ＣＰＵ２重化制御システム
【課題】全局ＰＩＯ異常時において、不要なシステム切り替えを実施せずにシステムを健全に動作させることができるＣＰＵ２重化制御システムを提供する。
【解決手段】第１システム１および第２システム２にフィールドネットワーク１０にて接続される各ＰＩＯ１１、１２を有するＣＰＵ２重化制御システムにおいて、フィールドネットワーク１０を介して各ＰＩＯ１１、１２に接続される制御系の第１ＰＩＯマスタ５、待機系の第２ＰＩＯマスタ６を有し、第１システム１は、第１ＰＩＯマスタ５と第２ＰＩＯマスタ６との相互のライブチェックを行い、第１ＣＰＵ３は、第１ＰＩＯマスタ５から全てのＰＩＯ１１、１２の異常を検出すると、ライブチェックから第２ＰＩＯマスタ６が正常であるか否かを判断し、第２ＰＩＯマスタ６が正常だとシステムの切り替えを実施せず、第２ＰＩＯマスタ６が正常でないとシステムの切り替えを実施する。
【解決手段】第１システム１および第２システム２にフィールドネットワーク１０にて接続される各ＰＩＯ１１、１２を有するＣＰＵ２重化制御システムにおいて、フィールドネットワーク１０を介して各ＰＩＯ１１、１２に接続される制御系の第１ＰＩＯマスタ５、待機系の第２ＰＩＯマスタ６を有し、第１システム１は、第１ＰＩＯマスタ５と第２ＰＩＯマスタ６との相互のライブチェックを行い、第１ＣＰＵ３は、第１ＰＩＯマスタ５から全てのＰＩＯ１１、１２の異常を検出すると、ライブチェックから第２ＰＩＯマスタ６が正常であるか否かを判断し、第２ＰＩＯマスタ６が正常だとシステムの切り替えを実施せず、第２ＰＩＯマスタ６が正常でないとシステムの切り替えを実施する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、全局のプロセス入出力手段（以下、「プロセス入出力装置」を「ＰＩＯ」と称す）異常時に、不要なシステム切り替えを実施せずにシステムを健全に動作させることができるＣＰＵ２重化制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のＣＰＵ２重化制御システムは、フィールドネットワークに接続されるＰＩＯが全局ＰＩＯ異常時に、システム切り替えを実施し、システム切り替え後に新制御となったＣＰＵでも全局ＰＩＯ異常を検出するため、十分な情報を入手できないまま両系重故障となっていた（例えば、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２００７−１６４７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のＣＰＵ２重化制御システムは、制御系ＣＰＵの異常をトラッキングケーブルなどで通知し、システム切り替えを行う手段を備えていたが、この手段では、全局ＰＩＯ異常時には、制御系ＣＰＵが重故障となり、システム切り替えが発生する。しかし、システム切り替え後も、新制御系ＣＰＵでは全局ＰＩＯ異常を検出するため、両系ＣＰＵが重故障となり、十分な故障情報が採取できないという問題点があった。そして、ＰＩＯの故障のため、制御システムを構築している他のＩ／Ｏカード（制御ネットワークなど）が使えなくなるという問題点があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、全局ＰＩＯ異常時において、不要なシステム切り替えを実施せずにシステムを健全に動作させることができるＣＰＵ２重化制御システム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】
【０００６】
この発明は、第１ＣＰＵを有する制御系の第１システムと、第２ＣＰＵを有する待機系の第２システムとを備え、上記第１システムおよび上記第２システムにフィールドネットワークにて接続される複数のプロセス入出力手段を有するＣＰＵ２重化制御システムにおいて、
上記第１システムは、上記フィールドネットワークを介して上記各プロセス入出力手段に接続される制御系の第１マスタを有し、
上記第２システムは、上記フィールドネットワークを介して上記各プロセス入出力手段に接続される待機系の第２マスタを有し、
上記第１システムは、上記第１マスタと上記第２マスタとの相互のライブチェックを行い、
上記第１ＣＰＵは、上記第１マスタから上記全てのプロセス入出力手段の異常を検出すると、上記ライブチェックから上記第２マスタが正常であるか否かを判断し、上記第２マスタが正常であると判断するとシステムの切り替えを実施せず、上記第２マスタが正常でないと判断するとシステムの切り替えを実施するものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明のＣＰＵ２重化制御システムは、第１ＣＰＵを有する制御系の第１システムと、第２ＣＰＵを有する待機系の第２システムとを備え、上記第１システムおよび上記第２システムにフィールドネットワークにて接続される複数のプロセス入出力手段を有するＣＰＵ２重化制御システムにおいて、
上記第１システムは、上記フィールドネットワークを介して上記各プロセス入出力手段に接続される制御系の第１マスタを有し、
上記第２システムは、上記フィールドネットワークを介して上記各プロセス入出力手段に接続される待機系の第２マスタを有し、
上記第１システムは、上記第１マスタと上記第２マスタとの相互のライブチェックを行い、
上記第１ＣＰＵは、上記第１マスタから上記全てのプロセス入出力手段の異常を検出すると、上記ライブチェックから上記第２マスタが正常であるか否かを判断し、上記第２マスタが正常であると判断するとシステムの切り替えを実施せず、上記第２マスタが正常でないと判断するとシステムの切り替えを実施するので、
第２システムが正常である場合、全局ＰＩＯ異常時において、不要なシステム切り替えを実施せずにシステムを健全に動作させる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１のＣＰＵ２重化制御システムの構成を示す図である。
【図２】図１に示したＣＰＵ２重化制御システムのライブチェックの動作を説明するための図である。
【図３】図１に示したＣＰＵ２重化制御システムの第１システムの通知動作を説明するための図である。
【図４】図１に示したＣＰＵ２重化制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】図１に示したＣＰＵ２重化制御システムにおいて切り替えを行う場合を説明した図である。
【図６】この発明の実施の形態２のＣＰＵ２重化制御システムの構成を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態３のＣＰＵ２重化制御システムの構成を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態４のＣＰＵ２重化制御システムの構成を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態５のＣＰＵ２重化制御システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１におけるＣＰＵ２重化制御システムの構成を示す図、図２は図１に示したＣＰＵ２重化制御システムのライブチェックの動作を説明するための図、図３は図１に示したＣＰＵ２重化制御システムの第１システムの通知動作を説明するための図、図４は図１に示したＣＰＵ２重化制御システムの動作を説明するためのフローチャート、図５は図１に示したＣＰＵ２重化制御システムにおいて切り替えを行う場合を説明した図である。
