特開 2024-171611 多重化システムの制御プログラム、制御システム、及び、制御方法

(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】P2024171611

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】多重化システムの制御プログラム、制御システム、及び、制御方法

(51)【国際特許分類】

   G06F 9/44 20180101AFI20241205BHJP

   G06F 11/16 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

G06F9/44

G06F11/16 658

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023088710

(22)【出願日】2023-05-30

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ＳＩＭＵＬＩＮＫ

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】中出 実

(72)【発明者】

【氏名】戸田 信一

【テーマコード（参考）】

5B034

5B376

【Ｆターム（参考）】

5B034CC01

5B034DD06

5B376DA16

5B376GA13

(57)【要約】

【課題】多重化システムを対象とする制御ロジックにおいて、高度制御機能を実現する。
【解決手段】本願は、多重化された第１実行環境及び第２実行環境を制御するための制御ロジックが含まれる多重化システムの制御プログラムに関する。制御プログラムは、コンピュータ装置に、制御ロジックを構成する演算要素からユーザ定義ライブラリ関数をコールし、待機側の実行環境におけるユーザ定義ライブラリ関数の中間演算値を、稼働側の実行環境におけるユーザ定義ライブラリ関数の中間演算値が予め格納されたインターフェース領域から取り込むように実行される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

多重化された第１実行環境及び第２実行環境を制御するための制御ロジックが含まれる多重化システムの制御プログラムであって、
コンピュータ装置に、
前記制御ロジックを構成する少なくとも１つの演算要素からユーザ定義ライブラリ関数をコールする工程と、
前記第１実行環境又は前記第２実行環境のうち待機側における前記ユーザ定義ライブラリ関数の中間演算値を、前記第１実行環境又は前記第２実行環境のうち稼働側における前記ユーザ定義ライブラリ関数の前記中間演算値が予め格納されたインターフェース領域から取り込む工程と、
を実行可能な多重化システムの制御プログラム。

【請求項2】

前記第１実行環境又は前記第２実行環境のうち少なくとも稼働側における前記ユーザ定義ライブラリ関数の中間演算値を、前記インターフェース領域に書き出す工程を、更に備える、請求項１に記載の多重化システムの制御プログラム。

【請求項3】

前記中間演算値は、前記第１実行環境及び第２実行環境間のデータトラッキング対象データである、請求項１又は２に記載の多重化システムの制御プログラム。

【請求項4】

前記ユーザ定義ライブラリ関数は、前記ユーザ定義ライブラリ関数に含まれる複数のグローバル変数のうち前記データトラッキング対象データを特定する、請求項３に記載の多重化システムの制御プログラム。

【請求項5】

前記ユーザ定義ライブラリ関数は汎用プログラミング言語で記述される、請求項１又は２に記載の多重化システムの制御プログラム。

【請求項6】

請求項１又は２に記載の制御プログラムを実行可能な演算部を有する多重化システムの制御システム。

【請求項7】

多重化された第１実行環境及び第２実行環境を制御するための制御ロジックが含まれる多重化システムの制御方法であって、
前記制御ロジックを構成する少なくとも１つの演算要素からユーザ定義ライブラリ関数をコールする工程と、
前記第１実行環境又は前記第２実行環境のうち待機側における前記ユーザ定義ライブラリ関数の中間演算値を、前記第１実行環境又は前記第２実行環境のうち稼働側における前記ユーザ定義ライブラリ関数の前記中間演算値が予め格納されたインターフェース領域から取り込む工程と、
を備える、多重化システムの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、多重化システムの制御プログラム、制御システム、及び、制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば発電プラント等における構成機器を制御するための制御システム（例えば特許文献１）では、制御対象となる機器や実現すべき機能ごとに用意された制御ロジックをコントローラ等の実行環境にインストールすることにより、各種制御が実現される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４－１９９６５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

多数の構成機器からなるプラント設備を制御対象とする制御システムでは、同等の実行環境を稼働側と待機側で多重化して用意し、稼働側の実行環境において何らかの異常が生じた場合には、稼働側と待機側との実行環境を互いに切り替えることにより、システムの信頼性を向上する。このような多重化システムでは、稼働側と待機側との実行環境の切替時に制御状態が突変することを防止するために、稼働側における制御状態を待機側に引き継ぐ、いわゆるデータトラッキングが必要である。

【0005】

ところで、プラント設備に用いられる制御ロジックの構築手法として、例えば、制御モデルをベースにした開発環境を利用する、いわゆるＭＢＤ（モデルベースデザイン）ツールを用いる手法が知られている。ＭＢＤツールは、制御モデルを記述するためのデファクトスタンダードとなっているツールの一つであり、例えばＭＡＴＬＡＢ（登録商標）やＳｉｍｕｌｉｎｋ等が知られている。これらのＭＢＤツールでは、標準機能又はプラグイン機能として、作成した制御モデルに対応するソースコードを、汎用プログラミング言語を用いて自動生成することも可能である。

