2局番を記憶する局番記憶部と、2つの制御装置のうち稼動系となっている他の制御装置の異常を検出するように構成された異常検出部と、異常検出部により稼動系となっている他の制御装置の異常を検出したことにより稼動系と待機系を切り替える切り替え信号を他の制御装置に送信するように構成された切替部と、他の制御装置から送出された切り替え信号を受信するように構成された受信部と、切替部が切り替え信号を他の制御装置に送信すると自装置による稼動系としての制御動作を開始するように構成された動作制御部と、自装置が稼動系として制御動作を行っているときはネットワークにおける自装置の局番を第1局番に設定し、待機系として待機しているときはネットワークにおける自装置の局番を第2局番に設定するように構成されたネットワーク制御部とを備える。
【0008】
上記冗長システムにおいて、ネットワーク制御部は、切替部が切り替え信号を他の制御装置に送信した後で、自装置に設定されている第2局番を第1局番に変更する。
【0009】
上記冗長システムにおいて、ネットワーク制御部は、受信部が切り替え信号を受信すると、自装置に設定されている第1局番を第2局番に変更する。
【0010】
上記冗長システムにおいて、2つの制御装置のそれぞれは、受信部が切り替え信号を受信すると自装置を初期化するように構成された初期化部を更に備え、ネットワーク制御部は、初期化部が初期化した後で、ネットワークにおける自装置の局番を第2局番に設定するようにしてもよい。
【0011】
上記冗長システムにおいて、2つの制御装置のそれぞれは、ネットワークを介して接続する機器と記憶領域を共通として情報を共有する共有記憶部を備える。
【発明の効果】
【0012】
以上説明したように、本発明によれば、冗長している少なくとも2つの制御装置の中で、稼動系となった制御装置の局番は第1局番とするので、システムが複雑になることを抑制して冗長できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1図1は、本発明の実施の形態における冗長システムの構成を示す構成図である。
図2図2は、本発明の実施の形態における冗長システムの動作例を説明するためのフローチャートである。
図3図3は、本発明における冗長システムを構成する制御装置のハードウエア構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施の形態における冗長システムついて図1を参照して説明する。この冗長システムは、制御のためにネットワーク103に接続して制御動作を行うように構成された2つの第1制御装置101、第2制御装置102を冗長して備える。ネットワーク103には、フィールド機器104が接続されている。フィールド機器104が制御対象となる。
【0015】
第1制御装置101は、局番記憶部111、異常検出部112、切替部113、受信部114、動作制御部115、ネットワーク制御部116を備える。第2制御装置102も同様であり、局番記憶部121、異常検出部122、切替部123、受信部124、動作制御部125、ネットワーク制御部126を備える。
【0016】
局番記憶部111,局番記憶部121は、稼動系として制御動作を行うときの第1局番および待機系として待機するときの第2局番を記憶する。なお、局番は、ネットワーク103に接続される機器のアドレス情報である。
【0017】
異常検出部112,異常検出部122は、稼動系となっている他の制御装置の異常を検出する。例えば、第1制御装置101が稼動系の場合、待機系である第2制御装置102の異常検出部122が、第1制御装置101の異常を検出する。また、第2制御装置102が稼動系の場合、待機系である第1制御装置101の異常検出部112が、第2制御装置102の異常を検出する。例えば、第1制御装置101と第2制御装置102とは、ネットワーク103とは異なる専用線(不図示)により接続され、上述した異常検出や、以下に説明する切り替え信号の送受信などの両者の間の通信を可能としている。
【0018】
切替部113,切替部123は、異常検出部112,異常検出部122により稼動系となっている他の制御装置の異常を検出したことにより、稼動系と待機系を切り替える切り替え信号を他の制御装置に送信する。例えば、稼動系である第1制御装置101の異常を、待機系である第2制御装置102の異常検出部122が検出すると、切替部123が、第1制御装置101に対して切り替え信号を送信する。また、稼動系である第2制御装置102の異常を、待機系である第1制御装置101の異常検出部112が検出すると、切替部113が、第2制御装置102に対して切り替え信号を送信する。
【0019】