【００１０】
図１において、制御系の第１システム１と、待機系の第２システム２とにて構成され、第１システム１および第２システム２にはフィールドネットワーク１０にて接続される複数の第１および第２ＰＩＯ１１、１２を有するのＣＰＵ２重化制御システムである。
そして、第１システム１には、第１ＣＰＵカード３と、フィールドネットワーク１０を介して第１ＰＩＯ１１および第２ＰＩＯ１２に接続されている第１マスタとしての第１ＰＩＯマスタ５と、制御ネットワーク２２に接続され、他システムと通信を実施する第１ＮＩＣカード（尚、「ＮＩＣカード」とは「Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ」のことを示すものであり、以下、「ＮＩＣカード」と略して称す）２０とを備えている。
【００１１】
そして、第２システム２には、第２ＣＰＵカード４と、フィールドネットワーク１０を介して第１ＰＩＯ１１および第２ＰＩＯ１２に接続されている第２マスタとしての第２ＰＩＯマスタ６と、制御ネットワーク２２に接続され、他システムと通信を実施する第２ＮＩＣカード２１と、各ＣＰＵカード３、４間に接続され、これらの各ＣＰＵカード３、４間の状態の監視、データのやり取りなど、データの送受信を行うトラッキングケーブル１３とを備える。
そして、制御ネットワーク２２に接続されシステムの故障情報や、システムのデータを蓄積して、システムの状態を監視し、システムの状態を画面に表示する監視装置２３がある。
【００１２】
図３において、第１システム１は、第１ＣＰＵカード３には第１アプリケーション３１が搭載され、第１ＰＩＯマスタ５にはファームウエア３２が搭載されている。そして、第１ＣＰＵカード３と第１ＰＩＯマスタ５とは第１システムバス３３にて接続されている。よって、第１ＰＩＯマスタ５からのライブチェック結果および各ＰＩＯ１１、１２の状態などのデータＸ３４は第１システムバス３３を介して第１ＣＰＵカード３の第１アプリケーション３１に通知される。
【００１３】
上記のように構成された実施の形態１のＣＰＵ２重化制御システムの動作について図２に基づいて説明する。第１ＰＩＯマスタ５と各ＰＩＯ１１、１２とはそれぞれ通信を行っている。この通信処理では、各ＰＩＯ１１、１２からのデータ入力、各ＰＩＯ１１、１２へのデータ出力の一連の処理を実施している。まず、フィールドネットワーク１０を介して、第１ＰＩＯマスタ５から、第１ＰＩＯ１１にデータ出力が実施させる第１ポーリングパケットＰ１を送信し、この第１ポーリングパケットＰ１に対して第１ＰＩＯ１１が入力データを第１ＰＩＯマスタ５に通知する第１ポーリング応答パケットＰ２を送信する。また、フィールドネットワーク１０を介して、第１ＰＩＯマスタ５から、第２ＰＩＯ１２にデータ出力が実施させる第２ポーリングパケットＰ３を送信し、この第２ポーリングパケットＰ３に対して第２ＰＩＯ１２が入力データを第１ＰＩＯマスタ５に通知する第２ポーリング応答パケットＰ４を送信する。
【００１４】
また、第１ＰＩＯマスタ５における第２ＰＩＯマスタ６の健全性および第１ＰＩＯマスタ５と第２ＰＩＯマスタ６間のケーブル抜けが発生していないことを示すライブチェックチェック処理は、第１ＰＩＯマスタ５から第２ＰＩＯ６へのライブチェックパケットＰ５を送信し、このライブチェックパケットＰ５を受けた第２ＰＩＯマスタ６は、ライブチェックパケット応答Ｐ６を第１ＰＩＯマスタ５に返信する。このライブチェックパケット応答Ｐ６により、第１ＰＩＯマスタ５は、第２ＰＩＯマスタ６の健全性、および第１ＰＩＯマスタ５と第２ＰＩＯマスタ６間のケーブル抜けが発生していないことを確認できる。また、図２において、各ポーリング応答パケットＰ２、Ｐ４が各ＰＩＯ１１、１２から返信されてこない場合は、対応する各ＰＩＯ１１、１２の異常と判断し、各ポーリング応答パケットＰ２、Ｐ４の両方とも返信されてこない場合は、第１ＰＩＯマスタ５は全局ＰＩＯ異常と判断する。
【００１５】
次に、第１システム１において、第１ＰＩＯマスタ５から、ライブチェック結果およびＰＩＯ状態を第１ＣＰＵカード３上の第１アプリケーション３１に通知する動作について図３に基づいて説明する。第１ＣＰＵ３の第１アプリケーション３１は、定期的に第１ファームウエア３２に入出力要求指令を第１システムバス３３を介して送信する。当該要求を受けたファームウエア３２は、入出力要求応答を返し、データＸ３４を更新する。データＸ３４には、先に示したパケットの送受信により、各ＰＩＯ１１、１２の入力データ、出力データおよび各ＰＩＯ１１、１２の状態、ライブチェック結果が格納されている。そして、ＰＩＯ状態には、第１システム１側の第１ＰＩＯマスタ５が検出した、各ＰＩＯ１１、１２の状態、全局ＰＩＯ異常有無情報が格納されている。さらに、各ＰＩＯ１１、１２の状態には、該当のＰＩＯが正常であれば０、該当のＰＩＯが異常であれば１が設定されている。全局ＰＩＯ異常有無には、全局ＰＩＯ異常であれば１、そうでなければ０が設定されている。ライブチェック結果では、正常であれば０、異常であれば１を設定する。
【００１６】
次に、第１ＣＰＵカード３上の第１アプリケーション３１のシステムの切り替えの動作について図４に基づいて説明する。まず、制御系の第１システム１は、各ＰＩＯ１１、１２が全局異常であるか否かを判断する（図４のステップＳＴ１）。次に、全局ＰＩＯ異常でなければ（Ｎｏ）、正常動作継続のため処理を終了する。一方、全局ＰＩＯ異常の時（Ｙｅｓ）は、制御ネットワーク２２を使用し、待機系の第２システム２へＰＩＯ異常通知を実施する（図４のステップＳＴ２）。
【００１７】
次に、第２システム２の第２ＰＩＯマスタ６が正常かどうか判断するためのライブチェック正常判断を実施する（図４のステップＳＴ３）。
次に、正常であれば（Ｙｅｓ）、システムの切り替えを実施せず処理を終了する。
一方、ライブチェックが異常であれば（Ｎｏ）、システムの切り替えを実施するためにトラッキングケーブル１３を用いて、第２ＣＰＵ４にシステムの切り替え通知を実施し、システム切り替え処理を行う（図４のステップＳＴ４）。
そして、制御系の第１システム１の重故障処理を実施し、第１システム１は重故障状態となる（図４のステップＳＴ５）。
【００１８】
ここで全局ＰＩＯ１１、１２異常とライブチェック結果について図５を用いて説明する。第１ＰＩＯマスタ５のフィールドネットワーク１０が抜けた状態９１を示している。この場合、第１ＰＩＯマスタ５では、各ＰＩＯ１１、１２と通信できないため、全局ＰＩＯ異常を検出する。また、各ＰＩＯマスタ５、６間との通信ができないため、ライブチェック結果が異常となる。この場合には、上記に示したように、システムの切り替えが実施され、第２ＰＩＯマスタ６が新第１ＰＩＯマスタ５となり、第１ＰＩＯ１１、第２ＰＩＯ１２と通信可能のため、移行処理が継続できる。このように、第１ＣＰＵカード３上で全局ＰＩＯ異常を検出しても、第２ＰＩＯマスタ６と各ＰＩＯ１１、１２は通信できているため、システムの切り替えを実施しなくなり、処理を継続することができる。
