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JP2003345401A - Highly reliable process control device - Google Patents

Highly reliable process control device

Info

Publication number
JP2003345401A
JP2003345401A JP2002149873A JP2002149873A JP2003345401A JP 2003345401 A JP2003345401 A JP 2003345401A JP 2002149873 A JP2002149873 A JP 2002149873A JP 2002149873 A JP2002149873 A JP 2002149873A JP 2003345401 A JP2003345401 A JP 2003345401A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
unit
control
units
network
multiplexed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002149873A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsushi Ishida
哲史 石田
Hiroshi Fujisawa
宏 藤澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NIPPON KOEI POWER SYSTEMS CO L
NIPPON KOEI POWER SYSTEMS CO Ltd
Original Assignee
NIPPON KOEI POWER SYSTEMS CO L
NIPPON KOEI POWER SYSTEMS CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NIPPON KOEI POWER SYSTEMS CO L, NIPPON KOEI POWER SYSTEMS CO Ltd filed Critical NIPPON KOEI POWER SYSTEMS CO L
Priority to JP2002149873A priority Critical patent/JP2003345401A/en
Publication of JP2003345401A publication Critical patent/JP2003345401A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Safety Devices In Control Systems (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize multiplexing of only a function unit whose reliability needs to be heightened and eliminating an unnecessary unit to facilitate maintenance and improve reliability in the event of a failure. <P>SOLUTION: An autonomously controlling CPU and an interface for connection to a network are laid individually to each function unit of a controlling and processing unit to process data and create a control signal and a signal I/O unit for the control signal and a data signal entered from a device to be controlled. Each of the function units are connected through the network and a plurality of the function units grouped for the same purpose are connected by a link for a configuration control for high-speed switching. This allows selection of a degree of redundant configuration corresponding to the importance of the function unit of which the reliability needs to be heightened. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、種々のプロセスの
制御をする場合、故障などの障害が発生したときに運転
を停止させないために、同一の構成を多重化して冗長構
成とした高信頼型プロセス制御装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a highly reliable type having a redundant configuration by multiplexing the same configuration in order to prevent the operation from being stopped when a failure or other trouble occurs when controlling various processes. The present invention relates to a process control device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、このような目的で冗長構成とした
プロセス制御装置は、図11に示すように、複数の同一
の構成の制御装置101とこれらの制御装置101を監
視する上位監視装置102をLAN103などにより接
続して構成されていた(特開2000−56817)。
また、前記制御装置101は、CPU、RAM、ROM
に加え、制御信号やデータの入出力用のインターフェー
スユニット104などが個々に内部の高速バスで接続さ
れた1台の独立したコンピュータで構成されていた。そ
して、いずれかの制御装置101に障害が発生した場合
に上位監視装置102がそれを検知し、障害が発生して
いない正常な制御装置101に切り替えて運転を継続す
るようにしていた。このような構成では、複数の制御装
置101は、常に同一のデータを受信して内部的には同
一の処理を行い、いずれか一方の制御装置101のみが
制御データなどを出力するデュアルシステムと、障害が
発生した場合に稼動していた制御装置101から待機し
ていた制御装置101へデータを転送して運転を切り替
えるデュプレックスシステムとがあった。
2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in FIG. 11, a process control device having a redundant configuration for such a purpose includes a plurality of control devices 101 having the same configuration and an upper-level monitoring device 102 for monitoring these control devices 101. Are connected by a LAN 103 or the like (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-56817).
The control device 101 includes a CPU, a RAM, and a ROM.
In addition, the interface unit 104 for input / output of control signals and data has been constituted by one independent computer individually connected by an internal high-speed bus. Then, when a failure occurs in any of the control devices 101, the upper-level monitoring device 102 detects the failure, and switches to a normal control device 101 in which no failure has occurred to continue the operation. In such a configuration, a plurality of control devices 101 always receive the same data and internally perform the same processing, and a dual system in which only one of the control devices 101 outputs control data or the like, There is a duplex system in which data is transferred from the operating control device 101 to the standby control device 101 when a failure occurs to switch the operation.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来例で
は、信頼性を高める必要のない部分も含めてすべての機
能を具備した同一の構成の独立した制御装置101を複
数台必要とし、すべての構成部品が複数台分だけ必要に
なるという問題点があった。また、構成部品が複数台に
なれば、装置全体として見た場合の故障の発生頻度も複
数倍となりメンテナンスもそれだけ余計に必要となる。
また、制御装置101内の各ユニット間は、個々に高速
バスで接続されているため、制御装置101全体の電源
を停止しなければ部品交換や修理をすることができない
という問題点があった。さらに、部品交換や修理作業中
において、運転可能な制御装置101が一台だけになっ
