JP2000112519A - 分散型プロセス入出力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ホストコントローラに同期信号発生回路を設
けてＣＰＵからの指令によりリモートコントローラに対
してその同期信号を伝送し、この同期信号に基づいて同
期スキャンを行うことにより、データの同時性を得るこ
とを課題とする。 【解決手段】 複数のホストコントローラ３ａ（３ｂ，
３ｃ）に同期信号発生回路３１７を設け、ここで生成さ
れる同期信号を各リモートコントローラへ供給すると共
に、ＣＰＵ１ａ（１ｂ，１ｃ）からの指定により、各ホ
ストコントローラの中から同期信号発生のマスタとなる
ホストコントローラと、このマスタとなるホストコント
ローラが故障時に、代わってマスタとなるスレーブを指
定する。そして、リモートコントローラ５ａ（５ｂ，５
ｃ）にてホストコントローラから送られてくる同期信号
に基づき、外部接続されるセンサの同期スキャンを行な
い、そのデータを要求のあったＣＰＵに取込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特にプラント等の
監視、制御を司る計算機システムに用いて好適な分散型
プロセス入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラント等の監視、制御を行う計算機シ
ステムに用いられる分散型プロセス入出力装置の構成を
図４に示す。

【０００３】分散型プロセス入出力装置は、プラント監
視、制御を行う計算機システムの制御中枢となる１以上
のＣＰＵ４１，４１，４３とバス４４を介して接続さ
れ、これらＣＰＵ４１，４２，４３との間の情報交換及
びＣＰＵ４１，４２，４３からの指令に基づき本装置を
制御するホストコントローラ４５，４６，４７、各ホス
トコントローラ４５，４６，４７に対して分散配置さ
れ、それぞれ光伝送路５１，５２，５３を介して各ホス
トコントローラ４５，４６，４７との間で情報の受け渡
し、及び外部接続されるセンサ５４，５５，５６とのイ
ンタフェースを司る入出力ボード５７，５８，５９を制
御するリモートコントローラ４８，４９，５０から成
り、ＣＰＵ４１，４２，４３からの指令に基づきセンサ
５４，５５，５６との情報の受け渡しを行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の分散型
プロセス入出力装置は、分散配置されたそれぞれのセン
サ５４，５５，５６毎、非同期にＣＰＵ４１，４２，４
３との間で情報の受け渡しがなされる構成であったた
め、プラント全体としてのデータの同時性を得ることが
できず、また、複数のリモートコントローラ４８，４
９，５０間でリモートコントローラ４８，４９，５０に
接続された入出力ボード５７，５８，５９の同期スキャ
ンができなかった。従って、各センサの時系列変化、あ
るいは各センサ間の相関等詳細なデータを得ることがで
きず、プラント全体として木目細かな監視、制御はでき
なかった。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、各ホストコントローラに同期信号発生回路を設け
てＣＰＵからの指令によりリモートコントローラに対し
てその同期信号を伝送し、この同期信号に基づいて同期
スキャンを行うことにより、データの同時性を得る分散
型プロセス入出力装置を提供することを目的とする。ま
た、マスタとなるホストコントローラが故障時、スレー
ブとなるホストコントローラがマスタとなるホストコン
トローラの代わりにリモートコントローラに対してその
同期信号を供給することにより信頼性の向上もはかった
分散型プロセス入出力装置を提供することも目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の分散型入出力装
置は、少なくとも１個のＣＰＵと、ＣＰＵとは第1 の伝
送路を介して接続される複数のホストコントローラと、
このホストコントローラのそれぞれに対応して設けら
れ、対応するホストコントローラとの間の情報交換、及
び外部接続されるセンサとのインタフェースを司る入出
力ボードを制御するリモートコントローラが第2 の光伝
送路を介して接続され、上記ＣＰＵからの指令に基づい
てセンサとの情報の受け渡しを行う計算機システムにお
いて、上記複数のホストコントローラのうち、マスタと
なるホストコントローラは、センサからのデータを同期
入力するために、内蔵する同期信号発生回路により自身
で同期信号を生成し、通常データと光合成し、第２の光
伝送路を介して各リモートコントローラに送り、各リモ
ートコントローラは、その信号から光分配して同期信号
を抽出し、内蔵する同期スキャン発生回路にて同期スキ
ャンタイミングを生成し、第２の光伝送路を介し外部接
続されるセンサのデータを同期入力することを特徴とす
る。また、スレーブとなるホストコントローラは、ホス
トコントローラ間を接続する第３の伝送路を介してマス
タとなるホストコントローラからの同期信号を監視し、
異常検出時、スレーブとなるホストコントローラがマス
タとなるホストコントローラに代わって内蔵する同期信
号発生回路により同期信号を生成し、各リモートコント
ローラへその同期信号を供給することも特徴とする。