【0006】

このようなＭＢＤツールを用いた開発環境において、前述の多重化システムのための制御ロジックを構築しようとする場合、多重化された実行環境間でやり取りされるデータトラッキングの対象となる各種データは、これらの実行環境にわたって適用されるグローバル変数（スタティック変数を含む）として取り扱うことができる。しかしながら、各実行環境に対応して作成した制御モデルに含まれる様々なデータを全てデータトラッキングの対象とすると、演算処理に時間を要してしまい、演算周期内でデータトラッキング通信を完了することが困難になるおそれがある。これらのデータには、例えば、演算開始時に都度初期化されて使用されるためデータトラッキングが不要なものも含まれるため、データトラッキングの対象とするデータを限定することで、データトラッキング通信に要する時間を短縮することも考えられる。しかしながら、このようなデータトラッキングの対象とするデータを自動抽出することは困難である。このような理由から、ＭＢＤツールを用いた開発環境では、シングル構成のＳＣＡＤＡ（Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）が用いられることに留まっており、より複雑な多重化システムへの適用に至っていないのが実情である。

【0007】

一方で、多重化システムを対象とした制御ロジックの現状の開発環境では、制御ロジックに含まれる演算要素（ＰＯＬ：Ｐｒｏｂｌｅｍ－Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｌａｎｇｕａｇｅ）ごとに、中間演算値を保持する領域を設け、当該中間演算値を稼働側と待機側との間でデータトラッキングすることで対応している。この場合、制御ロジックの量に応じてデータトラッキングの対象となるデータサイズには変動があるものの、制御ロジックの量には上限があることからデータトラッキングのデータサイズにも上限がある。

【0008】

このような現状の多重化システムを対象とする制御ロジックの開発環境では、制御ロジックに付随するように汎用プログラミング言語で演算要素の処理内容を記述する機能があることもあるが、記述可能なプログラム行数が限られている。そのため、ＡＩ等の高度制御機能モデルを記述することまではできない。またインタプリタ方式による実行に時間を要するため、制御周期に処理が間に合わないことがある（一方、実行環境でコンパイルしてバイナリを生成させるには、ＣＰＵ処理演算機能やメモリやストレージの容量に制約があるため困難である）。そのため、多重化システムの現状の開発環境では、ＡＩ等の高度制御機能を取り扱うことができない。

【0009】

本開示の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、多重化システムを対象とする制御ロジックにおいて、高度制御機能を実現可能な多重化システムの制御プログラム、制御システム、及び、制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本開示の少なくとも一実施形態に係る多重化システムの制御プログラムは、上記課題を解決するために、
多重化された第１実行環境及び第２実行環境を制御するための制御ロジックが含まれる多重化システムの制御プログラムであって、
コンピュータ装置に、
前記制御ロジックを構成する少なくとも１つの演算要素からユーザ定義ライブラリ関数をコールする工程と、
前記第１実行環境又は前記第２実行環境のうち待機側における前記ユーザ定義ライブラリ関数の中間演算値を、前記第１実行環境又は前記第２実行環境のうち稼働側における前記ユーザ定義ライブラリ関数の前記中間演算値が予め格納されたインターフェース領域から取り込む工程と、
を実行可能である。

【0011】

本開示の少なくとも一実施形態に係る多重化システムの制御装置は、上記課題を解決するために、
本開示の少なくとも一実施形態に係る多重化システムの制御プログラムを実行可能な演算部を有する。

【0012】

本開示の少なくとも一実施形態に係る多重化システムの制御方法は、上記課題を解決するために、
多重化された第１実行環境及び第２実行環境を制御するための制御ロジックが含まれる多重化システムの制御方法であって、
前記制御ロジックを構成する少なくとも１つの演算要素からユーザ定義ライブラリ関数をコールする工程と、
前記第１実行環境又は前記第２実行環境のうち待機側における前記ユーザ定義ライブラリ関数の中間演算値を、前記第１実行環境又は前記第２実行環境のうち稼働側における前記ユーザ定義ライブラリ関数の前記中間演算値が予め格納されたインターフェース領域から取り込む工程と、
前記第１実行環境又は前記第２実行環境のうち稼働側における前記ユーザ定義ライブラリ関数の中間演算値を、前記インターフェース領域に書き出す工程と、
を備える。

【発明の効果】

【0013】

本開示の少なくとも一実施形態によれば、多重化システムを対象とする制御ロジックにおいて、高度制御機能を実現可能な多重化システムの制御プログラム、制御システム、及び、制御方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】一実施形態に係る制御プログラムの開発プロセスを示す模式図である。