たような場合、これに障害が発生すればプロセス制御を
停止せざるを得ず、制御装置全体の信頼性を低下させて
いた。例えば、制御装置101を完全2重化した場合に
において、一方の制御装置101の入出力用のインター
フェースユニット104が故障し、他方の制御装置10
1のインターフェースユニット以外の別なユニットが故
障したような重複故障の場合にも、プロセス制御ができ
なくなるという問題点があった。これを防止するために
は、制御装置101の台数を増やして、さらに3倍、4
倍にする必要があり、さらにメンテナンス性などを悪化
させることとなる。
In the above-described conventional example, a plurality of independent control devices 101 having the same configuration and having all functions including portions that do not need to improve reliability are required. There is a problem that only a plurality of components are required. In addition, if the number of components is plural, the frequency of occurrence of failures as a whole of the apparatus is multiplied and the maintenance becomes more necessary.
In addition, since each unit in the control device 101 is individually connected by a high-speed bus, there is a problem that parts cannot be replaced or repaired unless the power supply of the entire control device 101 is stopped. Furthermore, in the case where only one control device 101 can be operated during parts replacement or repair work, if a failure occurs, the process control must be stopped, and the reliability of the entire control device is reduced. Had been lowered. For example, when the control device 101 is completely duplicated, the input / output interface unit 104 of one control device 101 fails and the other control device 10
Even in the case of a double failure in which another unit other than one interface unit has failed, there is a problem that process control cannot be performed. In order to prevent this, the number of control devices 101 is increased,
It is necessary to double the size, which further deteriorates the maintainability and the like.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、以上のような
課題を解決するためになされたもので、データを処理し
て制御信号を生成する制御処理ユニットと、この制御処
理ユニットで生成された制御信号と被制御機器から入力
したデータ信号の信号入出力ユニットとの各機能ユニッ
トを有するプロセス制御装置において、前記各機能ユニ
ットに自律して制御するためのCPUとネットワークに
接続するためのインターフェースとを個別に設け、各機
能ユニット間を、ネットワークで相互に接続し、かつ、
これらの機能ユニットのうちグループ化した同一目的の
複数の機能ユニット間を、高速切り替えのための構成制
御用リンクで相互に接続したことを特徴とする高信頼型
プロセス制御装置である。グループを形成する機能ユニ
ットのすべての運転ユニットと待機ユニットは、処理デ
ータの入力を受けることによりそれぞれ独立して同一の
処理を行い、前記待機ユニットは、処理後の出力を停止
するように構成している。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has a control processing unit for processing data to generate a control signal, and a control processing unit for generating a control signal. Control unit having a control signal and a signal input / output unit for a data signal input from a controlled device, a CPU for autonomously controlling the function unit and an interface for connecting to a network Are provided separately, and each functional unit is interconnected by a network, and
A high-reliability process control apparatus characterized in that a plurality of functional units for the same purpose, which are grouped among these functional units, are interconnected by a configuration control link for high-speed switching. All the operation units and the standby units of the functional units forming the group perform the same processing independently by receiving the input of the processing data, and the standby unit is configured to stop the output after the processing. ing.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】本発明では、プロセス制御のため
の機能ユニットを、制御処理ユニット1と、信号入出力
ユニットとに大別し、さらに、この信号入出力ユニット
を、DI・DOユニット(AD・DAユニットを含むも
のとする)2と、通信ユニット8とに分けた例を説明す
る。また、前記各機能ユニットには、自律して制御する
ためのCPUとネットワークに接続するためのインター
フェースとを個別に設け、各機能ユニット間を、ネット
ワークで相互に接続している。図1は、本発明の第1実
施例を示すもので、DI・DOユニット2の信頼性を高
めるために多重化した場合を例として説明する。1は、
制御処理ユニットであり、CPU5、RAM(図示せ
ず)、ROM(図示せず)などで構成され、被制御機器の
プロセス制御のために被制御機器への制御信号や制御デ
ータの出力命令や被制御機器からデータ入力命令、デー
タ処理などを行うものである。この制御処理ユニット1
は、接続用のインターフェース(図示せず)を介してLA
Nなどを利用したネットワーク3に接続されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, functional units for process control are roughly divided into a control processing unit 1 and a signal input / output unit. Further, this signal input / output unit is a DI / DO unit ( An example in which an AD / DA unit is included) and a communication unit 8 will be described. Each of the functional units is provided with a CPU for autonomous control and an interface for connection to a network, and the functional units are interconnected by a network. FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, and a case where the DI / DO unit 2 is multiplexed in order to improve the reliability will be described as an example. 1 is
It is a control processing unit, and includes a CPU 5, a RAM (not shown), a ROM (not shown), and the like, and outputs control signals and control data to the controlled device for process control of the controlled device. It performs data input commands and data processing from the control device. This control processing unit 1
Is connected to the LA via an interface (not shown) for connection.
N and the like.

