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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2019-134350(P2019-134350A)
(43)【公開日】2019年8月8日
(54)【発明の名称】管理システム
(51)【国際特許分類】
   H04L 12/28 20060101AFI20190712BHJP
   H04B 1/74 20060101ALI20190712BHJP
   G06F 11/20 20060101ALI20190712BHJP
【FI】
   H04L12/28 200Z
   H04L12/28 100F
   H04L12/28 100S
   H04B1/74
   G06F11/20 633
   G06F11/20 638
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】OL
【全頁数】18
(21)【出願番号】特願2018-16171(P2018-16171)
(22)【出願日】2018年2月1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】植田 修
【テーマコード(参考)】
5B034
5K033
【Fターム(参考)】
5B034BB03
5B034CC01
5B034DD02
5B034DD05
5K033AA04
5K033BA02
5K033EA03
5K033EA06
5K033EB03
5K033EB06
(57)【要約】
【課題】少ないハードウェア量でノードを冗長化する。
【解決手段】稼働系ノードNAが送信回路12により、第1の規定処理に関する第1の動作状態を専用回線LAへ送信し、稼働系ノードNBが送信回路22により、第2の規定処理に関する第2の動作状態を専用回線LBへ送信し、待機系ノードNXが、受信回路33により、NA,NBから送信された第1および第2の動作状態を専用回線LA,LBを介してそれぞれ受信し、演算処理回路31が、受信回路33で受信した第1および第2の動作状態のいずれかが異常を示す場合、当該動作状態の送信元であるNA,NBに代わって、第1または第2の規定処理に関する代替処理を実行する。
【選択図】 図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
予め設定されている第1の規定処理を実行する第1の演算処理回路を備える第1の稼働系ノードと、
予め設定されている第2の規定処理を実行する第2の演算処理回路を備える第2の稼働系ノードと、
前記第1または第2の稼働系ノードで異常が発生した際、これら稼働系ノードに代わって前記第1または第2の規定処理を実行する待機系ノードと、
前記第1の稼働系ノードの動作状態を前記第2の稼働系ノードおよび前記待機系ノードへ通知するための第1の専用回線と、
前記第2の稼働系ノードの動作状態を前記第1の稼働系ノードおよび前記待機系ノードへ通知するための第2の専用回線とを備え、
前記第1の稼働系ノードは、前記第1の規定処理に関する第1の動作状態を前記第1の専用回線へ送信する第1の送信回路を備え、
前記第2の稼働系ノードは、前記第2の規定処理に関する第2の動作状態を前記第2の専用回線へ送信する第2の送信回路を備え、
前記待機系ノードは、
前記第1および第2の稼働系ノードから送信された前記第1および第2の動作状態を前記第1および第2の専用回線を介してそれぞれ受信する待機系受信回路と、
前記待機系受信回路で受信した前記第1および第2の動作状態のいずれかが異常を示す場合、当該動作状態の送信元である前記第1または第2の稼働系ノードに代わって、前記第1または第2の規定処理に関する代替処理を実行する待機系演算処理回路とを備える
ことを特徴とする管理システム。
【請求項2】
請求項1に記載の管理システムにおいて、
前記待機系ノードの動作状態を前記第1および第2の稼働系ノードへ通知するための待機系専用回線をさらに備え、
前記待機系ノードは、前記代替処理に関する待機系動作状態を前記待機系専用回線へ送信する待機系送信回路をさらに備え、
前記第1の稼働系ノードは、前記第2の稼働系ノードおよび前記待機系ノードから送信された前記第2の動作状態および前記待機系動作状態を、前記第2の専用回線および前記待機系専用回線を介してそれぞれ受信する第1の受信回路をさらに備え、
前記第2の稼働系ノードは、前記第1の稼働系ノードおよび前記待機系ノードから送信された前記第1の動作状態および前記待機系動作状態を、前記第1の専用回線および前記待機系専用回線を介してそれぞれ受信する第2の受信回路をさらに備え、
前記第1の演算処理回路は、前記第1の受信回路で受信した前記第2の動作状態が異常を示す場合には、前記第1の規定処理を一時停止した後、前記第1の受信回路で受信した前記待機系動作状態による前記代替処理の開始確認に応じて前記第1の規定処理を再開し、
前記第2の演算処理回路は、前記第2の受信回路で受信した前記第1の動作状態が異常を示す場合には、前記第2の規定処理を一時停止した後、前記第2の受信回路で受信した前記待機系動作状態による前記代替処理の開始確認に応じて前記第2の規定処理を再開する
ことを特徴とする管理システム。
【請求項3】
請求項1または請求項2に記載の管理システムにおいて、
前記第1の送信回路は、前記第1の専用回線に対する前記第1の動作状態の送信有無を検出する第1の検出部を備え、
前記第2の送信回路は、前記第2の専用回線に対する前記第2の動作状態の送信有無を検出する第2の検出部を備え、
前記第1の演算処理回路は、前記第1の動作状態が正常を示すにも関わらず前記第1の検出部により前記第1の動作状態の送信が検出されない場合には、前記第1の規定処理を停止し、