【００１９】
また、図５に示したように、第１ＰＩＯマスタ５のフィールドネットワーク１０が抜けた場合でなく、各ＰＩＯ１１、１２が全て異常となり、全局ＰＩＯ異常を検出し、また、第２ＰＩＯマスタ６が異常であり、ライブチェック結果が異常となる場合、上記場合と同様にシステムの切り替えを実施される。すると、第２ＰＩＯマスタ６が新第１ＰＩＯマスタ５となるが、第１ＰＩＯ１１、第２ＰＩＯ１２と通信不可となり、重故障となり、両システムが重故障となるが、本来の故障であるため支障が生じることはなく、両システムの重故障処理を実施する。
【００２０】
また、図５に示したように、第１ＰＩＯマスタ５のフィールドネットワーク１０が抜けた場合でなく、各ＰＩＯ１１、１２が異常となり、全局ＰＩＯ異常を検出し、第２ＰＩＯマスタ６が正常であり、ライブチェック結果が正常となる場合、システムの切り替えは実施されない。よって、第２システム２が重故障とならないため、十分な故障情報が採取でき、制御システムを構築している制御ネットワーク２２などを使用することができる。
【００２１】
上記に示した実施の形態１のＣＰＵ２重化制御システムによれば、フィールドネットワークの通信を用いてライブチェックを実施し、他系ＰＩＯマスタの状態を監視する処理のため、余分な機器が必要なくソフトウェアの変更のみで実現できる。そして、全局ＰＩＯ異常時には、システム切り替えを実施せずに両系ＣＰＵ健全な状態または、故障状態で運転を継続する。この状態で、ＰＩＯ異常時の状態を蓄積し、解析に用いる。また、両方ＣＰＵが動作している状態のため、他システムとの通信も正常に動作するため、データ収集もスムーズに行き、故障時の解析向上につながる。
【００２２】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２におけるＣＰＵ２重化制御システムの構成を示した図である。
図において、上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。各ＰＩＯマスタ５、６同士のライブチェックの信号の授受を行うため第１ＰＩＯマスタ５と第２ＰＩＯマスタ６と間に接続される専用ケーブル５１を備える。専用ケーブル５１は例えばシリアルケーブルとしてのＲＳ−２３２Ｃにてなる。そして、第１ＰＩＯマスタ５は、第２ＰＩＯマスタ６に対して専用ケーブル５１を介して専用フレーム５２を用いて定期的に送信する。これを受けた第２ＰＩＯマスタ６は、第１ＰＩＯマスタ５に応答として専用フレーム５２を送信する。
【００２３】
上記のように構成された実施の形態２のＣＰＵ２重化制御システムの動作について、上記実施の形態１と異なる部分について説明する。まず、第１ＰＩＯマスタ５から専用フレーム５２を送信する場合には、送信先に第２ＰＩＯマスタ６、送信元に第１ＰＩＯマスタ５、ＰＩＯ状態には、第１ＰＩＯマスタ５で検出している各ＰＩＯ１１、１２の状態、カウンタは１からのインクリメントカウンタをつけて送信する。そして、第２ＰＩＯマスタ６は第１ＰＩＯマスタ５からの専用フレーム５２を受信すると、第１ＰＩＯマスタ５に応答の専用フレーム５２を送信する。送信先に第１ＰＩＯマスタ５＝１、送信元に第２ＰＩＯマスタ６＝２、ＰＩＯ状態には、第２ＰＩＯマスタ６で検出している各ＰＩＯ１１、１２の状態、カウンタには第１ＰＩＯマスタ５から受信した専用フレーム５２に付加されていた番号と同じ番号をつける。これにより、各ＰＩＯマスタ５、６のそれぞれの健全性および、待機ＰＩＯマスタで全局ＰＩＯ異常を検出しているか否かわかる。
【００２４】
尚、第１システム１において、第１ＰＩＯマスタ５から、ライブチェック結果およびＰＩＯ状態を第１ＣＰＵカード３上のアプリケーション３１に通知する動作、および、システムの切り替えについては、上記に示した信号を用いる点以外は同様であるため、その説明を省略する。
【００２５】
上記に示した実施の形態２のＣＰＵ２重化制御システムによれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、各ＰＩＯマスタ間を専用ケーブルで接続し、専用のパケットを送受信するため、フィールドネットワーク上の負荷の軽減および、フィールドネットワークでＰＩＯマスタ間の通信ができない場合に有効となる。
【００２６】
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３におけるＣＰＵ２重化制御システムの構成を示した図である。
図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
各ＰＩＯマスタ５、６同士のライブチェックの信号の授受を行うため第１ＰＩＯマスタ５と第２ＰＩＯマスタ６と間に接続される専用ケーブル５１を、
第１ＰＩＯマスタ５から第２ＰＩＯマスタ６にライブチェックの信号の送信するための第１ケーブル６１と、
第２ＰＩＯマスタ６から第１ＰＩＯマスタ５にライブチェックの信号の送信するための第２ケーブル６２とにて構成する。
【００２７】
各ケーブル６１、６２を介して送信される信号６３、６４は、０、１のデータパターンである。そして、全局ＰＩＯ異常でない場合は、ｍｓ毎に０→１→０→１のパターンを他システムに送信する。
よって、信号６３は、全局ＰＩＯ異常でない場合のパターンを示している。また、他システムから送信しない場合および、ケーブルが抜けた場合は、０固定のデータパターンとする。そして、信号６４は、２０ｍｓ後から全局ＰＩＯ異常を検出した場合を示しており、全局異常になった場合には、０固定となる。
そして、第１ＰＩＯマスタ５、第２ＰＩＯマスタ６とも他系が全局ＰＩＯ異常を検出したことを第１ケーブル６１および第２ケーブル６２から流れてくるデータパターンをみることにより判断できる。
【００２８】
上記のように構成された実施の形態３のＣＰＵ２重化制御システムの動作について、上記各実施の形態と異なる部分について説明する。例えば、第１ＰＩＯマスタ５では、第２ケーブル６２を監視しておき、５０ｍｓ間０のデータが続いた場合に、第２ＰＩＯマスタ６が全局ＰＩＯ異常を検出したこと、または、第２ＰＩＯマスタ６が異常となったことを認識できる。
【００２９】
尚、第１システム１において、第１ＰＩＯマスタ５から、ライブチェック結果およびＰＩＯ状態を第１ＣＰＵカード３上のアプリケーション３１に通知する動作、および、システムの切り替えについては、上記に示した信号を用いる点以外は同様であるため、その説明を省略する。
【００３０】
上記に示した実施の形態３のＣＰＵ２重化制御システムによれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、各ＰＩＯマスタ間を２本の専用ケーブルで接続し、０、１パターンの簡単なデータパターンで他システムの状態を監視できるため、容易に実現できる。また、フィールドネットワーク上の負荷の軽減および、フィールドネットワークでＰＩＯマスタ間の通信ができない場合に有効となる。
【００３１】
実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４におけるＣＰＵ２重化制御システムの構成を示した図である。
図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