受信部114、受信部124は、他の制御装置から送出された切り替え信号を受信する。第2制御装置102の切替部123から送信された切り替え信号は、受信部114が受信する。また、第1制御装置101の切替部113から送信された切り替え信号は、受信部124が受信する。
【0020】
動作制御部115,動作制御部125は、切替部113,切替部123が切り替え信号を他の制御装置に送信すると自装置による稼動系としての制御動作を開始する。
【0021】
例えば、待機系である第2制御装置102の異常検出部122が、稼動系である第1制御装置101の異常を検出し、切替部123が、第1制御装置101に対して切り替え信号を送信すると、待機系であった第2制御装置102では、動作制御部125が、第2制御装置102を稼動系として制御動作を開始する。
【0022】
また、待機系である第1制御装置101の異常検出部112が、稼動系である第2制御装置102の異常を検出し、切替部113が、第2制御装置102に対して切り替え信号を送信すると、待機系であった第1制御装置101では、動作制御部115が、第1制御装置101を稼動系として制御動作を開始する。
【0023】
ネットワーク制御部116、ネットワーク制御部126は、稼動系として制御動作を行っているときはネットワークにおける自装置の局番を第1局番に設定し、待機系として待機しているときはネットワークにおける自装置の局番を第2局番に設定する。
【0024】
例えば、第1制御装置101が稼動系であり、第2制御装置102が待機系の場合、ネットワーク制御部116は、第1制御装置101の局番を第1局番とし、ネットワーク制御部126は、第2制御装置102の局番を第2局番とする。一方、第2制御装置102が稼動系であり、第1制御装置101が待機系の場合、ネットワーク制御部126は、第2制御装置102の局番を第1局番とし、ネットワーク制御部116は、第1制御装置101の局番を第2局番とする。
【0025】
また、第1制御装置101は、初期化部117を備え、第2制御装置102は、初期化部127を備える。初期化部117,初期化部127は、受信部114,受信部124が切り替え信号を受信すると自装置を初期化する。例えば、第1制御装置101の受信部114が、第2制御装置102の切替部113から送信された切り替え信号を受信すると、初期化部117が、第1制御装置101を初期化する。また、第2制御装置102の受信部124が、第1制御装置101の切替部123から送信された切り替え信号を受信すると、初期化部127が、第2制御装置102を初期化する。
【0026】
ネットワーク制御部116,ネットワーク制御部126は、初期化部117,初期化部127が初期化した後で、ネットワークにおける自装置の局番を第2局番に設定する。例えば、第1制御装置101において、初期化部117により初期がなされると、ネットワーク制御部116が、第1制御装置101の局番を第2局番に設定する。また、第2制御装置102において、初期化部127により初期化がなされると、ネットワーク制御部126が、第2制御装置102の局番を第2局番に設定する。
【0027】
ここで、第1制御装置101,第2制御装置102は、ネットワーク103を介して接続するフィールド機器104と記憶領域を共通として情報を共有する共有記憶部118,共有記憶部128を備える(非特許文献1参照)。例えば、第1制御装置101が稼動系の場合、フィールド機器104の共有記憶部(不図示)の所定の記憶領域に記憶される制御値などの制御情報が、ネットワーク103を介して第1制御装置101に転送される。転送された制御情報は、共有記憶部118の共通の記憶領域に、例えば、複製(バックアップ)として記憶される。
【0028】
ネットワーク103には、複数のフィールド機器が接続され、各フィールド機器において上記同様の共有記憶部を備えている。例えば、第1フィールド機器、第2フィールド機器、第3フィールド機器がネットワーク103に接続されている場合、各共有記憶部には、第1記憶領域、第2記憶領域、第3記憶領域、第4記憶領域が設けられる。同様に、共有記憶部118,共有記憶部128も、第1記憶領域、第2記憶領域、第3記憶領域、第4記憶領域が設けられる。
【0029】
例えば、第1フィールド機器から転送された情報は、いずれのフィールド機器および制御装置においても、第1記憶領域に記憶される。また、第2フィールド機器から転送された情報は、いずれのフィールド機器および制御装置においても、第2記憶領域に記憶される。また、第3フィールド機器から転送された情報は、いずれのフィールド機器および制御装置においても、第3記憶領域に記憶される。
【0030】