【０００７】このことにより、ＣＰＵとホストコントロ
ーラで構成されるプラントシステム全体として同期スキ
ャンを行うことができ、従って、センサの時系列変化、
各センサ間の時間毎の相関等を知ることができ、これを
使って木目細かな監視、制御が可能となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の分散型プロセス入
出力装置の実施形態を示すブロック図である。図におい
て、１ａ，１ｂ，１ｃはプラント等の監視、制御を司る
ＣＰＵである。２は、ＣＰＵ１ａ，１ｂ，１ｃと後述す
るホストコントローラ３ａ，３ｂ，３ｃ間のデータ伝送
路となるバスである。ホストコントローラ３ａ，３ｂ，
３ｃは、ＣＰＵ１ａ，１ｂ，１ｃとの情報の受け渡し、
及びＣＰＵ１ａ，１ｂ，１ｃの指示に基づき本発明の分
散型入出力装置全体の制御中枢となる。

【０００９】４ａ，４ｂ，４ｃは、各ホストコントロー
ラ３ａ，３ｂ，３ｃと後述するリモートコントローラ５
ａ，５ｂ，５ｃ間のデータ通信用の光伝送路である。リ
モートコントローラ５ａ，５ｂ，５ｃは、分散配置さ
れ、各ホストコントローラ３ａ，３ｂ，３ｃとの情報の
受け渡し、及び入出力ボード６ａ，６ｂ，６ｃを制御す
る。入出力ボード６ａ，６ｂ，６ｃは、リモートコント
ローラ５ａ，５ｂ，５ｃが持つ内部バス９０ａ，９０
ｂ，９０ｃに接続されるそれぞれのセンサ７ａ，７ｂ，
７ｃとのデータ入出力を行う。センサ７ａ，７ｂ，７ｃ
は、ＣＰＵ１ａ，１ｂ，１ｃの被監視・制御対象となっ
ているプラントの監視、制御が行われる各種センサ類か
ら成る。８は各ホストコントローラ３ａ，３ｂ，３ｃ間
の同期信号用伝送路、９ａ，９ｂ，９ｃは上記装置のリ
モート側装置で構成される分散型プロセス入出力装置で
ある。

【００１０】図２にホストコントローラ３ａ（３ｂ，３
ｃ）の内部構成を示す。図中、図１と同一番号の付され
たブロック乃至通信路は図１のそれと同じとする。図に
おいて、３１１は、伝送路２に接続するための通信用イ
ンタフェース回路とこれを制御するコントローラ（通信
Ｉ／Ｏ）、３１２ａは、ホストコントローラ３ａ（３
ｂ，３ｃ）とリモートコントローラ５ａ（５ｂ，５ｃ）
間のデータ通信用通信インタフェース回路、３１２ｂ
は、各ホストコントローラ３ａ（３ｂ，３ｃ）間で同期
をとるために使用する同期信号等に使用する通信インタ
フェース回路である。また、３１３は、ホストコントロ
ーラ３ａ（３ｂ，３ｃ）の制御中枢となるマイクロコン
ピュータ（ＭＰＵ）、３１４は、ＭＰＵ３１３のファー
ムウェアが格納されるＲＯＭ、３１５は、ＭＰＵ３１３
がそのファームウェアを読み出し実行するときに作業用
のメモリとして使用されるＲＡＭ、３１６は、ＣＰＵ
１，２，３及びリモートコントローラ５ａ（５ｂ，５
ｃ）とのデータ受け渡し用に使用される共有メモリ（Ｓ
Ｍ）である。

【００１１】３１７は、各ホストコントローラ３ａ（３
ｂ，３ｃ）わ同期させるための同期信号を生成する同期
信号発生回路である。３１８ａは、通信インタフェース
回路３１２に接続され、送信データである電気信号
（Ｅ）を光信号（Ｏ）に変換するＥ／Ｏ変換器、３１８
ｂは、同期信号発生回路３１７から出力される同期信号
（電気信号）を光信号に変換するＥ／Ｏ変換器、３１９
は、通信インタフェース回路３１２に接続され、光信号
から電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器、３２０は、通信
インタフェース回路３１２の送信データをＥ／Ｏ変換器
１８ａで変換した光信号と同期信号発生回路３１７の出
力データである同期信号をＥ／Ｏ変換器３１８ｂで変換
した光信号を光合成する光合成器である。