【0006】21、22、23、は、被制御機器からのデ
ータや被制御機器への制御信号をデジタル信号で入出力
する前記DI・DO(ディジタルインプット・デジタル
アウトプット)ユニットであり、図1の実施例では、同
一目的の3台のDI・DOユニット21、22、23で多
重化されて1つのユニットグループを構成し、各DI・
DOユニット21、22、23の間は、高速処理のための
シリアル又はパラレル信号線で接続した構成制御用リン
ク7で相互に接続されている。これらの多重化された3
台のDI・DOユニット21、22、23は、後述するよ
うに、これらのDI・DOユニット21、22、23の制
御信号の入力を図5で、出力を図4でオア出力し、被制
御機器からのデータをすべてのDI・DOユニット
1、22、23へ入力する冗長構成用IOターミナル4
に接続されている。また、DI・DOユニット21
2、23は、接続用のインターフェース(図示せず)を介
して前記ネットワーク3に接続されている。各DI・D
Oユニット21、22、23には、それぞれ自ユニットを
独立制御するためのCPU5、RAM(図示せず)、RO
M(図示せず)などが設けられている。
Reference numerals 2 1 , 2 2 , and 2 3 denote DI / DO (digital input / digital output) units for inputting and outputting data from the controlled device and control signals to the controlled device as digital signals. In the embodiment of FIG. 1, three DI / DO units 2 1 , 2 2 , and 2 3 for the same purpose are multiplexed to form one unit group, and each DI
The DO units 2 1 , 2 2 , and 2 3 are mutually connected by a configuration control link 7 connected by a serial or parallel signal line for high-speed processing. These multiplexed 3
The DI / DO units 2 1 , 2 2 , 2 3 input control signals of these DI / DO units 2 1 , 2 2 , 2 3 as shown in FIG. and OR output, all DI · DO unit 2 1 data from the controlled device, 2 2, 2 3 redundancy for IO terminal 4 for inputting to
It is connected to the. In addition, DI / DO unit 2 1 ,
2 2 and 2 3 are connected to the network 3 via a connection interface (not shown). Each DI ・ D
The O units 2 1 , 2 2 , and 2 3 have a CPU 5, a RAM (not shown), an RO,
M (not shown) and the like are provided.

【0007】つぎに以上の第1実施例の構成による動作
を説明する。まず、プロセス制御装置のすべてが正常に
稼動している初期状態では、DI・DOユニットのグル
ープからは、例えばDI・DOユニットのノード番号が
若番の21が使用される。したがって、冗長構成用IO
ターミナル4、DI・DOユニット21、ネットワーク
3を介して制御機器からのデータが制御処理ユニット1
へ送られ、逆の経路をたどって被制御機器へ制御信号が
送られる。この間、DI・DOユニット22、23は、冗
長構成用IOターミナル4を介して被制御機器からのデ
ータを受信(入力)しているが、制御処理ユニット1は、
DI・DOユニット22、23のデータ処理は行わず、ま
た、制御処理ユニット1から制御信号は、DI・DOユ
ニット21、22、23ですべて制御データを受信してい
るが、冗長構成用IOターミナル4への出力において、
図2のa部分の条件から運転中のDI・DOユニット2
1の信号だけが出力される。また、制御処理ユニット
1、DI・DOユニット21、22、23の各ユニット
は、一定周期で送信権を巡回するトークン方式によって
1msec〜5msecの一定周期で処理情報の送信出
力を行い、図6に示すようにメモリ情報の共有を行って
いる。
Next, the operation of the first embodiment will be described. First, in an initial state in which all of the process control device is operating normally, from a group of DI · DO unit, for example, 2 1 node number youth numbered DI · DO unit is used. Therefore, the redundant configuration IO
Terminal 4, DI · DO unit 2 1, data from the control device via the network 3 a control processing unit 1
And the control signal is sent to the controlled device along the reverse route. During this time, DI · DO unit 2 2, 2 3, which via a redundant configuration for IO terminal 4 has received data from the controlled device (input), the control processing unit 1,
The data processing of the DI / DO units 2 2 and 2 3 is not performed, and the control signals from the control processing unit 1 are all received by the DI / DO units 2 1 , 2 2 and 2 3 . In the output to the redundant configuration IO terminal 4,
The DI / DO unit 2 in operation from the condition of the part a in FIG.
Only one signal is output. Further, each unit of the control processing unit 1, DI · DO unit 2 1, 2 2, 2 3, performs the transmission output of the processing information at a predetermined period of 1msec~5msec by the token system for cyclic transmission right at a constant period, As shown in FIG. 6, memory information is shared.