前記第2の演算処理回路は、前記第2の動作状態が正常を示すにも関わらず前記第2の検出部により前記第2の動作状態の送信が検出されない場合には、前記第2の規定処理を停止する
ことを特徴とする管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、管理システムを構成する複数のノードを冗長化するための冗長制御技術に関する。
【背景技術】
【0002】
プラントやビルなどの大規模な施設では、施設に設けられている複数の設備を運転・管理する管理システムとして、通信回線を介して接続された複数のノードで運転・管理のための処理を分散して実行する分散制御システム(DCS:Distributed Control System)が用いられている。
【0003】
例えば、プラントで用いられる管理システムの場合、オペレータが運転・監視を行うノード(HMI:Human Machine Interface)、プラントの運転履歴などの各種データを管理するノード(ヒストリー機器)、異なるプロトコルのネットワーク間を接続するためのノード(ゲートウェイ機器)、高度の制御・演算を行うノード(制御機器)が用いられる。これらノードは、全体として、サーバ装置、PC、産業用コントローラ、ネットワーク機器などの情報処理装置から構成される。
【0004】
このような管理システムでは、いずれかのノードで故障が発生しても、設備の運転・監視を維持し、システム全体として動作を継続できるよう、いわゆる冗長化を行う必要がある。
従来、このような管理システムの信頼性を確保する技術として、各ノードで実行する処理ごとに、当該処理を実行するためのハードウェアとして同じノードを2つずつ用意して二重化しておき、一方のノードに故障が発生した場合には、他方のノードに切り替えて処理を継続する技術が提案されている(例えば、特許文献1など参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2016−111454号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、このような従来技術では、各ノードを二重化しておく必要があるため、管理システム全体として2倍のハードウェア量が必要となり、システム構築に必要となるコストの増大およびシステム構成の複雑化を招くという問題点があった。
【0007】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、少ないハードウェア量でノードを冗長化することができる冗長制御技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
このような目的を達成するために、本発明にかかる管理システムは、予め設定されている第1の規定処理を実行する第1の演算処理回路を備える第1の稼働系ノードと、予め設定されている第2の規定処理を実行する第2の演算処理回路を備える第2の稼働系ノードと、前記第1または第2の稼働系ノードで異常が発生した際、これら稼働系ノードに代わって前記第1または第2の規定処理を実行する待機系ノードと、前記第1の稼働系ノードの動作状態を前記第2の稼働系ノードおよび前記待機系ノードへ通知するための第1の専用回線と、前記第2の稼働系ノードの動作状態を前記第1の稼働系ノードおよび前記待機系ノードへ通知するための第2の専用回線とを備え、前記第1の稼働系ノードは、前記第1の規定処理に関する第1の動作状態を前記第1の専用回線へ送信する第1の送信回路を備え、前記第2の稼働系ノードは、前記第2の規定処理に関する第2の動作状態を前記第2の専用回線へ送信する第2の送信回路を備え、前記待機系ノードは、前記第1および第2の稼働系ノードから送信された前記第1および第2の動作状態を前記第1および第2の専用回線を介してそれぞれ受信する待機系受信回路と、前記待機系受信回路で受信した前記第1および第2の動作状態のいずれかが異常を示す場合、当該動作状態の送信元である前記第1または第2の稼働系ノードに代わって、前記第1または第2の規定処理に関する代替処理を実行する待機系演算処理回路とを備えている。
【0009】
また、本発明にかかる上記管理システムの一構成例は、前記待機系ノードの動作状態を前記第1および第2の稼働系ノードへ通知するための待機系専用回線をさらに備え、前記待機系ノードは、前記代替処理に関する待機系動作状態を前記待機系専用回線へ送信する待機系送信回路をさらに備え、前記第1の稼働系ノードは、前記第2の稼働系ノードおよび前記待機系ノードから送信された前記第2の動作状態および前記待機系動作状態を、前記第2の専用回線および前記待機系専用回線を介してそれぞれ受信する第1の受信回路をさらに備え、前記第2の稼働系ノードは、前記第1の稼働系ノードおよび前記待機系ノードから送信された前記第1の動作状態および前記待機系動作状態を、前記第1の専用回線および前記待機系専用回線を介してそれぞれ受信する第2の受信回路をさらに備え、前記第1の演算処理回路は、前記第1の受信回路で受信した前記第2の動作状態が異常を示す場合には、前記第1の規定処理を一時停止した後、前記第1の受信回路で受信した前記待機系動作状態による前記代替処理の開始確認に応じて前記第1の規定処理を再開し、前記第2の演算処理回路は、前記第2の受信回路で受信した前記第1の動作状態が異常を示す場合には、前記第2の規定処理を一時停止した後、前記第2の受信回路で受信した前記待機系動作状態による前記代替処理の開始確認に応じて前記第2の規定処理を再開するようにしたものである。
【0010】