【図2】図１の制御ロジックの一例を示す図である。

【図3】図２の関数によってコール可能なユーザ定義ライブラリ関数の一例である。

【図4】図２の制御ロジックＣＬによって実施される制御方法を示すフローチャートである。

【図5】図３のステップＳ２２及びＳ２３の変形例である。

【図6】コントローラの実行プロセスとユーザ定義ライブラリ関数との関係の一例を示す図である。

【図7A】ＭＢＤツールを用いた制御ロジックの開発プロセスを示す模式図である。

【図7B】多重化システムを対象とする他の参考技術に係る開発プロセスを示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

【0016】

＜参考技術＞
まず本発明の前提となる参考技術について図７Ａ及び図７Ｂを参照して説明する。図７ＡはＭＢＤツールを用いた制御ロジックの開発プロセスを示す模式図である。図７Ａでは、シングル構成のＳＣＡＤＡ（Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）にインストールされる制御ロジックを開発対象とする。

【0017】

まずＭＢＤツールを用いて、ＡＩ等の高度制御モデルを含む制御モデルＭを構築する（ステップＳ３０）。ＭＢＤツールでは、オペレータが関数や演算子のような構成要素を組み合わせることにより、制御モデルＭが構築可能である。図７Ａでは、ＭＢＤツールを用いて構築された制御モデルＭとして、予測制御モデルＭＰＣ及びプラントモデルＭＰと含む制御モデルが簡易的に示されている。

【0018】

続いてＭＢＤツールのソースコード自動生成機能を活用して、ステップＳ３０で構築した制御モデルＭに対応するソースコードＳＣを自動生成する（ステップＳ３１）。ＭＢＤツールには、標準機能又はプラグイン機能として、制御モデルに対応するソースコードＳＣを、Ｃ言語のような汎用プログラミング言語として記述（変換）する機能が搭載される。ステップＳ３１では、このようなＭＢＤツールの機能を用いて、ステップＳ３０で構築された制御モデルＭに対応するソースコードＳＣが生成される。

【0019】

続いてステップＳ３１で生成されたソースコードＳＣを開発環境に取り込み（ステップＳ３２）、コンパイルすることによりバイナリファイルＢＦを作成し（ステップＳ３３）、実行環境Ｅにインストールする（ステップＳ３４）。実行環境Ｅは、ＳＣＡＤＡ（Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）等の単体の制御装置（コントローラ）である。

【0020】

図７Ａを参照して前述したＭＢＤツールを用いた開発プロセスには、以下の課題がある。仮に２つの実行環境間が冗長化された多重化システムを、ＭＢＤツールを用いた開発対象とする場合、２つの実行環境にそれぞれ対応するように構築される制御モデル間でデータトラッキングを伴う。このようなデータトラッキングを伴う制御モデルから自動生成されるソースコードでは、データトラッキングは各実行環境に対応する制御モデル間で共通するグローバル変数（スタティック変数を含む）として取り扱うことができる。しかしながら、各実行環境に対応する制御モデルに含まれる様々なデータを全てデータトラッキングの対象とすると、演算処理に時間を要し、演算周期内でデータトラッキング通信を行うことが困難となるおそれがある。これらのデータには、例えば、演算開始時に都度初期化されて使用されるためデータトラッキングが不要なものも含まれるため、データトラッキングの対象とするデータを限定することで、データトラッキング通信に要する時間を短縮することも考えられる。しかしながら、このようなデータトラッキングの対象とするデータを自動抽出することは困難である。このような理由から、ＭＢＤツールを用いた開発プロセスでは、実行環境Ｅとして、シングル構成のＳＣＡＤＡが用いられることに留まっており、多重化システムへの適用が困難であった。

【0021】

続いて図７Ｂは多重化システムを対象とする他の参考技術に係る開発プロセスを示す模式図である。図７Ｂに示す参考技術では、例えばＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）やＤＣＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ）のように、互いに多重化された２つの実行環境（第１実行環境Ｅ１、第２実行環境Ｅ２）を対象とする。この種の多重化システムでは、２つの実行環境のうち一方を稼働側、他方を待機側とし、稼働側の実行環境に不具合が生じた場合には、稼働側と待機側との実行環境が入れ替えられる。特に、稼働側と待機側との実行環境が入れ替えられる際には、稼働側の制御状態を待機側に継承（データトラッキング）することにより、制御状態の突変が防止される。
尚、以下の説明では、特段の記載がない限りにおいて、第１実行環境Ｅ１が稼働側であり、第２実行環境Ｅ２が待機側である場合について述べるが、この限りではない。