また、第3フィールド機器から転送された情報は、いずれのフィールド機器および制御装置においても、第3記憶領域に記憶される。また、第1制御装置101または第2制御装置102から転送された情報は、いずれのフィールド機器においても、第4記憶領域に記憶される。
【0031】
上述したフィールド機器104の共有記憶部に記憶される制御情報の転送先は、ネットワーク103における局番によって設定されている。実施の形態においては、第1局番で識別されるネットワーク103上の装置に対し、フィールド機器104から制御情報が転送される。
【0032】
実施の形態によれば、稼動系が第1制御装置101から第2制御装置102に変更されても、稼動系における局番は、第1局番となる。このため、フィールド機器104における制御情報の転送先は、変更する必要が無い。このため、実施の形態によれば、フィールド機器104において、第1制御装置101および第2制御装置102のどちらが稼動系であるかを判断するための機能が必要ない。このように、実施の形態によれば、システムが複雑になることを抑制して冗長できるようになる。
【0033】
また、従来では、稼動系が切り替わる場合に、フィールド機器からの転送先の局番を変更しているため、共有記憶部における制御装置のための記憶領域を、2つ用意する必要がある。これに対し、実施の形態によれば、共有記憶部における制御装置のための記憶領域は、1つ用意すればよいので、供給記憶領域における制御装置のための占有領域を小さくすることができる。
【0034】
次に、本発明の実施の形態における冗長システムの動作例について、図2のフローチャートを用いて説明する。以下では、第1制御装置101が稼動系であり、第2制御装置102が待機系である場合について説明する。
【0035】
まず、ステップS201で、第2制御装置102の異常検出部122が、専用線を介して第1制御装置101の異常を検出すると(ステップS201のyes)、ステップS202で、第2制御装置102の切替部123が、切り替え信号を第1制御装置101に専用線を介して送信する。切替部123が、切り替え信号を第1制御装置101に送信した後、ステップS203で、第2制御装置102のネットワーク制御部126が、第2制御装置102に設定されている第2局番を第1局番に変更する。
【0036】
次に、ステップS204で、第2制御装置102の動作制御部125が、第2制御装置102による制御動作を開始する。なお、異常検出部122が第1制御装置101の異常を検出しているので、第1制御装置101では、制御動作が行われていない。また、例えば、ネットワーク103において、第1制御装置101が他の機器から認識できない状態となる。
【0037】
次に、ステップS205で、異常が発生している第1制御装置101の受信部114、専用線を介して切り替え信号を受信すると、ステップS206で、初期化部117が、第1制御装置101を初期化する。このようにして初期化された第1制御装置101では、ステップS207で、ネットワーク制御部116が、第1制御装置101の局番を第2局番に設定する。
【0038】
なお、上述した実施の形態における冗長システムを構成する各制御装置は、図3に示すように、CPU(Central Processing Unit;中央演算処理装置)301と主記憶装置302と外部記憶装置303とネットワーク接続装置304となどを備えたコンピュータ機器であり、主記憶装置に展開されたプログラムによりCPUが動作することで、上述した各機能が実現される。ネットワーク接続装置304は、ネットワーク305に接続する。また、各機能は、複数のコンピュータ機器に分散させるようにしてもよい。
【0039】
以上に説明したように、本発明によれば、冗長している少なくとも2つの制御装置の中で、稼動系となった制御装置の局番は第1局番とするので、システムが複雑になることを抑制して冗長できるようになる。上述では、2つの制御装置から冗長システムを構成する場合を例に説明したが、3つ以上の制御装置から構成してもよい。3つ以上の制御装置から構成する場合、異常を検出していない待機系の中で局番が小さい順に優先するようにすればよい。
【0040】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
【符号の説明】
【0041】
101…第1制御装置、102…第2制御装置、103…ネットワーク、104…フィールド機器、111,121…局番記憶部、112,122…異常検出部、113,123…切替部、114,124…受信部、115,125…動作制御部、116,126…ネットワーク制御部、117,127…初期化部、118,128…共有記憶部。
図1
図2
図3