また、本発明にかかる上記管理システムの一構成例は、前記第1の送信回路が、前記第1の専用回線に対する前記第1の動作状態の送信有無を検出する第1の検出部を備え、前記第2の送信回路は、前記第2の専用回線に対する前記第2の動作状態の送信有無を検出する第2の検出部を備え、前記第1の演算処理回路は、前記第1の動作状態が正常を示すにも関わらず前記第1の検出部により前記第1の動作状態の送信が検出されない場合には、前記第1の規定処理を停止し、前記第2の演算処理回路は、前記第2の動作状態が正常を示すにも関わらず前記第2の検出部により前記第2の動作状態の送信が検出されない場合には、前記第2の規定処理を停止するようにしたものである。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、少なくとも2つの稼働系ノードを1つの待機系ノードで冗長化することができ、それぞれ稼働系ノードを専用の待機系ノードで冗長化する場合と比較して、少ないハードウェア量でノードを冗長化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】第1の実施の形態にかかる管理システムの構成を示すブロック図である。
図2】第1の実施の形態にかかる稼働系ノードの冗長制御処理を示すフローチャートである。
図3】第1の実施の形態にかかる待機系ノードの冗長制御処理を示すフローチャートである。
図4】第1の実施の形態にかかる管理システムの動作例を示すタイミングチャートである。
図5】第1の実施の形態にかかる各ノードの状態(正常時)を示す説明図である。
図6】第1の実施の形態にかかる各ノードの状態(異常発生時)を示す説明図である。
図7】第1の実施の形態にかかる各ノードの状態(代替処理開始時)を示す説明図である。
図8】第2の実施の形態にかかる管理システムの構成を示すブロック図である。
図9】第2の実施の形態にかかる稼働系ノードの冗長制御処理を示すフローチャートである。
図10】第2の実施の形態にかかる管理システムの動作例を示すタイミングチャートである。
図11】第2の実施の形態にかかる各ノードの状態(正常時)を示す説明図である。
図12】第2の実施の形態にかかる各ノードの状態(断線発生時)を示す説明図である。
図13】第2の実施の形態にかかる各ノードの状態(代替処理開始時)を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかる管理システム1について説明する。図1は、第1の実施の形態にかかる管理システムの構成を示すブロック図である。
【0014】
本発明にかかる管理システム1は、互いに関連する情報処理を複数のノードで分散して実行するシステムである。管理システム1の具体例としては、プラントやビルなどの大規模な施設で用いられて、施設に設けられている複数の設備を運転・管理する分散制御システムがある。なお、本発明の適用は、上記分散制御システムのような管理システムに限定されるものではなく、複数のサーバ装置が連携して情報処理を行う情報処理システムや、複数のネットワーク装置が連携して通信処理を行う通信処理システムなど、他の管理システムにも適用できる。
【0015】
図1に示すように、管理システム1は、通信回線Eに接続された、稼働系ノード(第1の稼働系ノード)NA、稼働系ノード(第2の稼働系ノード)NB、および、待機系ノードNAと、稼働系ノードNAの動作状態を稼働系ノードNBおよび待機系ノードNXへ通知するための専用回線(第1の専用回線)LAと、稼働系ノードNBの動作状態を稼働系ノードNAおよび待機系ノードNXへ通知するための専用回線(第2の専用回線)LBとを備えている。
【0016】
また、稼働系ノードNA,NBで実行される処理が互いに連携している場合には、管理システム1の上記構成に加えて、待機系ノードNXの動作状態を稼働系ノードNA,NBへ通知するための専用回線(待機系専用回線)LXとを備えてもよい。
以下では、管理システム1が専用回線LXを含む構成を例として説明するが、稼働系ノードNA,NBで実行される処理が互いに連携していない場合には、専用回線LXを省いてもよい。
【0017】
稼働系ノードNA,NBおよび待機系ノードNXは、全体として、サーバ装置、PC、産業用コントローラ、ネットワーク機器などの情報処理装置(コンピュータ)から構成される。
【0018】
稼働系ノードNAは、予め設定されている第1の規定処理や冗長制御に関する処理を実行する演算処理回路(第1の演算処理回路)11と、第1の規定処理に関する第1の動作状態を専用回線LAを介して稼働系ノードNBおよび待機系ノードNXへ送信する送信回路(第1の送信回路)12と、稼働系ノードNBおよび待機系ノードNXの動作状態を専用回線LB,LXを介して受信する受信回路(第1の受信回路)13とを備えている。なお、第1の動作状態は、少なくとも第1の規定処理に関する動作状態を含んでいればよく、第1の動作状態として、演算処理回路11の動作状態、さらには稼働系ノードNAの動作状態を用いてもよい。
【0019】
演算処理回路11は、CPUとその周辺回路を備え、予め登録されているプログラムをCPUで実行することにより、ハードウェアとソフトウェアとを協働させて、第1の規定処理や冗長制御に関する処理を実行する機能を有している。
【0020】
送信回路12は、専用回線LAの一端に接続された電源電位Vと、専用回線LAの他端に接続された接地電位GNDと、専用回線LAに対する電源電位Vの印加を制御するスイッチ素子SWAと、第1の動作状態を示す演算処理回路11からの送信信号ASに基づいてSWAをオン/オフ制御することにより、専用回線LAに対する第1の動作状態の送信を制御する送信I/F回路SIFAとを備えている。SWAについては、フォトカプラの二次側トランジスタで実現してもよい。これにより、SIFAを当該フォトカプラの一次側発光ダイオードで実現できる。
【0021】