【0022】

まず設計ツールを用いて、オペレータが制御ロジックＣＬを作図する（ステップＳ４０）。ステップＳ４０では、演算要素が組み合わせられることによって制御ロジックＣＬが作図される。作図された制御ロジックＣＬにおける演算要素の組み合わせに関する情報は、中間コードＣＣとして生成される（ステップＳ４１）。ステップＳ４１で生成された中間コードＣＣは、多重化される各実行環境（第１実行環境Ｅ１、第２実行環境Ｅ２）にそれぞれロードされることによって、インストールされる（ステップＳ４２）。図７Ｂでは、稼働側である第１実行環境Ｅ１と待機側である第２実行環境Ｅ２にそれぞれロードされる。その結果、中間コードＣＣがロードされた第１実行環境Ｅ１と第２実行環境Ｅ２との間では、データトラッキングによって多重化に必要な各種データが送受信される。

【0023】

このように図７Ｂを参照して前述した多重化システムの開発プロセスには、以下の課題がある。この種の開発プロセスでは、制御ロジックＣＬに付随するように汎用プログラミング言語で演算要素の処理内容を記述する機能があることもあるが、記述可能なプログラム行数が限られている。そのため、ＡＩ等の高度制御機能モデルを記述することまではできない。またインタプリタ方式による実行に時間を要するため、制御周期に処理が間に合わないことがある（一方、実行環境でコンパイルしてバイナリを生成させるには、ＣＰＵ処理演算機能やメモリやストレージの容量に制約があるため困難である）。そのため、多重化システムの現状の開発環境では、ＡＩ等の高度制御機能を取り扱うことができない。

【0024】

このような図７Ａ及び図７Ｂに示す参考技術に係る開発プロセスが有する課題は、以下に説明する各実施形態に係る制御プログラムによって好適に解消可能である。

【0025】

＜実施形態＞
続いて幾つかの実施形態に係る制御プログラムについて具体的に説明する。ここで図１は一実施形態に係る制御プログラムの開発プロセスを示す模式図である。

【0026】

まずＭＢＤツールを用いて、ＡＩ等の高度制御モデルを含む制御モデルＭを構築する（ステップＳ１０）。ＭＢＤツールでは、オペレータが関数や演算子のような構成要素を組み合わせることにより、制御モデルＭが構築される。図１では、ＭＢＤツールを用いて構築された、予測制御モデルＭＰＣ及びプラントモデルＭＰと含む制御モデルＭが簡易的に示されている。

【0027】

続いてＭＢＤツールのソースコード自動生成機能を活用して、ステップＳ１０で構築した制御モデルＭに対応するソースコードＳＣを自動生成する（ステップＳ１１）。ＭＢＤツールには、標準機能又はプラグイン機能として、制御モデルに対応するソースコードＳＣを、Ｃ言語のような汎用プログラミング言語として記述（変換）する機能が搭載される。ステップＳ１１では、このようなＭＢＤツールの機能を用いて、ステップＳ１０で構築された制御モデＭルに対応するソースコードＳＣが生成される。続いてステップＳ１１で生成されたソースコードＳＣを開発環境に取り込み（ステップＳ１２）、コンパイルすることによりバイナリファイルＢＦを作成する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３で作成されたバイナリファイルＢＦは、多重化される第１実行環境Ｅ１及び第２実行環境Ｅ２にそれぞれにインストールされる（ステップＳ１４）。

【0028】

一方、設計ツールでは作図により制御ロジックＣＬが生成される（ステップＳ１５）。そしてステップＳ１５で生成された制御ロジックＣＬの中間コードＣＣが生成される（ステップＳ１６）。この中間コードＣＣは、第１実行環境Ｅ１及び第２実行環境Ｅ２にロードされることにより（ステップＳ１７）、第１実行環境Ｅ１及び第２実行環境Ｅ２間におけるデータトラッキングが実現される（ステップＳ１８）。

【0029】

ここで図２は図１の制御ロジックＣＬの一例を示す図であり、図３は図２の関数ＣＦＮ１によってコール可能なユーザ定義ライブラリ関数ｃｆｕｎｃ１の一例である。

【0030】

図２では、制御ロジックＣＬの一例として、関数ＣＦＮ１を中心とした構成が示されている。関数ＣＦＮ１は、実行条件Ｘ１、入力データＸ２、入力パラメータＸ３がそれぞれ入力されるとともに、関数ＣＦＮ１から出力データＹ１及び実行結果Ｙ２がそれぞれ出力されるように構築される。また制御ロジックＣＬは、関数ＣＦＮ１で取り扱われる各種データのうち、データトラッキングの対象となるデータ（データトラッキング対象データ）が格納されるインターフェース領域ＩＡと、当該インターフェース領域ＩＡから中間演算値を取得するための中間演算値取得部ＡＰとを備える。