各ＰＩＯマスタ５、６同士を接続するケーブル１００を、第１ＰＩＯマスタ５と第２ＰＩＯマスタ６と間のライブチェックを行うための供給電源線７３とフィールドネットワーク１０とにて構成する。また、供給電源線７３には供給電源７２が接続されている。
【００３２】
上記のように構成された実施の形態４のＣＰＵ２重化制御システムの動作について、上記各実施の形態と異なる部分について説明する。ここでは、第１ＰＩＯマスタ５、第２ＰＩＯマスタ６間のライブチェックは、供給電源線７３にて監視されており、電源供給されている場合は、ケーブル１００が接続されていると判断し、ライブチェックは正常と判断する。また、ケーブル１００が抜けた場合、電源供給がなくなるため、ケーブル１００断線と判断できる。よって、ケーブル１００が断線した場合、第２ＰＩＯマスタ６との通信はできないと判断し、ライブチェックは異常と判断する。
【００３３】
尚、第１システム１において、第１ＰＩＯマスタ５から、ライブチェック結果およびＰＩＯ状態を第１ＣＰＵカード３上のアプリケーション３１に通知する動作、および、システムの切り替えについては、上記に示した信号を用いる点以外は同様であるため、その説明を省略する。
【００３４】
上記に示した実施の形態４のＣＰＵ２重化制御システムによれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、ＰＩＯマスタ間に１本の電源線を追加するのみのため、容易に実現できることを特徴としている。また、フィールドネットワーク上の負荷の軽減および、フィールドネットワークでＰＩＯマスタ間の通信ができない場合に有効となる。
【００３５】
実施の形態５．
図９はこの発明の実施の形態５におけるＣＰＵ２重化制御システムの構成を示した図である。
図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
第１ＰＩＯマスタ５と第２ＰＩＯマスタ６間でやり取りするライブチェックとしてのＰＩＯ状態送信パケット８１が異なる部分である。そして、第１ＰＩＯマスタ５は、第２ＰＩＯマスタ６に対してＰＩＯ状態送信パケット８１を定期的に送信する。これを受けた第２ＰＩＯマスタ６は、第１ＰＩＯマスタ５にＰＩＯ状態送信パケットのフォーマットで応答フレームを送信する。第１ＰＩＯマスタ５からＰＩＯ状態送信パケット８１を送信する場合には、送信先に第２ＰＩＯマスタ６＝２、送信元に第１ＰＩＯマスタ５＝１、パケット長にはＰＩＯ状態送信パケットの全体パケット長、第１ＰＩＯ１１状態、第２ＰＩＯ１２状態には、各ＰＩＯ１１、１２が正常であれば０、異常であれば１を設定する。全局ＰＩＯ異常有無には、全局ＰＩＯ異常検出時には１、そうでない場合には０を設定し、カウンタは１からのインクリメントカウンタをつけて送信する。
【００３６】
第２ＰＩＯマスタ６は第１ＰＩＯマスタ５からのＰＩＯ状態送信パケット８１を受信すると、第１ＰＩＯマスタ５に応答のＰＩＯ状態送信パケット８１を送信する。送信先に第１ＰＩＯマスタ５＝１、送信元に第２ＰＩＯマスタ６＝２、パケット長にはＰＩＯ状態送信パケット８１の全体パケット長、第１ＰＩＯ１１状態、第２ＰＩＯ１２状態には、第２ＰＩＯマスタ６が検出したＰＩＯ状態を格納する。各ＰＩＯ１１、１２が正常であれば０、異常であれば１を設定し、全局ＰＩＯ異常有無には、全局ＰＩＯ異常検出時には１、正常である場合には０を設定し、カウンタには第１ＰＩＯマスタ５から受信したＰＩＯ状態送信に付加されていた番号と同じ番号をつける。
【００３７】
上記のように構成された実施の形態５のＣＰＵ２重化制御システムの動作について、上記各実施の形態と異なる部分について説明する。
第１ＰＩＯマスタ５は、第２ＰＩＯマスタ６から、ＰＩＯ状態送信パケット８１を受信する場合には、第２ＰＩＯマスタ６は正常と判断し、受信しない場合には、第２ＰＩＯマスタ６が異常と判断する。これにより、第１ＰＩＯマスタ５は、第２ＰＩＯマスタ６の健全性および、第２ＰＩＯマスタ６で全局ＰＩＯ異常を検出しているかどうかわかる。
【００３８】
尚、第１システム１において、第１ＰＩＯマスタ５から、ライブチェック結果およびＰＩＯ状態を第１ＣＰＵカード３上のアプリケーション３１に通知する動作、および、システムの切り替えについては、上記に示した信号を用いる点以外は同様であるため、その説明を省略する。
【００３９】
上記に示した実施の形態５のＣＰＵ２重化制御システムによれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、フィールドネットワークの通信を用いて他システムのＰＩＯ状態、ＰＩＯ全局異常状態、および他システムのＰＩＯマスタ状態を監視することができ、より品質のよいシステムとなる。
【符号の説明】
【００４０】
１ 第１システム、２ 第２システム、３ 第１ＣＰＵカード、
４ 第２ＣＰＵカード、５ 第１ＰＩＯマスタ、６ 第２ＰＩＯマスタ、
１０ フィールドネットワーク、１１ 第１ＰＩＯ、１２ 第２ＰＩＯ、
１３ トラッキングケーブル、２０ 第１ＮＩＣカード、２１ 第２ＮＩＣカード、
２２ 制御ネットワーク、２３ 監視装置、３１ ＡＰＬ、３２ ファームウエア、
３３ システムバス、３４ データＸ、５１ 専用ケーブル、６１ 第１ケーブル、
６２ 第２ケーブル、７２ 供給電源、７３ 供給専用線、１００ ケーブル、
Ｐ１ 第１ポーリングパケット、Ｐ２ 第１ポーリング応答パケット、
Ｐ３ 第２ポーリングパケット、Ｐ４ 第２ポーリング応答パケット、
Ｐ５ ライブチェックパケット、Ｐ６ ライブチェックパケット応答。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、全局のプロセス入出力手段（以下、「プロセス入出力装置」を「ＰＩＯ」と称す）異常時に、不要なシステム切り替えを実施せずにシステムを健全に動作させることができるＣＰＵ２重化制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のＣＰＵ２重化制御システムは、フィールドネットワークに接続されるＰＩＯが全局ＰＩＯ異常時に、システム切り替えを実施し、システム切り替え後に新制御となったＣＰＵでも全局ＰＩＯ異常を検出するため、十分な情報を入手できないまま両系重故障となっていた（例えば、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２００７−１６４７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のＣＰＵ２重化制御システムは、制御系ＣＰＵの異常をトラッキングケーブルなどで通知し、システム切り替えを行う手段を備えていたが、この手段では、全局ＰＩＯ異常時には、制御系ＣＰＵが重故障となり、システム切り替えが発生する。しかし、システム切り替え後も、新制御系ＣＰＵでは全局ＰＩＯ異常を検出するため、両系ＣＰＵが重故障となり、十分な故障情報が採取できないという問題点があった。そして、ＰＩＯの故障のため、制御システムを構築している他のＩ／Ｏカード（制御ネットワークなど）が使えなくなるという問題点があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、全局ＰＩＯ異常時において、不要なシステム切り替えを実施せずにシステムを健全に動作させることができるＣＰＵ２重化制御システム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】