受信回路13は、専用回線LBに対して直列接続された発光ダイオードLDABと、専用回線LXに対して直列接続された発光ダイオードLDAXと、これらLDAB,LDAXの発光有無に基づき検出した、稼働系ノードNBで実行される第2の規定処理に関する第2の動作状態、および、待機系ノードNXで実行される代替処理に関する待機系動作状態を示す受信信号AB,AXを、演算処理回路11へ出力する受信I/F回路RIFAとを備えている。LDAB,LDAXについては、フォトカプラの一次側発光ダイオードで実現してもよい。これにより、RIFAを当該フォトカプラの二次側トランジスタで実現できる。
【0022】
稼働系ノードNBは、予め設定されている第2の規定処理や冗長制御に関する処理を実行する演算処理回路(第2の演算処理回路)21と、第2の規定処理に関する第2の動作状態を専用回線LBを介して稼働系ノードNAおよび待機系ノードNXへ送信する送信回路(第2の送信回路)22と、稼働系ノードNAおよび待機系ノードNXの動作状態を専用回線LA,LXを介して受信する受信回路(第2の受信回路)23とを備えている。なお、第2の動作状態は、少なくとも第2の規定処理に関する動作状態を含んでいればよく、第2の動作状態として、演算処理回路21の動作状態、さらには稼働系ノードNBの動作状態を用いてもよい。
【0023】
演算処理回路21は、CPUとその周辺回路を備え、予め登録されているプログラムをCPUで実行することにより、ハードウェアとソフトウェアとを協働させて、第2の規定処理や冗長制御に関する処理を実行する機能を有している。
【0024】
送信回路22は、専用回線LBの一端に接続された電源電位Vと、専用回線LBの他端に接続された接地電位GNDと、専用回線LBに対する電源電位Vの印加を制御するスイッチ素子SWBと、第2の動作状態を示す演算処理回路21からの送信信号BSに基づいてSWBをオン/オフ制御することにより、専用回線LBに対する第2の動作状態の送信を制御する送信I/F回路SIFBとを備えている。SWBについては、フォトカプラの二次側トランジスタで実現してもよい。これにより、SIFBを当該フォトカプラの一次側発光ダイオードで実現できる。
【0025】
受信回路23は、専用回線LAに対して直列接続された発光ダイオードLDBAと、専用回線LXに対して直列接続された発光ダイオードLDBXと、これらLDBA,LDBXの発光有無に基づき検出した、稼働系ノードNAで実行される第1の規定処理に関する第1の動作状態、および、待機系ノードNXで実行される代替処理に関する待機系動作状態を示す受信信号BA,BXを、演算処理回路21へ出力する受信I/F回路RIFBとを備えている。LDBA,LDBXについては、フォトカプラの一次側発光ダイオードで実現してもよい。これにより、RIFBを当該フォトカプラの二次側トランジスタで実現できる。
【0026】
待機系ノードNXは、稼働系ノードNA,NBに代わって第1または第2の規定処理に関する代替処理や冗長制御に関する処理を実行する演算処理回路(待機系演算処理回路)31と、代替処理に関する待機系動作状態を専用回線LXを介して稼働系ノードNA,NBへ送信する送信回路(待機系送信回路)32と、稼働系ノードNA,NBの動作状態を専用回線LA,LBを介して受信する受信回路(待機系受信回路)33とを備えている。なお、待機系動作状態は、少なくとも代替処理に関する動作状態を含んでいればよく、待機系動作状態として、演算処理回路31の動作状態、さらには待機系ノードNXの動作状態を用いてもよい。
【0027】
演算処理回路31は、CPUとその周辺回路を備え、予め登録されているプログラムをCPUで実行することにより、第1または第2の規定処理に関する代替処理や冗長制御に関する処理を実行する機能を有している。
【0028】
送信回路32は、専用回線LXの一端に接続された電源電位Vと、専用回線LXの他端に接続された接地電位GNDと、専用回線LXに対する電源電位Vの印加を制御するスイッチ素子SWXと、待機系動作状態を示す演算処理回路31からの送信信号XSに基づいてSWXをオン/オフ制御することにより、専用回線LXに対する待機系動作状態の送信を制御する送信I/F回路SIFXとを備えている。SWXについては、フォトカプラの二次側トランジスタで実現してもよい。これにより、SIFXを当該フォトカプラの一次側発光ダイオードで実現できる。
【0029】
受信回路33は、専用回線LAに対して直列接続された発光ダイオードLDXAと、専用回線LBに対して直列接続された発光ダイオードLDXBと、これらLDXA,LDXBの発光有無に基づき検出した、稼働系ノードNAで実行される第1の規定処理に関する第1の動作状態、および、稼働系ノードNBで実行される第2の規定処理に関する第2の動作状態を示す受信信号XA,XBを、演算処理回路31へ出力する受信I/F回路RIFXとを備えている。LDXA,LDXBについては、フォトカプラの一次側発光ダイオードで実現してもよい。これにより、RIFXを当該フォトカプラの二次側トランジスタで実現できる。
【0030】
[第1の実施の形態の動作]
次に、図2および図3を参照して、本実施の形態にかかる稼働系ノードNA,NBおよび待機系ノードNXの動作について説明する。図2は、第1の実施の形態にかかる稼働系ノードの冗長制御処理を示すフローチャートである。図3は、第1の実施の形態にかかる待機系ノードの冗長制御処理を示すフローチャートである。
【0031】
最初に、図2を参照して、稼働系ノードNA,NBにおける冗長制御動作について説明する。稼働系ノードNA,NBの演算処理回路11,21は、常時、図2の冗長制御処理を実行している。以下では、NAを対象として説明するが、NBも同様である。なお、図2の冗長制御処理については、演算処理回路11,21のCPUでプログラムを実行することにより実現してもよいが、その一部を論理回路で実現してもよい。
【0032】
まず、演算処理回路11は、実行中である第1の規定処理に関する動作状態、すなわち異常の有無を確認する(ステップS100)。ここでの異常発生有無は、例えば、第1の規定処理に関する監視結果や、自ノードNA内の各種回路から出力されるアラート信号に基づいて確認すればよい。