【0031】

インターフェース領域ＩＡは、関数ＣＦＮ１で取り扱われるアナログデータ、デジタルデータ及び整数データが、それぞれのデータ種類に応じて格納可能である。中間演算値取得部ＡＰは、インターフェース領域ＩＡに格納されたデータを取得可能である。具体的には、稼働側である第１実行環境Ｅ１では、関数ＣＦＮ１の演算処理で得られる中間演算値（最新の中間演算値）がインターフェース領域ＩＡに適宜書き出されることによって格納される。一方、待機側である第２実行環境Ｅ２では、インターフェース領域ＩＡに格納された中間演算値が取り込まれることで、稼働側である第１実行環境Ｅ１に対応した制御状態を再現可能である。

【0032】

また図２では、制御ロジックＣＬに付随して関数ＣＦＮ１が汎用プログラミング言語によって記述される。この例では、関数ＣＦＮ１は、デジタル入力型を示すＤｉｎである変数Ｘ１、アナログ入力型を示すＡｉｎである変数Ｘ２及びＸ３、アナログ出力型を示すＡｏｕｔである変数Ｙ１、並びに、デジタル出力型を示すＤｏｕｔであるＹ２を用いて定義される。具体的には、実行条件としてＸ１＝＝１が成立した場合、Ｙ２＝ｃｆｕｎｃ１（Ｘ２，Ｘ３，＆Ｙ１）が実行される。関数ｃｆｕｎｃ１は、引数として変数Ｘ２及びＸ３、戻り値としてＹ１を有するユーザ定義ライブラリ関数であり、制御ロジックＣＬの演算要素（ＰＯＬ）である関数ＣＦＮ１からコールされる。このように本実施形態では、制御ロジックＣＬを構成する演算要素である関数ＣＦＮ１からユーザ定義ライブラリ関数ｃｆｕｎｃ１がコールされるように構成される。
尚、関数ＣＦＮ１によってコールされるユーザ定義ライブラリ関数ｃｆｕｎｃ１の引数は一例に過ぎず、その並びや数はユーザによって適宜定義可能である。

【0033】

図３には、図２のユーザ定義ライブラリ関数ｃｆｕｎｃ１の具体的内容が一例として示されている。ユーザ定義ライブラリ関数ｃｆｕｎｃ１では、第１入力（入力１）として変数ｉｎｐ１、第２入力（パラメータ１）として変数ｐｒｍ１、第３入力（出力１）として変数ｏｕｔ１が定義されており、変数ｉｎｐ及び変数ｐｒｍを引数、変数ｏｕｔを演算実行結果の格納場所（アドレス）を示す引数として定義するサブ関数ｃｆｕｎｃ１＿ｍａｉｎ（ステップＳ５３）を、第１引数にｉｎｐ１、第２引数にｐｒｍ１、第３引数に＆ｏｕｔ１を指定してコールする部分（ステップＳ５１）を含む。またサブ関数ｃｆｕｎｃ１＿ｍａｉｎの戻り値は変数ｒｅｔに格納される（ステップＳ５１、図２のＹ２）。
尚、ｉｎｔは符号付き整数型、ｆｌｏａｔは単精度浮動小数型、ｄｏｕｂｌｅは倍精度浮動小数型を示している。

【0034】

ユーザ定義ライブラリ関数ｃｆｕｎｃ１では、サブ関数ｃｆｕｎｃ１＿ｍａｉｎが実行されることで、その実行結果が格納される変数ｏｕｔ１に格納される（図２のＹ１）。一方、その演算中間値（ユーザ定義ライブラリ関数ｃｆｕｎｃ１の中間演算値ｃｆａ［０］）はグローバル変数ｇｖａｌに格納され、データトラッキング対象データを格納するインターフェース領域ＩＡに書き出される（ステップＳ５２）。インターフェース領域ＩＡとして書き出された中間演算値ｃｆａ［０］は、待機側の第２実行環境Ｅ２において、図２の中間値取得部ＡＰによって取得されることにより、データトラッキングされる。これにより、待機側の第２実行環境Ｅ２では稼働側の第１実行環境Ｅ１の制御状態の再現が可能となる。

【0035】

図４は図２の制御ロジックＣＬによって実行される制御方法を示すフローチャートである。この制御方法では、まず制御対象となる実行環境（第１実行環境Ｅ１又は第２実行環境Ｅ２）について待機側であるか否かが判定される（ステップＳ２０）。当該実行環境が待機側である場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、データトラッキング受信データがあれば、データトラッキング受信バッファからインターフェース領域ＩＡに取り込みが行われる（ステップＳ２１）。その後、又は、当該実行環境が待機側でない場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、制御ロジックＣＬの演算要素が実行開始される（ステップＳ２２）。