【００１２】図３にリモートコントローラ５ａ（５ｂ，
５ｃ）の内部構成を示す。図中、図１と同一番号の付さ
れたブロック乃至通信路は図１のそれと同じとする。図
において、５３１は、ホストコントローラ３ａ（３ｂ，
３ｃ）とリモートコントローラ５ａ（５ｂ，５ｃ）間の
データ通信用通信スンタフェース回路、５３２は、内部
バス９０ａ（９０ｂ，９０ｃ）とのインタフェースを司
るバスインタフェース回路、５３３はリモートコントロ
ーラ５ａ（５ｂ，５ｃ）の制御中枢となるマイクロコン
ピュータ（ＭＰＵ）、５３４は、ＭＰＵ５３３のファー
ムウェアが格納されるＲＯＭ、５３５は、ＭＰＵ５３３
がそのファームウェアを読み出し実行するときに作業用
のメモリとして使用されるＲＡＭ、５３６は、ＣＰＵ
１，２，３及びリモートコントローラ５ａ（５ｂ，５
ｃ）とのデータ受け渡し用に使用される共有メモリ（Ｓ
Ｍ）である。

【００１３】５３７は、リモートコントローラ５ａ（５
ｂ，５ｃ）の制御情報（動作モード、転送周期、入出力
範囲等）を保持するＥＥＰＲＯＭ、５３８は、ホストコ
ントローラ３ａ（３ｂ，３ｃ）から光伝送路４ａ（４
ｂ，４ｃ）を通して送られてくる光信号を送信データと
出力信号である同期信号の光信号に分配する分配器、５
１８は、通信インタフェース回路５３１に接続され、リ
モートコントローラ５ａ（５ｂ，５ｃ）からホストコン
トローラ３ａ（３ｂ，３ｃ）へ送る送信データである電
気信号（Ｅ）を光信号（Ｏ）に変換するＥ／Ｏ変換器、
５１９ａは、分配器５３８から送られてくる送信データ
の光信号を電気信号に変換するＥ／Ｏ変換器、５１９ｂ
は、出力信号である同期信号を電気信号に変換するＥ／
Ｏ変換器、５３９は、Ｅ／Ｏ変換器５１９ｂから送られ
てくる出力信号である同期信号を使用して同期スキャン
を行う同期スキャン発生回路である。

【００１４】以下、図１乃至図３を使用して本発明実施
形態の動作について説明を行う。まず、ＣＰＵ１ａは、
ホストコントローラ３ａ（３ｂ，３ｃ）に対して被監視
・制御対象であるセンサ７ａ（７ｂ，７ｃ）からデータ
を取り込む場合、最初にホストコントローラ３ａ（３
ｂ，３ｃ）に対して、マスタ、スレーブの別、動作モー
ド、デ゛―タ取り込みの対象となる入力範囲を指定し、
それらホストコントローラ３ａ（３ｂ，３ｃ）を起動す
る。

【００１５】ホストコントローラ３ａ（３ｂ，３ｃ）
は、指定された内容をＭＰＵ３１３で解析し、ホストコ
ントローラ３ａ（３ｂ，３ｃ）の動作モードを決定す
る。マスタとして指定されたホストコントローラ３ａ
は、通信インタフェース回路３１２ｂ、伝送路８を経由
して各ホストコントローラ３ｂ，３ｃに対して同期信号
を送信する。また、それぞれ対応するリモートコントロ
ーラ５ａ（５ｂ，５ｃ）に対して通信インタフェース回
路３１２ａ、Ｅ／Ｏ変換器３１８ａ、光合成器３２０、
光伝送路４ａ（４ｂ，４ｃ）を経由し、リモートコント
ローラ５ａ（５ｂ，５ｃ）の制御情報（動作モード、転
送周期、入力範囲等）を送信すると共に、内蔵する同期
信号発生回路３１７にてリモートコントローラ５ａ（５
ｂ，５ｃ）に対する同期信号を生成し、Ｅ／Ｏ変換器３
１８ｂ、光合成器３２０、光伝送路４ａ（４ｂ，４ｃ）
を経由してその同期信号を送信する。

【００１６】続いてリモートコントローーラ５ａ（５ｂ
ｂ，５ｃ）は、上述した制御情報を内蔵するＭＰＵ５３
３で解析し、動作モードを決定すると共に、ホストコン
トローラ３ａ（３ｂ，３ｃ）から送られてきた出力信号
である同期信号から同期スキャン発生回路５３９で同期
スキャンタイミングを生成する。ここで生成される同期
スキャンタイミングと動作モードに従って入出力ボード
６ａ（６ｂ，６ｃ）を制御し、指定周期毎に指定範囲の
センサ７ａ（７ｂ，７ｃ）のデータを取り込み、処理の
後、そのデータを指定周期毎にホストコントローラ３ａ
（３ｂ，３ｃ）へ送信する。