【0008】DI・DOユニット21、22、23の異常
検出は、図2および図3に示すように行われる。まず、
異常検出は、図2のb部分に示すように、ハードウエア
・ウォッチドック機構による異常検出およびソフトウエ
ア出力の異常による異常検出を併用し、いずれかにより
異常が検出されることにより異常信号を発生する。例え
ば、DI・DOユニット21に異常信号が発生すると、
構成制御用リンク7を介して図2の冗長制御用1bの信
号をグループ内の他のDI・DOユニット22、23に自
己ユニットの異常を出力し、また、ネットワークのイン
ターフェースをリセットして自ユニット21をネットワ
ークから切り離す。さらに、自ユニット21の制御を図
2のa部分でロックし、制御ロック設定がオンの場合
に、自ユニット21のDO回路を遮断する。自ユニット
1の制御のロックは、ソフト出力制御ロックによって
手動によって有効にも、無効にもすることができる。
[0008] DI · DO unit 2 1, 2 2, 2 3 of the abnormality detection is performed as shown in FIGS. First,
As shown in part b of FIG. 2, the abnormality detection uses an abnormality detection by a hardware watchdog mechanism and an abnormality detection by an abnormality in software output, and generates an abnormality signal when an abnormality is detected by either of them. I do. For example, when the abnormal signal is generated in DI · DO unit 2 1,
Via the configuration control link 7 and outputs an abnormality of the self-unit to the other DI · DO unit 2 2, 2 3 in the group signals of the redundant control 1b of FIG. 2, also resets the network interface disconnecting the own unit 2 1 from the network. Furthermore, the control of the self unit 2 1 locked by a portion of FIG. 2, the control lock setting If on, blocking the DO circuit of its own unit 2 1. Lock control of the self unit 2 1 is effective even manually by a soft output control lock can also be disabled.

【0009】グループ内の他のDI・DOユニット
2、23は、前記の構成制御用リンク7経由でユニット
1の異常を検知するとともに、前記トークン方式によ
る送信信号の異常によっても検知するが、グループユニ
ット内のユニット21の異常は、構成制御用リンク7経
由の方が高速で検知される。DI・DOユニット22
3がグループ内の他のDI・DOユニット21の異常を
検知すると、図3(a)に示すように、運転ユニットを例
えばDI・DOユニット22と決定し、処理連係の再構
成を行い、運転ユニットである自ユニット22のDOを
出力状態にする。運転ユニットは、異常信号を出力して
いるユニットを除き、正常に運転可能なユニットの中か
ら決定されるが、その決定順位は、図3(b)に示すよう
に、ノード番号の最も若いユニットとする。この決定順
位はこの方法に限られるものではなく、異常によって停
止したユニットの1つ上位または下位のノード番号のユ
ニットとしても良い。これら決定順位の決定ルールは、
目的に応じていずれか一方を選択するように予め設定す
ることができる。
[0009] Other DI · DO unit in the group 2 2, 2 3, as well as detecting the configuration via the control link 7 of the unit 2 1 anomaly, also detected by the abnormality of the transmission signal by the token scheme but unit 2 1 anomalies in a group unit, it via the configuration control link 7 is detected at a high speed. DI / DO unit 2 2 ,
When 2 3 detects another DI · DO unit 2 1 abnormality in a group, as shown in FIG. 3 (a), to determine the operation unit for example, DI · DO unit 2 2, the reconstruction process associated performed, and the output state own unit 2 2 dO, which is a driving unit. The operating unit is determined from the units that can operate normally except for the unit that outputs the abnormal signal. The order of determination is as shown in FIG. And The order of determination is not limited to this method, and may be a unit having a node number one higher or lower than the unit stopped due to the abnormality. The rules for determining these rankings are:
It can be set in advance so that either one is selected according to the purpose.

【0010】冗長構成用IOターミナル4は、図4に示
すように、DI・DOユニット21、22、23の各出力
のオア結果を被制御装置に出力する。また冗長構成用I
Oターミナル4は、図5に示すように、被制御機器から
の入力をすべてのDI・DOユニット21、22、23
入力する。
[0010] IO terminal 4 for redundancy, as shown in FIG. 4, and outputs DI · DO unit 2 1, 2 2, 2 3 of the OR result of the output to the controlled device. In addition, the redundant configuration I
O terminal 4, as shown in FIG. 5, and inputs the input from the controlled device to all DI · DO unit 2 1, 2 2, 2 3.