【0036】

制御ロジックＣＬが実行されると、制御ロジックＣＬに含まれる全演算要素の実行が完了しているか否かが判定される（ステップＳ２３）。全演算要素の実行が完了していない場合（ステップＳ２３：ＮＯ）、実行される演算要素の種別に応じて、以下のように処理が分岐される（ステップＳ２４）。実行される演算要素がインターフェース領域ＩＡの入力要素である場合、インターフェース領域ＩＡから取り込み処理が行われる（ステップＳ２５ａ）。また実行される演算要素がインターフェース領域ＩＡの出力要素である場合、インターフェース領域ＩＡに書き出し処理が行われる（ステップＳ２５ｂ）。また実行される演算要素がユーザ定義ライブラリ関数ｃｆｕｎｃ１のコール要素である場合、ユーザ定義ライブラリ関数ｃｆｕｎｃ１のコール処理が行われる（ステップＳ２５ｃ）。また実行される演算要素がその他の要素である場合、通常の要素演算処理が行われる（ステップＳ２５ｄ）。このように各演算要素の種別に対応する処理が全要素に対して実行完了すると（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、制御ロジックＣＬの演算要素の実行が終了する（ステップＳ２６）。

【0037】

続いて実行環境が稼働側であるか否かが判定される（ステップＳ２７）。稼働側である場合（ステップＳ２７：ＹＥＳ）、データトラッキング送信周期であれば、インターフェース領域ＩＡからデータトラッキング受信バッファに書き出しが行われる（ステップＳ２８）。その後、又は、稼働側でない場合（ステップＳ２７：ＮＯ）、一連の制御方法が終了する。

【0038】

このように制御ロジックＣＬが実行されると、その過程においてユーザ定義ライブラリ関数ｃｆｕｎｃ１がコールされる。例えば、第２実行環境Ｅ２が待機側である場合、第２実行環境Ｅ２では、ユーザ定義ライブラリ関数ｃｆｕｎｃ１の中間演算値が、インターフェース領域ＩＡから取り込むことによって取得される。尚、厳密には、稼働側である第１実行環境Ｅ１においてもインターフェース領域ＩＡから中間演算値を取り込むが、稼働側である第１実行環境Ｅ１が取り込む中間演算値は、自身が演算した結果の前回値である。この中間演算値は、稼働側である第１実行環境Ｅ１における直近の前回値が、予めインターフェース領域ＩＡに格納されたものである。これにより待機側の第２実行環境Ｅ２では稼働側の第１実行環境Ｅ１の制御状態の再現が可能となる。続いて稼働側の第１実行環境Ｅ１では、ユーザ定義ライブラリ関数ｃｆｕｎｃ１の中間演算値を、インターフェース領域ＩＡに書き出される。尚、厳密には、待機側である第２実行環境Ｅ２もインターフェース領域ＩＡに中間演算値を書き出すが、稼働側である第１実行環境Ｅ１からのデータトラッキングによって上書きされる。このとき、稼働側の第１実行環境Ｅ１における中間演算値はインターフェース領域ＩＡに格納されることにより、次回以降、待機側の中間演算値として取得可能となる。
尚、稼働側の実行環境から待機側の実行環境へのトラッキングデータの転送方法については限定されない。

【0039】

このように制御ロジックＣＬでは、少なくとも一部の演算要素（例えばＰＯＬ）から、ユーザ定義ライブラリ関数ｃｆｕｎｃ１がコール可能に構成される。これにより、制御ロジックＣＬに含まれるユーザ定義ライブラリ関数ｃｆｕｎｃ１を変更することにより、例えばＰＬＣ／ＤＣＳの組み込みソフトウェアのような制御ロジック全体的な基本的構成を変更することなく、高度制御演算機能の搭載が可能となる。ユーザ定義ライブラリ関数ｃｆｕｎｃ１では、多重化システムのうち稼働側の第１実行環境Ｅ１における中間演算値をインターフェース領域ＩＡに予め格納することで、待機側の第２実行環境Ｅ２では、当該インターフェース領域ＩＡから取り込むことで、高度制御演算機能によって実現可能なデータトラッキングを伴う多重化制御を実現することができる。一方でインターフェース領域ＩＡには、稼働側の第１実行環境Ｅ１におけるユーザ定義ライブラリ関数ｃｆｕｎｃ１の中間演算値が書き出される。このようにインターフェース領域ＩＡに書き出されたユーザ定義ライブラリ関数ｃｆｕｎｃ１の中間演算値は、待機側の第２実行環境Ｅ２におけるユーザ定義ライブラリ関数ｃｆｕｎｃ１に取り込まれることで、２つの実行環境間におけるデータトラッキングが実現される。