【0033】
ステップS100において異常ありが確認された場合(ステップS100:YES)、演算処理回路11は、実行中である第1の規定処理を停止するとともに(ステップS101)、送信信号ASの出力を停止して送信回路12のスイッチ素子SWAをオフし(ステップS102)、ステップS100へ戻る。これにより、NAから専用回線LAに出力されていた正常動作(電源電位V)を示す第1の動作状態の出力が停止され、NB,NXにおいてNAでの異常発生が検出される。
【0034】
一方、ステップS100において異常なしが確認された場合(ステップS100:NO)、演算処理回路11は、受信回路13からの受信信号ABに基づいて、他の稼働系ノード、すなわちNBにおける異常の有無を確認する(ステップS103)。ここで、NBにおける異常なしが確認された場合(ステップS103:NO)、ステップS100へ戻る。
【0035】
ステップS103において、NBにおける異常ありが確認された場合(ステップS103:YES)、演算処理回路11は、自ノードにおける第1の規定処理を一時停止した後(ステップS104)、受信回路13からの受信信号AXに基づいて、待機系ノードNXにおける動作開始を確認し(ステップS105)、動作開始が確認されるまで待機する(ステップS105:NO)。
NXの動作開始が確認された場合(ステップS105:YES)、演算処理回路11は、自ノードNAにおける第1の規定処理動作を再開し(ステップS106)、ステップS100へ戻る。
【0036】
これにより、稼働系ノードNA,NBでは、自ノードで実行中の第1の規定処理または第2の規定処理に異常が発生した場合、異常を示す動作状態が専用回線LA,LBを介して待機系ノードNXへ通知されることになる。また、他の稼働系ノードで実行中の第1の規定処理または第2の規定処理に異常が発生した場合、自ノードで実行中の第1の規定処理または第2の規定処理が一時停止され、待機系ノードNXでの代替処理が開始された後、一時停止していた処理が再開されることになる。
【0037】
次に、図3を参照して、待機系ノードNXにおける冗長制御動作について説明する。待機系ノードNXの演算処理回路31は、常時、図3の冗長制御処理を実行している。なお、図3の冗長制御処理については、演算処理回路31のCPUでプログラムを実行することにより実現してもよいが、その一部を論理回路で実現してもよい。
【0038】
まず、演算処理回路31は、受信回路33からの受信信号XA,XBに基づいて、稼働系ノードNA,NBにおける第1または第2の規定処理に関する異常有無を確認する(ステップS110)。ここで、第1および第2の規定処理に関する異常なしが確認された場合(ステップS110:NO)、ステップS110へ戻る。
【0039】
一方、ステップS110において、第1または第2の規定処理のいずれかで異常ありが確認された場合(ステップS110:YES)、演算処理回路31は、異常ありを示す動作状態の送信元である稼働系ノードNA,NBに代わって、これらNA,NBで実行されていた第1または第2の規定処理の代替処理を開始する(ステップS111)。
この後、演算処理回路31は、送信信号XSの出力を開始して、送信回路32のスイッチ素子SWXをオンし(ステップS112)、ステップS110へ戻る。
【0040】
これにより、待機系ノードNXでは、稼働系ノードNA,NBのいずれかで実行中の第1の規定処理または第2の規定処理に異常が発生した場合、これら処理の代替処理が開始され、代替処理の開始が待機系動作状態により、NA,NBへ通知されることになる。
【0041】
[第1の実施の形態の動作例]
次に、図4を参照して、本実施の形態にかかる動作例について説明する。図4は、第1の実施の形態にかかる管理システムの動作例を示すタイミングチャートである。
ここでは、稼働系ノードNAでの第1の規定処理に異常が発生し、待機系ノードNXがNAに代わって第1の規定処理に関する代替処理を開始する場合を例として説明する。
【0042】
時刻T1以前において、NA,NBでは第1および第2の規定処理が正常に実行されているものとする。図5は、第1の実施の形態にかかる各ノードの状態(正常時)を示す説明図である。
これにより、SWA,SWBはともにON状態に制御されており、LA,LBには正常を示す第1および第2の動作状態(電源電位V)が送信されている。したがって、LDBA,LDXA,LDAB,LDXBが発光しており、受信信号BA,XA,AB,XBは、すべてHレベル(正常状態)を示している。
【0043】
また、時刻T1以前において、第1および第2の規定処理が正常に実行されているため、NXでの代替処理が実行されていない。これにより、SWXはOFF状態に制御されており、LXに対する正常を示す待機系動作状態(電源電位V)の送信は停止されている。したがって、LDAX,LDBXが消灯しており、受信信号AX,BXは、ともにLレベルを示している。
【0044】
時刻T1において、NAで実行中の第1の規定処理で異常が発生し、続く時刻T2にSWAがOFF状態に制御されたものとする。図6は、第1の実施の形態にかかる各ノードの状態(異常発生時)を示す説明図である。
これにより、LAに対する正常を示す第1の動作状態(電源電位V)の送信が停止される。したがって、LDBA,LDXAが消灯し、BA,XAは、ともにLレベルに変化する。
NBは、時刻T2におけるBAのLレベルへの変化に応じて、時刻T3に、自ノードで実行中の第2の規定処理を一時停止する。
【0045】
また、NXは、時刻T2におけるXAのLレベルへの変化に応じて、その後の時刻T4において、NAの第1の規定処理に関する代替処理の実行を開始する。図7は、第1の実施の形態にかかる各ノードの状態(代替処理開始時)を示す説明図である。