【0011】図6に示すように構成された機能ユニット
において、前記トークン方式により送信されたデータ
は、各ユニット11、12、2内のメモリの同一アドレス
に、同一のユニットのデータの受信情報を記憶するが、
待機しているユニット11の受信情報は、制御処理プロ
グラムでは参照されないように読み込みが禁止されてお
り、運転ユニット12に障害が発生して、その待機して
いたユニット12が運転装置に再構成され、運転になっ
たときに読み込み禁止が解除されて使用可能となる。
[0011] In the configuration functional units as shown in FIG. 6, data transmitted by the token scheme, the same address of the memory of each unit 1 1, 1 2, 2, receiving data identical units Remember the information,
Receiving information of the unit 1 1 waiting reads as not referenced by the control program are prohibited, the failure of the operation unit 1 2, in its standby to have the unit 1 2 is operated device It is reconfigured and the read prohibition is released when the operation starts, and it can be used.

【0012】以上の図1に示す実施例では、制御処理ユ
ニット1が1台と、信頼性を高める必要のあるDI・D
Oユニット2が3台で構成した。DI・DO2ユニット
を多重化したために、被制御機器からデータ信号を入出
力するIOターミナルを冗長構成用IOターミナル4と
した構成によるプロセス制御装置について説明した。本
発明はこの実施例に限られるものではなく、図7〜図1
0に示すような構成にも対応できるし、またさらに別な
構成にも対応できるものである。
In the embodiment shown in FIG. 1, the number of the control processing units 1 is one, and the DI · D
The O unit 2 was composed of three units. The process control device having the configuration in which the IO terminal for inputting / outputting the data signal from the controlled device is replaced by the redundant configuration IO terminal 4 because the DI / DO2 unit is multiplexed has been described. The present invention is not limited to this embodiment.
0 can be applied, and still another configuration can be applied.

【0013】図7は、制御処理ユニット1を多重化(2
台)し、DI・DOユニット2を1台とした構成であ
り、制御処理ユニット1を多重化したので、制御処理ユ
ニット間を高速に切り替えるための構成制御用リンクで
相互に接続している。また、DI・DOユニット2は1
台であるので、IOユニットは、冗長構成用ではなく通
常のIOターミナル41で構成された実施例である。
FIG. 7 shows a multiplexed control processing unit 1 (2
And the DI / DO unit 2 is a single unit. Since the control processing units 1 are multiplexed, they are interconnected by a configuration control link for switching between the control processing units at high speed. DI / DO unit 2 is 1
Since it is platform, IO unit is an example configured with a normal IO terminals 4 1 not for redundancy.

【0014】図8は、制御処理ユニット1を1台とし、
通信ユニット8を多重化(3台)とし、この多重化され
た通信ユニット間を高速に切り替えるための構成制御用
リンクで相互に接続した実施例である。なお、通信ユニ
ット8であるため、被制御機器側とネットワーク10で
接続されている例を示している。
FIG. 8 shows one control processing unit 1,
In this embodiment, the communication units 8 are multiplexed (three units), and the multiplexed communication units are interconnected by a configuration control link for switching between the multiplexed communication units at high speed. Note that the communication unit 8 is connected to the controlled device via the network 10 because of the communication unit 8.

【0015】図9は、図1の構成に制御処理ユニットを
1台追加し、制御処理ユニットを多重化(2台)とし、
この多重化された制御処理ユニット間をも高速に切り替
えるための構成制御用リンクで相互に接続した実施例で
ある。なお、その作用は、図1と略同じである。
FIG. 9 shows a configuration in which one control processing unit is added to the configuration of FIG. 1 and the control processing units are multiplexed (two units).
In this embodiment, the multiplexed control processing units are interconnected by a configuration control link for switching at high speed. The operation is substantially the same as in FIG.

【0016】図10は、制御処理ユニット1、DI・D
Oユニット2、IOターミナル41を1台ずつを1組と
し、これらを2組で構成して多重化した例を示し、各組
の制御処理ユニット11と制御処理ユニット12間を構成
制御用リンク7で接続しているが、各組のDI・DOユ
ニット2間の構成制御用リンク7を設けていない。ま
た、上位監視装置9をネットワーク3に接続して各ユニ
ットを監視するようにした実施例を示すものである。
FIG. 10 shows the control processing unit 1, DI · D
O unit 2, the IO terminal 4 1 one by one as one set, they show an example in which multiplex constituted by two sets, each set of control processing unit 1 1 and the control processing unit 1 2 between the configuration control , But the configuration control link 7 between each pair of DI / DO units 2 is not provided. In this embodiment, an upper monitoring device 9 is connected to the network 3 to monitor each unit.