【００１７】ホストコントローラ３ａ（３ｂ，３ｃ）
は、リモートコントローラ５ａ（５ｂ，５ｃ）から送ら
れてきたデータを受信し、動作モードに従ってデータを
処理の後、指定周期毎にＣＰＵ１ａ（１ｂ，１ｃ）へ送
信する。ＣＰＵ１ａ（１ｂ，１ｃ）は、ホストコントロ
ーラ３ａ（３ｂ，３ｃ）から送られてきたデータを指定
されたメモリ領域に指定周期毎に書き込みを行う。この
データを使用することにより、目的とするセンサ７ａ
（７ｂ，７ｃ）の時系列変化、及び各センサ間の時間毎
の相関を知ることができる。

【００１８】尚、ここでスレーブとして指定されたホス
トコントローラ３ｂ（３ｃ）は、マスタとなるホストコ
ントローラ３ａからの同期信号を伝送路８を介して監視
し、一定時間内に到達しなければ故障と判断し、マスタ
ホストコントローラ３ａの代わりに内蔵する同期信号発
生回路３１７で同期信号を発生し、伝送路８を介してそ
の同期信号を送信する。

【００１９】

【発明の効果】以上説明のように本発明は、各ホストコ
ントローラに同期信号発生回路を設けてＣＰＵからの指
令によりリモートコントローラに対してその同期信号を
伝送し、この同期信号に基づいて同期スキャンを行うこ
とにより、データの同時性を得ることができ、また、マ
スタとなるホストコントローラが故障時、スレーブとな
るホストコントローラがマスタとなるホストコントロー
ラの代わりにリモートコントローラに対してその同期信
号を供給することにより信頼性の向上もをはかれるもの
であり、更に以下に列挙する派生効果も得られる。

【００２０】(1) ホストコントローラとリモートコント
ローラ間に新たに同期信号用光ファイバを設ける必要が
ない。

【００２１】(2) プラントの制御システムとしてシステ
ム構築後のリプレースが容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すブロック図、

【図２】図１に示すホストコントローラの内部構成を示
すブロック図、

【図３】図１に示すリモートコントローラの内部構成を
示すブロック図、

【図４】従来の分散型プロセス入出力装置の構成を示す
ブロック図、

【符号の説明】

１ａ（１ｂ，１ｃ）…ＣＰＵ、２…伝送路、３ａ（３
ｂ，３ｃ）…ホストコントローラ、４ａ（４ｂ，４ｃ）
…光伝送路、５ａ（５ｂ，５ｃ）…リモートコントロー
ラ、６ａ（６ｂ，６ｃ）…入出力ボード、７ａ（７ｂ，
７ｃ）…センサ、８…同期信号伝送路、９ａ（９ｂ，９
ｃ）…分散型プロセス入出力装置、３１７…同期信号発
生回路、３１８ａ（３１８ｂ、５１８）…Ｅ／Ｏ変換
器、３１９（５１９ａ，５１９ｂ）…Ｏ／Ｅ変換器、５
３８…光分配器、５３９…同期スキャン発生回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１個のＣＰＵと、ＣＰＵとは
   第１の伝送路を介して接続される複数のホストコントロ
   ーラと、このホストコントローラのそれぞれに対応して
   設けられ、対応するホストコントローラとの間の情報交
   換、及び外部接続されるセンサとのインタフェースを司
   る入出力ボードを制御するリモートコントローラが第２
   の光伝送路を介して接続され、上記ＣＰＵからの指令に
   基づいてセンサとの情報の受け渡しを行う計算機システ
   ムにおいて、上記複数のホストコントローラのうち、マ
   スタとなるホストコントローラは、センサからのデータ
   を同期入力するために、内蔵する同期信号発生回路によ
   り自身で同期信号を生成し、通常データと光合成し、第
   ２の光伝送路を介して各リモートコントローラに送り、
   各リモートコントローラは、その信号から光分配して同
   期信号を抽出し、内蔵する同期スキャン発生回路にて同
   期スキャンタイミングを生成し、第２の光伝送路を介し
   外部接続されるセンサのデータを同期入力することを特
   徴とする分散型プロセス入出力装置。
2. 【請求項２】 スレーブとなるホストコントローラは、
   ホストコントローラ間を接続する第３の伝送路を介して
   マスタとなるホストコントローラからの同期信号を監視
   し、異常検出時、スレーブとなるホストコントローラが
   マスタとなるホストコントローラに代わって内蔵する同
   期信号発生回路により同期信号を生成し、各リモートコ
   ントローラへその同期信号を供給することを特徴とする
   請求項１記載の分散型プロセス入出力装置。