【0040】

またデータトラッキング対象となるグローバル変数が、ユーザ定義ライブラリ関数ｃｆｕｎｃ１においてロジック的に規定される。これにより、制御ロジックＣＬに含まれる各データのうち、データトラッキング対象となるデータを明確に絞ることができ、トラッキングデータ通信の増加を抑えることができる。その結果、待機側の実行環境Ｅ２を起動する際に規定時間内にデータトラッキング通信が完了しないことによる、冗長化構成が復帰不能となる事態を効果的に防ぐことができる。

【0041】

図５は図３のステップＳ２２及びＳ２３の変形例である。この変形例では、ユーザ定義ライブラリ関数ｃｆｕｎｃ１において、データトラッキング対象となる変数を指定することが可能である。図５では、変数ｇｖａｌをデータトラッキングの対象となるように指定しており、稼働側の第１実行環境Ｅ１における制御ロジックＣＬの中間演算値である変数ｇｖａｌがインターフェース領域ＩＡに書き出されるとともに、インターフェース領域ＩＡに格納された変数ｇｖａｌが待機側の第２実行環境Ｅ２に取り込み可能となる。

【0042】

このように制御ロジックＣＬとユーザ定義ライブラリ関数ｃｆｕｎｃ１間でやり取りされる各データをデータトラッキング対象とするか否かの指定を、それらの演算要素（ＰＯＬ）をロジックの入力要素として記載するのではなく、汎用プログラミング言語で記述されたユーザ定義ライブラリ関数ｃｆｕｎｃ１内で自動割付けされる。これにより、オペレータがデータトラッキングの対象となるデータを指定する場合に比べて、オペレータによるデータトラッキング対象とするためのロジックの記載漏れを効果的に回避できる。

【0043】

尚、図６に示すように、制御ロジックＣＬの演算オブジェクトからユーザ定義ライブラリ関数ｃｆｕｎｃ１のオブジェクトには、リンカオプションを用いて、両者間のインターフェース領域ＩＡの演算要素（ＰＯＬ）のみが読み書きを許可されるように、変数シンボルのスコープを限定してもよい。リンカオプションは、このような共有ライブラリで公開する指定が行えるものの一例として、オープンソースｇｃｃコンパイラのＬＤ ｖｅｒｓｉｏｎ ｓｃｒｉｐｔがある。一方、ユーザ定義ライブラリ関数ｃｆｕｎｃ１からユーザ定義ライブラリ関数のオブジェクトには、ユーザ定義ライブラリ関数ｃｆｕｎｃ１のみ関数コールを許可するように、関数シンボルのスコープを限定してもよい。

【0044】

これにより、ＭＡＴＬＡＢやＳｉｍｕｌｉｎｋ等のＭＢＤツールで記述したモデル予測制御やＡＩ等の高度制御モデルから、汎用プログラミング言語であるＣ言語で記述されたソースコードを自動生成させてユーザ定義スクリプトを作成する場合に、ＰＬＣ／ＤＣＳの既存の組込みソフトウェアの変数シンボルや関数シンボルと偶然に重複することにより、コンパイルエラーや無関係な変数が干渉してソフトウェアバグを混入することを効果的に回避できる。

【0045】

以上説明したように上記各実施形態によれば、多重化システムを対象とする制御ロジックにおいて、高度制御機能を実現可能な多重化システムの制御プログラム、制御システム、及び、制御方法を提供できる。

【0046】

その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態を適宜組み合わせてもよい。

【0047】

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

【0048】

（１）一態様に係る多重化システムの制御プログラムは、
多重化された第１実行環境及び第２実行環境を制御するための制御ロジックが含まれる多重化システムの制御プログラムであって、
コンピュータ装置に、
前記制御ロジックを構成する少なくとも１つの演算要素からユーザ定義ライブラリ関数をコールする工程と、
前記第１実行環境又は前記第２実行環境のうち待機側における前記ユーザ定義ライブラリ関数の中間演算値を、前記第１実行環境又は前記第２実行環境のうち稼働側における前記ユーザ定義ライブラリ関数の前記中間演算値が予め格納されたインターフェース領域から取り込む工程と、
を実行可能である。

【0049】

上記（１）の態様によれば、制御ロジックを構成する少なくとも一部の演算要素（例えばＰＯＬ）から、ユーザ定義ライブラリ関数がコール可能に構成される。これにより、制御ロジックに含まれるユーザ定義ライブラリ関数を変更することにより、例えばＰＬＣ／ＤＣＳの組み込みソフトウェアのような制御ロジック全体的な基本的構成を変更することなく、高度制御演算機能の搭載が可能となる。ユーザ定義ライブラリ関数では、多重化システムのうち稼働側の実行環境における中間演算値をインターフェース領域に予め格納することで、待機側の実行環境では、当該インターフェース領域から取り込むことで、高度制御演算機能によって実現可能なデータトラッキングを伴う多重化制御を実現することができる。