【0017】前記実施例以外に、制御処理ユニット1の
多重化、DI・DOユニットの多重化、通信ユニットの
多重化のいずれか2以上の組合せとすることもできる。
また、制御処理ユニット1、DI・DOユニット、通信
ユニットのいずれか2以上の組合せの組の多重化とする
こともできる。
In addition to the above embodiment, any combination of two or more of the multiplexing of the control processing unit 1, the multiplexing of the DI / DO units, and the multiplexing of the communication units can be adopted.
Further, a set of any two or more combinations of the control processing unit 1, the DI / DO unit, and the communication unit may be multiplexed.

【0018】[0018]

【発明の効果】本発明は、上述のような構成としたの
で、信頼性や安全性を最優先に重視するプロセス制御処
理において、信頼性を高める必要のある機能ユニット単
位で冗長構成の度合いを2重化、3重化などと、その重
要度に合わせて選択することができ、不要な冗長を排除
することができ、それだけ装置の構成部品を減らすこと
ができ、メンテナンスも減らすことができるという効果
を有する。また、すべての機能ユニットをネットワーク
で接続したので、障害が発生したときでも、その障害が
発生したユニットのみを停止させればよく、ネットワー
ク上の他のユニットを一切停止することなく部品の交換
ができ、複数の障害が発生した場合でも、同一グループ
内のすべてのユニットが故障しない限りプロセス制御を
続行することができるという効果を有する。
Since the present invention has the above-described configuration, in the process control processing in which reliability and safety are given the highest priority, the degree of the redundant configuration is required for each functional unit for which the reliability needs to be improved. It can be selected according to the degree of importance, such as duplexing, tripleting, etc., unnecessary redundancy can be eliminated, and the number of components of the device can be reduced accordingly, and maintenance can be reduced. Has an effect. In addition, since all functional units are connected via a network, even if a failure occurs, only the failed unit needs to be stopped, and parts can be replaced without stopping any other units on the network. Even if a plurality of faults occur, the process control can be continued unless all the units in the same group fail.

【0019】また、同一機能のユニットをグループ化し
てグループ内は構成制御用リンクで接続したので、障害
発生時のユニットの素早い切り替えが可能であり、制御
プロセスの中断を最小限に抑えることができる。さら
に、制御装置の構築後にも、必要に応じて機能ユニット
の追加、削除ができるという効果を有する。
Further, since units having the same function are grouped and connected within the group by the configuration control link, the units can be quickly switched when a failure occurs, and interruption of the control process can be minimized. . Further, there is an effect that the functional units can be added or deleted as needed even after the control device is constructed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の高信頼型プロセス制御装置の第1実施
例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a highly reliable process control device of the present invention.

【図2】図1のDI・DOユニットの障害発生時の動作
を示す論理図である。
FIG. 2 is a logic diagram showing an operation when a failure occurs in the DI / DO unit of FIG. 1;

【図3】(a)は、機能ユニットの切り替え制御を示す流
れ図、(b)は自ユニットへの切り替え条件を示す論理図
である。
3A is a flowchart illustrating switching control of a functional unit, and FIG. 3B is a logic diagram illustrating a condition for switching to a self-unit.

【図4】図1の冗長構成用IOターミナルの出力機構を
示す論理図である。
FIG. 4 is a logic diagram showing an output mechanism of the redundant configuration IO terminal shown in FIG. 1;

【図5】図1の冗長構成用IOターミナルの入力機構を
示す論理図である。
FIG. 5 is a logic diagram showing an input mechanism of the redundant configuration IO terminal shown in FIG. 1;

【図6】各機能ユニットのトークン方式による定周期受
信情報の使用方法を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a method of using fixed-cycle reception information by a token method in each functional unit.

【図7】本発明による高信頼型プロセス制御装置の第2
実施例を示すブロック図である。
FIG. 7 shows a second example of the highly reliable process control device according to the present invention.
It is a block diagram showing an example.

【図8】本発明による高信頼型プロセス制御装置の第3
実施例を示すブロック図である。
FIG. 8 shows a third example of the highly reliable process control apparatus according to the present invention.
It is a block diagram showing an example.

【図9】本発明による高信頼型プロセス制御装置の第4
実施例を示すブロック図である。
FIG. 9 shows a fourth example of the highly reliable process control apparatus according to the present invention.
It is a block diagram showing an example.

【図10】本発明による高信頼型プロセス制御装置の第
5実施例を示すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing a fifth embodiment of the highly reliable process control device according to the present invention.