これにより、続く時刻T5に、SWXがON状態に制御され、LXに対する正常を示す待機系動作状態(電源電位V)が送信される。したがって、LDAX,LDBXが点灯し、AX,BXは、ともにHレベルに変化する。
NBは、時刻T5におけるBXのHレベルへの変化に応じて、その後の時刻T6において、第2の規定処理を再開する。
【0046】
[第1の実施の形態の効果]
このように、本実施の形態は、稼働系ノードNAが送信回路12により、第1の規定処理に関する第1の動作状態を専用回線LAへ送信し、稼働系ノードNBが送信回路22により、第2の規定処理に関する第2の動作状態を専用回線LBへ送信し、待機系ノードNXが、受信回路33により、NA,NBから送信された第1および第2の動作状態を専用回線LA,LBを介してそれぞれ受信し、演算処理回路31が、受信回路33で受信した第1および第2の動作状態のいずれかが異常を示す場合、当該動作状態の送信元であるNA,NBに代わって、第1または第2の規定処理に関する代替処理を実行するようにしたものである。
【0047】
これにより、2つの稼働系ノードNA,NBを1つの待機系ノードNXで冗長化することができ、NA,NBをそれぞれ専用の待機系ノードで冗長化する場合と比較して、少ないハードウェア量でノードを冗長化することが可能となる。
【0048】
また、本実施の形態において、NXの動作状態をNA,NBへ通知するための待機系専用回線LXをさらに備え、NAの演算処理回路11が、LBを介して受信したNBに関する第2の動作状態が異常を示す場合には、自己の第1の規定処理を一時停止した後、LXを介して受信したNXの待機系動作状態による代替処理の開始確認に応じて第1の規定処理を再開し、NBの演算処理回路21が、LAを介して受信したNAの第1の動作状態が異常を示す場合には、自己の第2の規定処理を一時停止した後、LXを介して受信したNXの待機系動作状態による代替処理の開始確認に応じて第2の規定処理を再開するようにしたものである。
【0049】
これにより、NA,NBで実行中である第1および第2の規定処理のうち、いずれか一方の規定処理で異常が発生した場合には、他方の規定処理が一時停止され、NXでの代替処理開始に応じて他方の処理が再開されることになる。このため、NA,NBでの第1および第2の規定処理が互いに連携している場合、異常のない他方の規定処理のみが実行されて不具合が発生することを回避でき、システム全体として安定した処理動作を維持することができる。
【0050】
[第2の実施の形態]
次に、図8を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかる管理システム1について説明する。図8は、第2の実施の形態にかかる管理システムの構成を示すブロック図である。
本実施の形態では、第1の実施の形態で説明した専用回線LA,LB,LXでの断線対応について説明する。
【0051】
本実施の形態において、稼働系ノードNAの送信回路12は、専用回線LAに対する第1の動作状態の送信有無を検出する検出部(第1の検出部)LDAを備えている。LDAは、LAに対して直列接続されて、スイッチ素子SWAのONに応じて発光する発光ダイオードである。送信I/F回路SIFAは、LDAの発光有無に基づき検出した、LAに対する第1の動作状態の送信有無を示す検出信号AAを演算処理回路11へ出力する機能を有している。LDAについては、フォトカプラの一次側発光ダイオードで実現してもよい。これにより、SIFAを当該フォトカプラの二次側トランジスタで実現できる。
【0052】
演算処理回路11は、第1の規定処理に関する第1の動作状態が正常を示すにも関わらず、検出部LDAにより専用回線LAに対する第1の動作状態の送信が検出されない場合には、専用回線LAに断線が発生したと判断して、第1の規定処理での異常発生と同様に、第1の規定処理を停止する機能を有している。なお、LAの断線検出に応じて、演算処理回路11が、通信回線Eを介して予め設定されている通知先端末(図示せず)へ、LAの断線発生を通知するようにしてもよい。
【0053】
また、稼働系ノードNBの送信回路22は、専用回線LBに対する第2の動作状態の送信有無を検出する検出部(第2の検出部)LDBを備えている。LDBは、LBに対して直列接続されて、スイッチ素子SWBのONに応じて発光する発光ダイオードである。送信I/F回路SIFBは、LDBの発光有無に基づき検出した、LBに対する第1の動作状態の送信有無を示す検出信号BBを演算処理回路11へ出力する機能を有している。LDBについては、フォトカプラの一次側発光ダイオードで実現してもよい。これにより、SIFBを当該フォトカプラの二次側トランジスタで実現できる。
【0054】
演算処理回路21は、第2の規定処理に関する第2の動作状態が正常を示すにも関わらず、検出部LDBにより専用回線LBに対する第2の動作状態の送信が検出されない場合には、専用回線LBに断線が発生したと判断して、第2の規定処理での異常発生と同様に、第2の規定処理を停止する機能を有している。なお、LBの断線検出に応じて、演算処理回路21が、通信回線Eを介して予め設定されている通知先端末(図示せず)へ、LBの断線発生を通知するようにしてもよい。
【0055】
また、待機系ノードNXの送信回路32は、専用回線LXに対する待機系動作状態の送信有無を検出する検出部(待機系検出部)LDXを備えている。LDXは、LXに対して直列接続されて、スイッチ素子SWXのONに応じて発光する発光ダイオードである。送信I/F回路SIFXは、LDXの発光有無に基づき検出した、LXに対する待機系動作状態の送信有無を示す検出信号XXを演算処理回路31へ出力する機能を有している。LDXについては、フォトカプラの一次側発光ダイオードで実現してもよい。これにより、SIFBを当該フォトカプラの二次側トランジスタで実現できる。