【０００６】
この発明は、第１ＣＰＵを有する制御系の第１システムと、第２ＣＰＵを有する待機系の第２システムとを備え、上記第１システムおよび上記第２システムにフィールドネットワークにて接続される複数のプロセス入出力手段を有するＣＰＵ２重化制御システムにおいて、
上記第１システムは、上記フィールドネットワークを介して上記各プロセス入出力手段に接続される制御系の第１マスタを有し、
上記第２システムは、上記フィールドネットワークを介して上記各プロセス入出力手段に接続される待機系の第２マスタを有し、
上記第１システムは、上記第１マスタと上記第２マスタとの相互のライブチェックを行い、
上記第１ＣＰＵは、上記第１マスタから上記全てのプロセス入出力手段の異常を検出すると、上記ライブチェックから上記第２マスタが正常であるか否かを判断し、上記第２マスタが正常であると判断するとシステムの切り替えを実施せず、上記第２マスタが正常でないと判断するとシステムの切り替えを実施するものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明のＣＰＵ２重化制御システムは、第１ＣＰＵを有する制御系の第１システムと、第２ＣＰＵを有する待機系の第２システムとを備え、上記第１システムおよび上記第２システムにフィールドネットワークにて接続される複数のプロセス入出力手段を有するＣＰＵ２重化制御システムにおいて、
上記第１システムは、上記フィールドネットワークを介して上記各プロセス入出力手段に接続される制御系の第１マスタを有し、
上記第２システムは、上記フィールドネットワークを介して上記各プロセス入出力手段に接続される待機系の第２マスタを有し、
上記第１システムは、上記第１マスタと上記第２マスタとの相互のライブチェックを行い、
上記第１ＣＰＵは、上記第１マスタから上記全てのプロセス入出力手段の異常を検出すると、上記ライブチェックから上記第２マスタが正常であるか否かを判断し、上記第２マスタが正常であると判断するとシステムの切り替えを実施せず、上記第２マスタが正常でないと判断するとシステムの切り替えを実施するので、
第２システムが正常である場合、全局ＰＩＯ異常時において、不要なシステム切り替えを実施せずにシステムを健全に動作させる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１のＣＰＵ２重化制御システムの構成を示す図である。
【図２】図１に示したＣＰＵ２重化制御システムのライブチェックの動作を説明するための図である。
【図３】図１に示したＣＰＵ２重化制御システムの第１システムの通知動作を説明するための図である。
【図４】図１に示したＣＰＵ２重化制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】図１に示したＣＰＵ２重化制御システムにおいて切り替えを行う場合を説明した図である。
【図６】この発明の実施の形態２のＣＰＵ２重化制御システムの構成を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態３のＣＰＵ２重化制御システムの構成を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態４のＣＰＵ２重化制御システムの構成を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態５のＣＰＵ２重化制御システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１におけるＣＰＵ２重化制御システムの構成を示す図、図２は図１に示したＣＰＵ２重化制御システムのライブチェックの動作を説明するための図、図３は図１に示したＣＰＵ２重化制御システムの第１システムの通知動作を説明するための図、図４は図１に示したＣＰＵ２重化制御システムの動作を説明するためのフローチャート、図５は図１に示したＣＰＵ２重化制御システムにおいて切り替えを行う場合を説明した図である。
【００１０】
図１において、制御系の第１システム１と、待機系の第２システム２とにて構成され、第１システム１および第２システム２にはフィールドネットワーク１０にて接続される複数の第１および第２ＰＩＯ１１、１２を有するのＣＰＵ２重化制御システムである。
そして、第１システム１には、第１ＣＰＵカード３と、フィールドネットワーク１０を介して第１ＰＩＯ１１および第２ＰＩＯ１２に接続されている第１マスタとしての第１ＰＩＯマスタ５と、制御ネットワーク２２に接続され、他システムと通信を実施する第１ＮＩＣカード（尚、「ＮＩＣカード」とは「Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ」のことを示すものであり、以下、「ＮＩＣカード」と略して称す）２０とを備えている。
【００１１】
そして、第２システム２には、第２ＣＰＵカード４と、フィールドネットワーク１０を介して第１ＰＩＯ１１および第２ＰＩＯ１２に接続されている第２マスタとしての第２ＰＩＯマスタ６と、制御ネットワーク２２に接続され、他システムと通信を実施する第２ＮＩＣカード２１と、各ＣＰＵカード３、４間に接続され、これらの各ＣＰＵカード３、４間の状態の監視、データのやり取りなど、データの送受信を行うトラッキングケーブル１３とを備える。
そして、制御ネットワーク２２に接続されシステムの故障情報や、システムのデータを蓄積して、システムの状態を監視し、システムの状態を画面に表示する監視装置２３がある。
【００１２】
図３において、第１システム１は、第１ＣＰＵカード３には第１アプリケーション３１が搭載され、第１ＰＩＯマスタ５にはファームウエア３２が搭載されている。そして、第１ＣＰＵカード３と第１ＰＩＯマスタ５とは第１システムバス３３にて接続されている。よって、第１ＰＩＯマスタ５からのライブチェック結果および各ＰＩＯ１１、１２の状態などのデータＸ３４は第１システムバス３３を介して第１ＣＰＵカード３の第１アプリケーション３１に通知される。
【００１３】
上記のように構成された実施の形態１のＣＰＵ２重化制御システムの動作について図２に基づいて説明する。第１ＰＩＯマスタ５と各ＰＩＯ１１、１２とはそれぞれ通信を行っている。この通信処理では、各ＰＩＯ１１、１２からのデータ入力、各ＰＩＯ１１、１２へのデータ出力の一連の処理を実施している。まず、フィールドネットワーク１０を介して、第１ＰＩＯマスタ５から、第１ＰＩＯ１１にデータ出力が実施させる第１ポーリングパケットＰ１を送信し、この第１ポーリングパケットＰ１に対して第１ＰＩＯ１１が入力データを第１ＰＩＯマスタ５に通知する第１ポーリング応答パケットＰ２を送信する。また、フィールドネットワーク１０を介して、第１ＰＩＯマスタ５から、第２ＰＩＯ１２にデータ出力が実施させる第２ポーリングパケットＰ３を送信し、この第２ポーリングパケットＰ３に対して第２ＰＩＯ１２が入力データを第１ＰＩＯマスタ５に通知する第２ポーリング応答パケットＰ４を送信する。