【図11】従来例を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…制御処理ユニット、 2、21、22、23…DI・
DOユニット、 3…ネットワーク、 4…冗長構成用
IOターミナル、 41…IOターミナル、5…CP
U、 7…構成制御用リンク、 8…通信ユニット、9
…上位監視装置、10…被制御機器側のネットワーク。
1 ... control processing unit, 2,2 1, 2 2, 2 3 ... DI ·
DO unit, 3 network, 4 IO terminal for redundant configuration, 4 1 IO terminal, 5 CP
U, 7: Configuration control link, 8: Communication unit, 9
... High-order monitoring device, 10 ... Network on the controlled device side.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】データを処理して制御信号を生成する制御
処理ユニットと、この制御処理ユニットで生成された制
御信号と被制御機器から入力したデータ信号の信号入出
力ユニットとの各機能ユニットを有するプロセス制御装
置において、前記各機能ユニットに自律して制御するた
めのCPUとネットワークに接続するためのインターフ
ェースとを個別に設け、各機能ユニット間を、ネットワ
ークで相互に接続し、かつ、これらの機能ユニットのう
ちグループ化した同一目的の複数の機能ユニット間を、
高速切り替えのための構成制御用リンクで相互に接続し
たことを特徴とする高信頼型プロセス制御装置。
A control processing unit for processing data to generate a control signal; and a signal input / output unit for a control signal generated by the control processing unit and a data signal input from a controlled device. In the process control device having the above, each of the functional units is provided with a CPU for autonomous control and an interface for connecting to a network, and the functional units are interconnected by a network, and Of the functional units that are grouped and have the same purpose,
A highly reliable process control device which is interconnected by a configuration control link for high-speed switching.
【請求項2】データを処理して制御信号を生成する制御
処理ユニットと、この制御処理ユニットで生成された制
御信号と被制御機器からIOターミナルを介して入力し
たデータ信号のDI・DOユニット及び/又はAD・D
Aユニットとの各機能ユニットを有するプロセス制御装
置において、前記各機能ユニットに自律して制御するた
めのCPUとネットワークに接続するためのインターフ
ェースとを個別に設け、各機能ユニット間を、ネットワ
ークで相互に接続し、かつ、前記DI・DOユニット及
び/又はAD・DAユニットを同一目的の複数台で多重
化し、この多重化されたグループ内の各ユニット間を、
高速切り替えのための構成制御用リンクで相互に接続
し、前記IOターミナルを冗長構成用ターミナルとした
ことを特徴とする高信頼型プロセス制御装置。
2. A control processing unit for processing data to generate a control signal, a DI / DO unit for a control signal generated by the control processing unit and a data signal input from a controlled device via an IO terminal, and / Or AD / D
In a process control device having each functional unit with an A unit, a CPU for autonomously controlling each functional unit and an interface for connecting to a network are separately provided, and each functional unit is interconnected by a network. And the DI / DO unit and / or the AD / DA unit are multiplexed by a plurality of units for the same purpose, and between the units in the multiplexed group,
A high-reliability process control device, wherein the IO terminals are connected to each other by a configuration control link for high-speed switching, and the IO terminal is a redundant configuration terminal.
【請求項3】データを処理して制御信号を生成する制御
処理ユニットと、この制御処理ユニットで生成された制
御信号と被制御機器から入力したデータ信号の信号入出
力ユニットとの各機能ユニットを有するプロセス制御装
置において、前記各機能ユニットに自律して制御するた
めのCPUとネットワークに接続するためのインターフ
ェースとを個別に設け、各機能ユニット間を、ネットワ
ークで相互に接続し、かつ、これらの機能ユニットのう
ち前記制御処理ユニットを、同一目的の複数台で多重化
し、この多重化した制御処理ユニット間を、高速切り替
えのための構成制御用リンクで相互に接続したことを特
徴とする高信頼型プロセス制御装置。
3. A control processing unit for processing data to generate a control signal, and a functional unit including a control signal generated by the control processing unit and a signal input / output unit for a data signal input from a controlled device. In the process control device having the above, each of the functional units is provided with a CPU for autonomous control and an interface for connecting to a network, and the functional units are interconnected by a network, and A high reliability, wherein the control processing units among the functional units are multiplexed by a plurality of units for the same purpose, and the multiplexed control processing units are interconnected by a configuration control link for high-speed switching. Type process control device.
【請求項4】データを処理して制御信号を生成する制御
処理ユニットと、この制御処理ユニットで生成された制
御信号と被制御機器とデータ交換を行う通信ユニットと
の各機能ユニットを有するプロセス制御装置において、
前記各機能ユニットに自律して制御するためのCPUと
ネットワークに接続するためのインターフェースとを個
別に設け、各機能ユニット間を、ネットワークで相互に
接続し、かつ、前記通信ユニットを複数台で多重化し、
この多重化されたグループ内の各ユニット間を、高速切
り替えのための構成制御用リンクで相互に接続し、前記
被制御機器から通信ユニットへのデータ信号の入出力を
ネットワークを介して行うようにしたことを特徴とする
高信頼型プロセス制御装置。