【0050】

（２）他の態様では、上記（１）の態様において、
前記第１実行環境又は前記第２実行環境のうち少なくとも稼働側における前記ユーザ定義ライブラリ関数の中間演算値を、前記インターフェース領域に書き出す工程を、更に備える。

【0051】

上記（２）の態様によれば、インターフェース領域には、少なくとも稼働側の実行環境におけるユーザ定義ライブラリ関数の中間演算値が書き出される。このようにインターフェース領域に書き出されたユーザ定義ライブラリ関数中間演算値は、待機側の実行環境におけるユーザ定義ライブラリ関数に取り込まれることで、２つの実行環境間におけるデータトラッキングを実現できる。

【0052】

（３）他の態様では、上記（１）又は（２）の態様において、
前記中間演算値は、前記第１実行環境及び第２実行環境間のデータトラッキング対象データである。

【0053】

上記（３）の態様によれば、ユーザ定義ライブラリ関数の中間演算値をデータトラッキング対象データとすることで、制御ロジックにおいて、様々なグローバル変数のうち、どの変数をデータトラッキング対象とするかを明確に絞ることができる。これにより、必要以上にデータトラッキング対象データが増えることを抑制できる。その結果、多重化システムのうち待機側の実行環境を起動する際に、規定時間内にデータトラッキング通信が完了しないことによって、多重化構成が復帰不能となることを効果的に防止できる。
尚、稼働側の実行環境から待機側の実行環境へのトラッキングデータの転送方法については限定されない。

【0054】

（４）他の態様では、上記（３）の態様において、
前記ユーザ定義ライブラリ関数は、前記ユーザ定義ライブラリ関数に含まれる複数のグローバル変数のうち前記データトラッキング対象データを特定する。

【0055】

上記（４）の態様によれば、ユーザ定義ライブラリ関数においてデータトラッキング対象データが特定される。これにより、どのデータをデータトラッキング対象とするかを、制御ロジックの基本構成である演算要素（例えばＰＯＬ）として記載するのではなく、プログラムで自動割り付けすることができる。

【0056】

（５）他の態様では、上記（１）から（４）のいずれか一態様において、
前記ユーザ定義ライブラリ関数は汎用プログラミング言語で記述される。

【0057】

上記（５）の態様によれば、制御ロジックを構成する演算要素によってコールされるユーザ定義ライブラリ関数は、汎用プログラミング言語を用いて好適に記述可能である。

【0058】

（６）一態様に係る多重化システムの制御装置は、
上記（１）から（５）のいずれか一態様に係る制御プログラムを実行可能な演算部を有する。

【0059】

上記（６）の態様によれば、前述の制御プログラムを演算部によって実行することにより、高度制御演算機能によって実現可能なデータトラッキングを伴う多重化制御が可能な制御装置を実現できる。

【0060】

（７）一態様に係る多重化システムの制御方法は、
多重化された第１実行環境及び第２実行環境を制御するための制御ロジックが含まれる多重化システムの制御方法であって、
前記制御ロジックを構成する少なくとも１つの演算要素からユーザ定義ライブラリ関数をコールする工程と、
前記第１実行環境又は前記第２実行環境のうち待機側における前記ユーザ定義ライブラリ関数の中間演算値を、前記第１実行環境又は前記第２実行環境のうち稼働側における前記ユーザ定義ライブラリ関数の前記中間演算値が予め格納されたインターフェース領域から取り込む工程と、
前記第１実行環境又は前記第２実行環境のうち稼働側における前記ユーザ定義ライブラリ関数の中間演算値を、前記インターフェース領域に書き出す工程と、
を備える。

【0061】

上記（７）の態様によれば、制御ロジックを構成する少なくとも一部の演算要素（例えばＰＯＬ）から、ユーザ定義ライブラリ関数がコール可能に構成される。これにより、制御ロジックに含まれるユーザ定義ライブラリ関数を変更することにより、例えばＰＬＣ／ＤＣＳの組み込みソフトウェアのような制御ロジック全体的な基本的構成を変更することなく、高度制御演算機能の搭載が可能となる。ユーザ定義ライブラリ関数では、多重化システムのうち稼働側の実行環境における中間演算値をインターフェース領域に予め格納することで、待機側の実行環境では、当該インターフェース領域から取り込むことで、高度制御演算機能によって実現可能なデータトラッキングを伴う多重化制御を実現することができる。

【符号の説明】

【0062】

Ｍ 制御モデル
ＣＣ 中間コード
ＣＬ 制御ロジック
ＳＣ ソースコード
ＢＦ バイナリファイル
ＩＡ インターフェース領域
ＡＰ 中間演算値取得部
Ｅ１ 第１実行環境
Ｅ２ 第２実行環境

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】