【0056】
演算処理回路31は、代替処理に関する待機系動作状態が正常を示すにも関わらず、検出部LDXにより専用回線LXに対する待機系動作状態の送信が検出されない場合には、LXに断線が発生したと判断して、代替処理での異常発生と同様に、代替処理を停止する機能を有している。なお、LXの断線検出に応じて、演算処理回路31が、通信回線Eを介して予め設定されている通知先端末(図示せず)へ、LXの断線発生を通知するようにしてもよい。
本実施の形態にかかるその他の構成については、図1と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【0057】
[第2の実施の形態の動作]
次に、図9を参照して、本実施の形態にかかる稼働系ノードNA,NBの動作について説明する。図9は、第2の実施の形態にかかる稼働系ノードの冗長制御処理を示すフローチャートである。なお、本実施の形態にかかる待機系ノードNXの冗長制御処理については、前述した図3と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【0058】
稼働系ノードNA,NBの演算処理回路11,21は、常時、図9の冗長制御処理を実行している。以下では、NAを対象として説明するが、NBも同様である。なお、図9の冗長制御処理については、演算処理回路11,21のCPUでプログラムを実行することにより実現してもよいが、その一部を論理回路で実現してもよい。
【0059】
まず、演算処理回路11は、実行中である第1の規定処理に関する動作状態、すなわち異常の有無を確認する(ステップS200)。ここでの異常発生有無は、例えば、第1の規定処理に関する監視結果や、自ノードNA内の各種回路から出力されるアラート信号に基づいて確認すればよい。
【0060】
ステップS200において異常ありが確認された場合(ステップS200:YES)、演算処理回路11は、実行中である第1の規定処理を停止するとともに(ステップS202)、送信信号ASの出力を停止して送信回路12のスイッチ素子SWAをオフし(ステップS203)、ステップS200へ戻る。これにより、NAから専用回線LAに出力されていた正常動作(電源電位V)を示す第1の動作状態の出力が停止され、NB,NXにおいてNAでの異常発生が検出される。
【0061】
一方、ステップS200において異常なしが確認された場合(ステップS200:NO)、演算処理回路11は、送信回路12からの検出信号AAに基づいて、LAに対する第1の動作状態の送信有無、すなわちLAに断線有無を判定する(ステップS201)。
ここで、LAに対する第1の動作状態の送信が確認されず、LAでの断線発生と判定された場合(ステップS201:YES)、演算処理回路11は、ステップS202へ移行し、第1の規定処理で異常が発生した場合と同様に、第1の規定処理を停止する。
【0062】
ステップS201において、LAに断線なしと判定された場合(ステップS201:NO)、演算処理回路11は、受信回路13からの受信信号ABに基づいて、他の稼働系ノード、すなわちNBにおける異常の有無を確認する(ステップS204)。ここで、NBにおける異常なしが確認された場合(ステップS204:NO)、ステップS200へ戻る。
【0063】
また、ステップS204において、NBにおける異常ありが確認された場合(ステップS204:YES)、演算処理回路11は、自ノードにおける第1の規定処理を一時停止した後(ステップS205)、受信回路13からの受信信号AXに基づいて、待機系ノードNXにおける動作開始を確認し(ステップS206)、動作開始が確認されるまで待機する(ステップS206:NO)。
NXの動作開始が確認された場合(ステップS206:YES)、演算処理回路11は、自ノードNAにおける第1の規定処理動作を再開し(ステップS207)、ステップS200へ戻る。
【0064】
専用回線LA,LBで断線が発生した場合、実行中の第1の規定処理または第2の規定処理が正常であっても、NXで異常として検出されることになる。本実施の形態によれば、LA,LBの断線が稼働系ノードNA,NBで検出されて、実行中の第1の規定処理または第2の規定処理が停止されるため、LA断線に応じてNXで開始される第1または第2の規定処理の代替処理との衝突が回避される。
【0065】
[第2の実施の形態の動作例]
次に、図10を参照して、本実施の形態にかかる動作例について説明する。図10は、第2の実施の形態にかかる管理システムの動作例を示すタイミングチャートである。
ここでは、稼働系ノードNAの専用回線LAで断線が発生し、待機系ノードNXがNAに代わって第1の規定処理に関する代替処理を開始する場合を例として説明する。
【0066】
時刻T1以前において、NA,NBでは第1および第2の規定処理が正常に実行されているものとする。図11は、第2の実施の形態にかかる各ノードの状態(正常時)を示す説明図である。
これにより、SWA,SWBはともにON状態に制御されており、LA,LBには正常を示す第1および第2の動作状態(電源電位V)が送信されている。したがって、LDBA,LDXA,LDAB,LDXB,LDA,LDBが発光しており、受信信号BA,XA,AB,XBおよび検出信号AA,BBは、すべてHレベル(正常状態)を示している。
【0067】
また、時刻T1以前において、第1および第2の規定処理が正常に実行されているため、NXでの代替処理が実行されていない。これにより、SWXはOFF状態に制御されており、LXに対する正常を示す待機系動作状態(電源電位V)の送信は停止されている。したがって、LDAX,LDBX,LDXが消灯しており、受信信号AX,BXおよび検出信号XXは、すべてLレベルを示している。
【0068】