4. A process control comprising a control processing unit for processing data to generate a control signal, and a communication unit for exchanging data with the control signal generated by the control processing unit and a controlled device. In the device,
A CPU for autonomously controlling each of the functional units and an interface for connecting to a network are separately provided, the functional units are interconnected by a network, and the communication units are multiplexed by a plurality of units. And
The units in the multiplexed group are interconnected by a configuration control link for high-speed switching, and input / output of a data signal from the controlled device to the communication unit is performed via a network. A highly reliable process control device characterized by the following.
【請求項5】データを処理して制御信号を生成する制御
処理ユニットと、この制御処理ユニットで生成された制
御信号と被制御機器からIOターミナルを介して入力し
たデータ信号のDI・DOユニット及び/又はAD・D
Aユニットとの各機能ユニットを有するプロセス制御装
置において、前記各機能ユニットに自律して制御するた
めのCPUとネットワークに接続するためのインターフ
ェースとを個別に設け、各機能ユニット間を、ネットワ
ークで相互に接続し、前記制御処理ユニットを、複数台
で多重化し、この多重化した制御処理ユニット間を、高
速切り替えのための構成制御用リンクで相互に接続し、
かつ、前記DI・DOユニット及び/又はAD・DAユ
ニットを同一目的の複数台で多重化し、この多重化され
たグループ内の各ユニット間を、高速に切り替えるため
の構成制御用リンクで相互に接続し、前記IOターミナ
ルを冗長構成用ターミナルとしたことを特徴とする高信
頼型プロセス制御装置。
5. A control processing unit for processing data to generate a control signal, a DI / DO unit for a control signal generated by the control processing unit and a data signal input from a controlled device via an IO terminal, and / Or AD / D
In a process control device having each functional unit with an A unit, a CPU for autonomously controlling each functional unit and an interface for connecting to a network are separately provided, and each functional unit is interconnected by a network. And the control processing units are multiplexed by a plurality of units, and the multiplexed control processing units are mutually connected by a configuration control link for high-speed switching,
Further, the DI / DO unit and / or the AD / DA unit are multiplexed by a plurality of units for the same purpose, and the units in the multiplexed group are interconnected by a configuration control link for switching at high speed. A highly reliable process control device wherein the IO terminal is a terminal for a redundant configuration.
【請求項6】データを処理して制御信号を生成する制御
処理ユニットと、この制御処理ユニットで生成された制
御信号と被制御機器からIOターミナルを介して入力し
たデータ信号のDI・DOユニット及び/又はAD・D
Aユニットとの各機能ユニットを有するプロセス制御装
置において、前記各機能ユニットに自律して制御するた
めのCPUとネットワークに接続するためのインターフ
ェースとを個別に設け、前記制御処理ユニットとDI・
DOユニット及び/又はAD・DAユニットとを組み合
わせてネットワークで接続したものを一組とし、これら
一組を単位として複数組で多重化し、これら多重化され
た複数組の各ユニットに上位監視する上位監視装置を接
続し、前記多重化した各組の制御処理ユニット間を、高
速切り替えのための構成制御用リンクで相互に接続した
ことを特徴とする高信頼型プロセス制御装置。
6. A control processing unit for processing data to generate a control signal, a DI / DO unit for a control signal generated by the control processing unit and a data signal input from a controlled device via an IO terminal, and / Or AD / D
In a process control device having each functional unit with an A unit, a CPU for autonomously controlling each functional unit and an interface for connecting to a network are separately provided, and the control processing unit and the DI.
A combination of a DO unit and / or an AD / DA unit connected by a network constitutes a set, and the set is multiplexed in a plurality of sets with the set as a unit. A highly reliable process control device, wherein a monitoring device is connected, and the multiplexed sets of control processing units are mutually connected by a configuration control link for high-speed switching.
【請求項7】グループを形成する機能ユニットのすべて
の運転ユニットと待機ユニットは、処理データの入力を
受けることによりそれぞれ独立して同一の処理を行い、
前記待機ユニットは、処理後の出力を停止することを特
徴とする請求項1ないし6記載の高信頼型プロセス制御
装置。
7. All the operation units and standby units of the functional units forming the group independently perform the same processing by receiving processing data,
7. The highly reliable process control device according to claim 1, wherein the standby unit stops output after processing.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007310718A (en) * 2006-05-19 2007-11-29 Omron Corp Safety controller

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