【００１４】
また、第１ＰＩＯマスタ５における第２ＰＩＯマスタ６の健全性および第１ＰＩＯマスタ５と第２ＰＩＯマスタ６間のケーブル抜けが発生していないことを示すライブチェックチェック処理は、第１ＰＩＯマスタ５から第２ＰＩＯ６へのライブチェックパケットＰ５を送信し、このライブチェックパケットＰ５を受けた第２ＰＩＯマスタ６は、ライブチェックパケット応答Ｐ６を第１ＰＩＯマスタ５に返信する。このライブチェックパケット応答Ｐ６により、第１ＰＩＯマスタ５は、第２ＰＩＯマスタ６の健全性、および第１ＰＩＯマスタ５と第２ＰＩＯマスタ６間のケーブル抜けが発生していないことを確認できる。また、図２において、各ポーリング応答パケットＰ２、Ｐ４が各ＰＩＯ１１、１２から返信されてこない場合は、対応する各ＰＩＯ１１、１２の異常と判断し、各ポーリング応答パケットＰ２、Ｐ４の両方とも返信されてこない場合は、第１ＰＩＯマスタ５は全局ＰＩＯ異常と判断する。
【００１５】
次に、第１システム１において、第１ＰＩＯマスタ５から、ライブチェック結果およびＰＩＯ状態を第１ＣＰＵカード３上の第１アプリケーション３１に通知する動作について図３に基づいて説明する。第１ＣＰＵ３の第１アプリケーション３１は、定期的に第１ファームウエア３２に入出力要求指令を第１システムバス３３を介して送信する。当該要求を受けたファームウエア３２は、入出力要求応答を返し、データＸ３４を更新する。データＸ３４には、先に示したパケットの送受信により、各ＰＩＯ１１、１２の入力データ、出力データおよび各ＰＩＯ１１、１２の状態、ライブチェック結果が格納されている。そして、ＰＩＯ状態には、第１システム１側の第１ＰＩＯマスタ５が検出した、各ＰＩＯ１１、１２の状態、全局ＰＩＯ異常有無情報が格納されている。さらに、各ＰＩＯ１１、１２の状態には、該当のＰＩＯが正常であれば０、該当のＰＩＯが異常であれば１が設定されている。全局ＰＩＯ異常有無には、全局ＰＩＯ異常であれば１、そうでなければ０が設定されている。ライブチェック結果では、正常であれば０、異常であれば１を設定する。
【００１６】
次に、第１ＣＰＵカード３上の第１アプリケーション３１のシステムの切り替えの動作について図４に基づいて説明する。まず、制御系の第１システム１は、各ＰＩＯ１１、１２が全局異常であるか否かを判断する（図４のステップＳＴ１）。次に、全局ＰＩＯ異常でなければ（Ｎｏ）、正常動作継続のため処理を終了する。一方、全局ＰＩＯ異常の時（Ｙｅｓ）は、制御ネットワーク２２を使用し、待機系の第２システム２へＰＩＯ異常通知を実施する（図４のステップＳＴ２）。
【００１７】
次に、第２システム２の第２ＰＩＯマスタ６が正常かどうか判断するためのライブチェック正常判断を実施する（図４のステップＳＴ３）。
次に、正常であれば（Ｙｅｓ）、システムの切り替えを実施せず処理を終了する。
一方、ライブチェックが異常であれば（Ｎｏ）、システムの切り替えを実施するためにトラッキングケーブル１３を用いて、第２ＣＰＵ４にシステムの切り替え通知を実施し、システム切り替え処理を行う（図４のステップＳＴ４）。
そして、制御系の第１システム１の重故障処理を実施し、第１システム１は重故障状態となる（図４のステップＳＴ５）。
【００１８】
ここで全局ＰＩＯ１１、１２異常とライブチェック結果について図５を用いて説明する。第１ＰＩＯマスタ５のフィールドネットワーク１０が抜けた状態９１を示している。この場合、第１ＰＩＯマスタ５では、各ＰＩＯ１１、１２と通信できないため、全局ＰＩＯ異常を検出する。また、各ＰＩＯマスタ５、６間との通信ができないため、ライブチェック結果が異常となる。この場合には、上記に示したように、システムの切り替えが実施され、第２ＰＩＯマスタ６が新第１ＰＩＯマスタ５となり、第１ＰＩＯ１１、第２ＰＩＯ１２と通信可能のため、移行処理が継続できる。このように、第１ＣＰＵカード３上で全局ＰＩＯ異常を検出しても、第２ＰＩＯマスタ６と各ＰＩＯ１１、１２は通信できているため、システムの切り替えを実施しなくなり、処理を継続することができる。
【００１９】
また、図５に示したように、第１ＰＩＯマスタ５のフィールドネットワーク１０が抜けた場合でなく、各ＰＩＯ１１、１２が全て異常となり、全局ＰＩＯ異常を検出し、また、第２ＰＩＯマスタ６が異常であり、ライブチェック結果が異常となる場合、上記場合と同様にシステムの切り替えを実施される。すると、第２ＰＩＯマスタ６が新第１ＰＩＯマスタ５となるが、第１ＰＩＯ１１、第２ＰＩＯ１２と通信不可となり、重故障となり、両システムが重故障となるが、本来の故障であるため支障が生じることはなく、両システムの重故障処理を実施する。
【００２０】
また、図５に示したように、第１ＰＩＯマスタ５のフィールドネットワーク１０が抜けた場合でなく、各ＰＩＯ１１、１２が異常となり、全局ＰＩＯ異常を検出し、第２ＰＩＯマスタ６が正常であり、ライブチェック結果が正常となる場合、システムの切り替えは実施されない。よって、第２システム２が重故障とならないため、十分な故障情報が採取でき、制御システムを構築している制御ネットワーク２２などを使用することができる。
【００２１】
上記に示した実施の形態１のＣＰＵ２重化制御システムによれば、フィールドネットワークの通信を用いてライブチェックを実施し、他系ＰＩＯマスタの状態を監視する処理のため、余分な機器が必要なくソフトウェアの変更のみで実現できる。そして、全局ＰＩＯ異常時には、システム切り替えを実施せずに両系ＣＰＵ健全な状態または、故障状態で運転を継続する。この状態で、ＰＩＯ異常時の状態を蓄積し、解析に用いる。また、両方ＣＰＵが動作している状態のため、他システムとの通信も正常に動作するため、データ収集もスムーズに行き、故障時の解析向上につながる。
【００２２】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２におけるＣＰＵ２重化制御システムの構成を示した図である。
図において、上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。各ＰＩＯマスタ５、６同士のライブチェックの信号の授受を行うため第１ＰＩＯマスタ５と第２ＰＩＯマスタ６と間に接続される専用ケーブル５１を備える。専用ケーブル５１は例えばシリアルケーブルとしてのＲＳ−２３２Ｃにてなる。そして、第１ＰＩＯマスタ５は、第２ＰＩＯマスタ６に対して専用ケーブル５１を介して専用フレーム５２を用いて定期的に送信する。これを受けた第２ＰＩＯマスタ６は、第１ＰＩＯマスタ５に応答として専用フレーム５２を送信する。
【００２３】
上記のように構成された実施の形態２のＣＰＵ２重化制御システムの動作について、上記実施の形態１と異なる部分について説明する。まず、第１ＰＩＯマスタ５から専用フレーム５２を送信する場合には、送信先に第２ＰＩＯマスタ６、送信元に第１ＰＩＯマスタ５、ＰＩＯ状態には、第１ＰＩＯマスタ５で検出している各ＰＩＯ１１、１２の状態、カウンタは１からのインクリメントカウンタをつけて送信する。そして、第２ＰＩＯマスタ６は第１ＰＩＯマスタ５からの専用フレーム５２を受信すると、第１ＰＩＯマスタ５に応答の専用フレーム５２を送信する。送信先に第１ＰＩＯマスタ５＝１、送信元に第２ＰＩＯマスタ６＝２、ＰＩＯ状態には、第２ＰＩＯマスタ６で検出している各ＰＩＯ１１、１２の状態、カウンタには第１ＰＩＯマスタ５から受信した専用フレーム５２に付加されていた番号と同じ番号をつける。これにより、各ＰＩＯマスタ５、６のそれぞれの健全性および、待機ＰＩＯマスタで全局ＰＩＯ異常を検出しているか否かわかる。