時刻T1において、LAで断線が発生したものとする。図12は、第2の実施の形態にかかる各ノードの状態(断線発生時)を示す説明図である。
これにより、LAに対する正常を示す第1の動作状態(電源電位V)がNB,NXまで届かなくなる。したがって、LDBA,LDXA,LDAが消灯し、BA,XA,AAは、すべてLレベルに変化する。
【0069】
NAは、時刻T1におけるAAのLレベルへの変化に応じて、時刻T2に、自ノードで実行中の第1の規定処理を停止し、続く時刻T3にSWAをOFF状態に制御する。
NBは、時刻T1におけるBAのLレベルへの変化に応じて、時刻T2に前後して、自ノードで実行中の第2の規定処理を一時停止する。
【0070】
また、NXは、時刻T1におけるXAのLレベルへの変化に応じて、その後の時刻T4において、NAの第1の規定処理に関する代替処理の実行を開始する。図13は、第2の実施の形態にかかる各ノードの状態(代替処理開始時)を示す説明図である。
これにより、続く時刻T5に、SWXがON状態に制御され、LXに対する正常を示す待機系動作状態(電源電位V)が送信される。したがって、LDAX,LDBX,LDXが点灯し、AX,BX,XXは、すべてHレベルに変化する。
NBは、時刻T5におけるBXのHレベルへの変化に応じて、その後の時刻T6において、第2の規定処理を再開する。
【0071】
[第2の実施の形態の効果]
このように、本実施の形態は、稼働系ノードNAが送信回路12により、専用回線LAに対する第1の動作状態の送信有無を検出し、演算処理回路11が、第1の動作状態が正常を示すにも関わらず、LAに対する第1の動作状態の送信が検出されない場合には、第1の規定処理を停止し、稼働系ノードNBが送信回路22により、専用回線LBに対する第2の動作状態の送信有無を検出し、演算処理回路21が、第2の動作状態が正常を示すにも関わらず、LBに対する第2の動作状態の送信が検出されない場合には、第2の規定処理を停止するようにしたものである。
【0072】
前述した第1の実施の形態によれば、専用回線LA,LBで断線が発生した場合、実行中の第1の規定処理または第2の規定処理が正常であっても、NXに異常として検出されることになる。本実施の形態によれば、LA,LBの断線が稼働系ノードNA,NBで検出されて、実行中の第1の規定処理または第2の規定処理が停止される。このため、LA断線に応じてNXで開始される第1または第2の規定処理の代替処理との衝突を回避することができ、LA,LBの断線発生に対しても、システム全体として安定した処理動作を維持することができる。
【0073】
[実施の形態の拡張]
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。
【0074】
また、前述した各実施の形態では、2つの稼働系ノードNA,NBを1つの待機系ノードNXで冗長化する場合を例として説明したが、これは本発明の理解を容易とするため最小限の構成を用いて説明しただけであって、1つの待機系ノードNXで冗長化する稼働系ノードの数は、2つに限定されるものではない。例えば、稼働系ノードの数に合わせて専用回線の本数を増やし、待機系ノードNXでこれら稼働系ノードでの異常を監視すれば、3つ以上の稼働系ノードを1つの待機系ノードNXで冗長化することができ、少ないハードウェア量でノードを冗長化することが可能となる。
【0075】
また、前述した第1の実施の形態では、待機系ノードNXでの代替処理に異常が発生した場合については言及していないが、NXで実行していた代替処理の元となる第1または第2の規定処理を実行する稼働系ノードNA,NBが正常動作可能であれば、NXの代替処理を元のNA,NBで第1または第2の規定処理を再開するようにしてもよい。この場合、自己の規定処理を実行しておらず、かつ、自己の規定処理を正常動作可能なNA,NBの演算処理回路11,21が、受信回路13,23からの受信信号AX,BXによりNXでの代替処理の異常を検出した時点で、自己の規定処理を再開すればよい。自己の規定処理を正常動作可能かどうかについては、例えば、異常発生後のメンテナンス作業により演算処理回路11,21に対して設定すればよい。
【0076】
また、前述した第2の実施の形態では、専用回線LXの断線発生については言及していないが、NXで実行していた代替処理の元となる第1または第2の規定処理を実行する稼働系ノードNA,NBが正常動作可能であれば、NXの代替処理を元のNA,NBで第1または第2の規定処理を再開するようにしてもよい。この場合、NXの演算処理回路31が送信回路32からの検出信号XXによりLXの断線発生を確認した時点で代替処理を停止すればよい。また、自己の規定処理を実行しておらず、かつ、自己の規定処理を正常動作可能なNA,NBの演算処理回路11,21が、受信回路13,23からの受信信号AX,BXによりNXでの代替処理の異常(LA断線)を検出した時点で、自己の規定処理を再開すればよい。自己の規定処理を正常動作可能かどうかについては、例えば、異常発生後のメンテナンス作業により演算処理回路11,21に対して設定すればよい。
【符号の説明】
【0077】
1…管理システム、NA,NB…稼働系ノード、NX…待機系ノード、LA,LB,LX…専用回線、E…通信回線、11,21,31…演算処理回路、12,22,32…送信回路、13,23,33…受信回路、SWA,SWB,SWX…スイッチ素子、SIFA,SIFB,SIFX…送信I/F回路、LDA,LDB,LDX…検出部、LDAB,LDAX,LDBA,LDBX,LDXA,LDXB…発光ダイオード、RIFA,RIFB,RIFX…受信I/F回路、AS,BS,XS…送信信号、AA,BB,XX…検出信号、AB,AX,BA,BX,XA,XB…受信信号、V…電源電位、GND…接地電位。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13