【００２４】
尚、第１システム１において、第１ＰＩＯマスタ５から、ライブチェック結果およびＰＩＯ状態を第１ＣＰＵカード３上のアプリケーション３１に通知する動作、および、システムの切り替えについては、上記に示した信号を用いる点以外は同様であるため、その説明を省略する。
【００２５】
上記に示した実施の形態２のＣＰＵ２重化制御システムによれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、各ＰＩＯマスタ間を専用ケーブルで接続し、専用のパケットを送受信するため、フィールドネットワーク上の負荷の軽減および、フィールドネットワークでＰＩＯマスタ間の通信ができない場合に有効となる。
【００２６】
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３におけるＣＰＵ２重化制御システムの構成を示した図である。
図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
各ＰＩＯマスタ５、６同士のライブチェックの信号の授受を行うため第１ＰＩＯマスタ５と第２ＰＩＯマスタ６と間に接続される専用ケーブル５１を、
第１ＰＩＯマスタ５から第２ＰＩＯマスタ６にライブチェックの信号の送信するための第１ケーブル６１と、
第２ＰＩＯマスタ６から第１ＰＩＯマスタ５にライブチェックの信号の送信するための第２ケーブル６２とにて構成する。
【００２７】
各ケーブル６１、６２を介して送信される信号６３、６４は、０、１のデータパターンである。そして、全局ＰＩＯ異常でない場合は、ｍｓ毎に０→１→０→１のパターンを他システムに送信する。
よって、信号６３は、全局ＰＩＯ異常でない場合のパターンを示している。また、他システムから送信しない場合および、ケーブルが抜けた場合は、０固定のデータパターンとする。そして、信号６４は、２０ｍｓ後から全局ＰＩＯ異常を検出した場合を示しており、全局異常になった場合には、０固定となる。
そして、第１ＰＩＯマスタ５、第２ＰＩＯマスタ６とも他系が全局ＰＩＯ異常を検出したことを第１ケーブル６１および第２ケーブル６２から流れてくるデータパターンをみることにより判断できる。
【００２８】
上記のように構成された実施の形態３のＣＰＵ２重化制御システムの動作について、上記各実施の形態と異なる部分について説明する。例えば、第１ＰＩＯマスタ５では、第２ケーブル６２を監視しておき、５０ｍｓ間０のデータが続いた場合に、第２ＰＩＯマスタ６が全局ＰＩＯ異常を検出したこと、または、第２ＰＩＯマスタ６が異常となったことを認識できる。
【００２９】
尚、第１システム１において、第１ＰＩＯマスタ５から、ライブチェック結果およびＰＩＯ状態を第１ＣＰＵカード３上のアプリケーション３１に通知する動作、および、システムの切り替えについては、上記に示した信号を用いる点以外は同様であるため、その説明を省略する。
【００３０】
上記に示した実施の形態３のＣＰＵ２重化制御システムによれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、各ＰＩＯマスタ間を２本の専用ケーブルで接続し、０、１パターンの簡単なデータパターンで他システムの状態を監視できるため、容易に実現できる。また、フィールドネットワーク上の負荷の軽減および、フィールドネットワークでＰＩＯマスタ間の通信ができない場合に有効となる。
【００３１】
実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４におけるＣＰＵ２重化制御システムの構成を示した図である。
図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
各ＰＩＯマスタ５、６同士を接続するケーブル１００を、第１ＰＩＯマスタ５と第２ＰＩＯマスタ６と間のライブチェックを行うための供給電源線７３とフィールドネットワーク１０とにて構成する。また、供給電源線７３には供給電源７２が接続されている。
【００３２】
上記のように構成された実施の形態４のＣＰＵ２重化制御システムの動作について、上記各実施の形態と異なる部分について説明する。ここでは、第１ＰＩＯマスタ５、第２ＰＩＯマスタ６間のライブチェックは、供給電源線７３にて監視されており、電源供給されている場合は、ケーブル１００が接続されていると判断し、ライブチェックは正常と判断する。また、ケーブル１００が抜けた場合、電源供給がなくなるため、ケーブル１００断線と判断できる。よって、ケーブル１００が断線した場合、第２ＰＩＯマスタ６との通信はできないと判断し、ライブチェックは異常と判断する。
【００３３】
尚、第１システム１において、第１ＰＩＯマスタ５から、ライブチェック結果およびＰＩＯ状態を第１ＣＰＵカード３上のアプリケーション３１に通知する動作、および、システムの切り替えについては、上記に示した信号を用いる点以外は同様であるため、その説明を省略する。
【００３４】
上記に示した実施の形態４のＣＰＵ２重化制御システムによれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、ＰＩＯマスタ間に１本の電源線を追加するのみのため、容易に実現できることを特徴としている。また、フィールドネットワーク上の負荷の軽減および、フィールドネットワークでＰＩＯマスタ間の通信ができない場合に有効となる。
【００３５】
実施の形態５．
図９はこの発明の実施の形態５におけるＣＰＵ２重化制御システムの構成を示した図である。
図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
第１ＰＩＯマスタ５と第２ＰＩＯマスタ６間でやり取りするライブチェックとしてのＰＩＯ状態送信パケット８１が異なる部分である。そして、第１ＰＩＯマスタ５は、第２ＰＩＯマスタ６に対してＰＩＯ状態送信パケット８１を定期的に送信する。これを受けた第２ＰＩＯマスタ６は、第１ＰＩＯマスタ５にＰＩＯ状態送信パケットのフォーマットで応答フレームを送信する。第１ＰＩＯマスタ５からＰＩＯ状態送信パケット８１を送信する場合には、送信先に第２ＰＩＯマスタ６＝２、送信元に第１ＰＩＯマスタ５＝１、パケット長にはＰＩＯ状態送信パケットの全体パケット長、第１ＰＩＯ１１状態、第２ＰＩＯ１２状態には、各ＰＩＯ１１、１２が正常であれば０、異常であれば１を設定する。全局ＰＩＯ異常有無には、全局ＰＩＯ異常検出時には１、そうでない場合には０を設定し、カウンタは１からのインクリメントカウンタをつけて送信する。
【００３６】
第２ＰＩＯマスタ６は第１ＰＩＯマスタ５からのＰＩＯ状態送信パケット８１を受信すると、第１ＰＩＯマスタ５に応答のＰＩＯ状態送信パケット８１を送信する。送信先に第１ＰＩＯマスタ５＝１、送信元に第２ＰＩＯマスタ６＝２、パケット長にはＰＩＯ状態送信パケット８１の全体パケット長、第１ＰＩＯ１１状態、第２ＰＩＯ１２状態には、第２ＰＩＯマスタ６が検出したＰＩＯ状態を格納する。各ＰＩＯ１１、１２が正常であれば０、異常であれば１を設定し、全局ＰＩＯ異常有無には、全局ＰＩＯ異常検出時には１、正常である場合には０を設定し、カウンタには第１ＰＩＯマスタ５から受信したＰＩＯ状態送信に付加されていた番号と同じ番号をつける。
【００３７】
上記のように構成された実施の形態５のＣＰＵ２重化制御システムの動作について、上記各実施の形態と異なる部分について説明する。
第１ＰＩＯマスタ５は、第２ＰＩＯマスタ６から、ＰＩＯ状態送信パケット８１を受信する場合には、第２ＰＩＯマスタ６は正常と判断し、受信しない場合には、第２ＰＩＯマスタ６が異常と判断する。これにより、第１ＰＩＯマスタ５は、第２ＰＩＯマスタ６の健全性および、第２ＰＩＯマスタ６で全局ＰＩＯ異常を検出しているかどうかわかる。
【００３８】
尚、第１システム１において、第１ＰＩＯマスタ５から、ライブチェック結果およびＰＩＯ状態を第１ＣＰＵカード３上のアプリケーション３１に通知する動作、および、システムの切り替えについては、上記に示した信号を用いる点以外は同様であるため、その説明を省略する。
【００３９】
上記に示した実施の形態５のＣＰＵ２重化制御システムによれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、フィールドネットワークの通信を用いて他システムのＰＩＯ状態、ＰＩＯ全局異常状態、および他システムのＰＩＯマスタ状態を監視することができ、より品質のよいシステムとなる。
【符号の説明】
【００４０】
１ 第１システム、２ 第２システム、３ 第１ＣＰＵカード、
４ 第２ＣＰＵカード、５ 第１ＰＩＯマスタ、６ 第２ＰＩＯマスタ、
１０ フィールドネットワーク、１１ 第１ＰＩＯ、１２ 第２ＰＩＯ、
１３ トラッキングケーブル、２０ 第１ＮＩＣカード、２１ 第２ＮＩＣカード、
２２ 制御ネットワーク、２３ 監視装置、３１ ＡＰＬ、３２ ファームウエア、
３３ システムバス、３４ データＸ、５１ 専用ケーブル、６１ 第１ケーブル、
６２ 第２ケーブル、７２ 供給電源、７３ 供給専用線、１００ ケーブル、
Ｐ１ 第１ポーリングパケット、Ｐ２ 第１ポーリング応答パケット、
Ｐ３ 第２ポーリングパケット、Ｐ４ 第２ポーリング応答パケット、
Ｐ５ ライブチェックパケット、Ｐ６ ライブチェックパケット応答。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ＣＰＵを有する制御系の第１システムと、第２ＣＰＵを有する待機系の第２システムとを備え、上記第１システムおよび上記第２システムにフィールドネットワークにて接続される複数のプロセス入出力手段を有するＣＰＵ２重化制御システムにおいて、
上記第１システムは、上記フィールドネットワークを介して上記各プロセス入出力手段に接続される制御系の第１マスタを有し、
上記第２システムは、上記フィールドネットワークを介して上記各プロセス入出力手段に接続される待機系の第２マスタを有し、
上記第１システムは、上記第１マスタと上記第２マスタとの相互のライブチェックを行い、
上記第１ＣＰＵは、上記第１マスタから上記全てのプロセス入出力手段の異常を検出すると、上記ライブチェックから上記第２マスタが正常であるか否かを判断し、上記第２マスタが正常であると判断するとシステムの切り替えを実施せず、上記第２マスタが正常でないと判断するとシステムの切り替えを実施することを特徴とするＣＰＵ２重化制御システム。
【請求項２】
上記ライブチェックの信号の授受を行うため上記第１マスタと上記第２マスタと間に接続される専用ケーブルを備えたことを特徴とする請求項１に記載のＣＰＵ２重化制御システム。
【請求項３】
上記専用ケーブルは、上記第１マスタから上記第２マスタに上記ライブチェックの信号の送信するための第１ケーブルと、
上記第２マスタから上記第１マスタに上記ライブチェックの信号の送信するための第２ケーブルとにて構成されていることを特徴とする請求項２に記載のＣＰＵ２重化制御システム。
【請求項４】
上記ライブチェックは、上記第１システムと上記第２システムと間の接続の正常か否かにより行い、上記接続が正常であれば上記第２マスタは正常であると判断し、上記接続が正常でなければ上記第２マスタは正常でないと判断することを特徴とする請求項１に記載のＣＰＵ２重化制御システム。
【請求項５】
上記第１マスタと上記第２マスタとは、上記各プロセス入出力手段の状態情報およびライブチェックのみの信号を互いに授受することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のＣＰＵ２重化制御システム。
【請求項１】
第１ＣＰＵを有する制御系の第１システムと、第２ＣＰＵを有する待機系の第２システムとを備え、上記第１システムおよび上記第２システムにフィールドネットワークにて接続される複数のプロセス入出力手段を有するＣＰＵ２重化制御システムにおいて、
上記第１システムは、上記フィールドネットワークを介して上記各プロセス入出力手段に接続される制御系の第１マスタを有し、
上記第２システムは、上記フィールドネットワークを介して上記各プロセス入出力手段に接続される待機系の第２マスタを有し、
上記第１システムは、上記第１マスタと上記第２マスタとの相互のライブチェックを行い、
上記第１ＣＰＵは、上記第１マスタから上記全てのプロセス入出力手段の異常を検出すると、上記ライブチェックから上記第２マスタが正常であるか否かを判断し、上記第２マスタが正常であると判断するとシステムの切り替えを実施せず、上記第２マスタが正常でないと判断するとシステムの切り替えを実施することを特徴とするＣＰＵ２重化制御システム。
【請求項２】
上記ライブチェックの信号の授受を行うため上記第１マスタと上記第２マスタと間に接続される専用ケーブルを備えたことを特徴とする請求項１に記載のＣＰＵ２重化制御システム。
【請求項３】
上記専用ケーブルは、上記第１マスタから上記第２マスタに上記ライブチェックの信号の送信するための第１ケーブルと、
上記第２マスタから上記第１マスタに上記ライブチェックの信号の送信するための第２ケーブルとにて構成されていることを特徴とする請求項２に記載のＣＰＵ２重化制御システム。
【請求項４】
上記ライブチェックは、上記第１システムと上記第２システムと間の接続の正常か否かにより行い、上記接続が正常であれば上記第２マスタは正常であると判断し、上記接続が正常でなければ上記第２マスタは正常でないと判断することを特徴とする請求項１に記載のＣＰＵ２重化制御システム。
【請求項５】
上記第１マスタと上記第２マスタとは、上記各プロセス入出力手段の状態情報およびライブチェックのみの信号を互いに授受することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のＣＰＵ２重化制御システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１９４６２８（Ｐ２０１２−１９４６２８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５６３２３（Ｐ２０１１−５６３２３）
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]