JP7496756B2 - 制御システム及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、プラント、ＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）などの分野において、コントローラを用いて制御を行う制御システム及びその制御方法に関する。

鉄鋼、上下水処理、工場、発電プラント等の社会インフラシステムにおいては、制御演算処理を実行するコントローラを多数配置して制御システムを構成することで、制御システムの自動化と効率化を図っている。

こうした制御システムにおいて、コントローラは、フィールドに配置したセンサなどの機器から流量、温度、圧力、張力、回転速度などの状態量を取得し、コントローラ内に有する演算処理装置で所望の演算を行い、制御指令を制御データ（信号）としてフィールドに配置されたアクチュエータなどの操作機器へ出力する処理を繰り返すことでリアルタイムに制御を行う。

また、大規模なプラントなどの制御システムでは、複数のコントローラが共通のネットワークを介して接続され分散制御システムを構成する。このような分散制御システムの場合、広大なフィールドに設置された複数のセンサ値を１カ所のコントローラで集約して演算したり、演算するコントローラと制御指令を出力するコントローラなどの処理を分担させたりすることで、効率良い処理を行う。

制御システムは社会インフラシステムの動作の中核を担っており、その運用には非常に高い安全性や信頼性が要求される。このように処理を分散させている制御システムでは、システムの一部で故障や障害が発生しても、システム全体への波及を防ぐ仕組みが必要となる。

こうした本技術分野の背景技術として、特許文献１がある。この特許文献１には、１：Ｎのバックアップ方式の制御システムにおいて、異常発生時におけるバックアップ切替時間を短縮して、制御の良好な継続性を確保することが記載されている。

また別の背景技術として、特許文献２がある。この特許文献２には、複数の運用系ノードに対して一つの予備系ノードが設けられ、通常運用時、運用系ノードは別の運用系ノード上の共有メモリの予備系メモリ領域を予備系メモリとして利用することによってデータを２重化し、運用系ノードが障害となった際は、保守ノードが運用系ノードへ系切替指示を行い、別の運用系ノードは障害となった運用系ノードに代わって新たな運用系ノードとなり、新たな運用系ノードは障害となった運用系ノードが使用していた別の運用系ノード上の予備系メモリ領域を予備系メモリとして利用し、新たな運用系ノードが運用系メモリ領域を参照の際には、別の運用系ノードの予備系メモリ領域上のデータを運用系メモリ領域へ転送することにより、障害となった運用系ノードが参照していたデータの参照を可能とすることが記載されている。

特開平９－３３０１０６号公報 特開２００７－２７４２５５号公報

ところで、特許文献１における構成は、あるコントローラで故障発生時に故障が発生したコントローラの制御プログラムを、ネットワークを介してバックアップコントローラにダウンロードする必要があるため、アクチュエーション制御など切替のための余裕時間が非常に短いシステムへのバックアップには適用が困難という問題があった。

また特許文献２における構成は、ある運用系ノード上のメモリ領域を予備系ノード上のメモリ領域へ一致化する構成となっているが、一致化していない運用系ノードの故障時に、故障した運用系ノードのデータを優先して転送する記載がなされていないため、切替のための余裕時間が非常に短いシステムへの適用が困難という問題があった。

そこで本発明では、各コントローラが異なる処理を行う分散制御システムにおいて、一部のコントローラで故障が発生した場合でもシステム全体が動作を継続できる、低コストな冗長化を実現する制御システム及びその制御方法を提供する。

以上のことから本発明においては「複数のコントローラと、冗長コントローラが共通ネットワークに接続されている制御システムであって、複数のコントローラは高可用コントローラとその他の通常コントローラに区分されており、冗長コントローラは、高可用コントローラのコンテキストデータを入手してメモリに保持し、前記複数のコントローラのプログラムを不揮発メモリに保持するとともに高可用コントローラのプログラムをメモリに保持しており、演算部は高可用コントローラにおける故障発生時に予めメモリに保持していた高可用コントローラのコンテキストデータとプログラムを用いて高可用コントローラの処理を代替することを特徴とする制御システム。」のように構成したものである。

また本発明においては「複数のコントローラと、冗長コントローラが共通ネットワークに接続されている制御システムであって、複数のコントローラは高可用コントローラとその他の通常コントローラに区分されており、冗長コントローラは、高可用コントローラのコンテキストデータを入手して第１のメモリに保持し、複数のコントローラのプログラムを不揮発メモリに保持するとともに高可用コントローラのプログラムを第１のメモリに保持しており、また冗長コントローラは、コントローラにおける故障発生の情報を、共通ネットワークを介して入手し、故障発生した通常コントローラのプログラムを不揮発メモリから第２のメモリに移すとともに、共通ネットワークを介して故障発生した通常コントローラのコンテキストデータを入手して第２のメモリに保持し、冗長コントローラの演算部は、高可用コントローラの故障の場合に、第１のメモリに保持している高可用コントローラのコンテキストデータとプログラムを用いて高可用コントローラの処理を代替し、通常コントローラの故障の場合に、第２のメモリに保持している通常コントローラのコンテキストデータとプログラムを用いて通常コントローラの処理を代替することを特徴とする制御システム。」のように構成したものである。

また本発明においては「複数のコントローラと、冗長コントローラが共通ネットワークに接続されている制御システムの制御方法であって、複数のコントローラは高可用コントローラとその他の通常コントローラに区分されており、冗長コントローラは、高可用コントローラのコンテキストデータを入手してメモリに保持し、複数のコントローラのプログラムを不揮発メモリに保持するとともに高可用コントローラのプログラムをメモリに保持しており、コントローラにおける故障発生時に予めメモリに保持していた高可用コントローラのコンテキストデータとプログラムを用いて高可用コントローラの処理を代替することを特徴とする制御システムの制御方法。」のように構成したものである。

また本発明においては「複数のコントローラと、冗長コントローラが共通ネットワークに接続されている制御システムの制御方法であって、複数のコントローラは高可用コントローラとその他の通常コントローラに区分されており、冗長コントローラは、高可用コントローラのコンテキストデータを入手してメモリに保持し、複数のコントローラのプログラムを不揮発メモリに保持するとともに高可用コントローラのプログラムをメモリに保持する第１の段階と、高可用コントローラにおける故障発生時に予めメモリに保持していた高可用コントローラのコンテキストデータとプログラムを用いて高可用コントローラの処理を代替する第２の段階と、コントローラにおける故障発生の情報を、共通ネットワークを介して入手し、故障発生した通常コントローラのプログラムを不揮発メモリからメモリに移すとともに、共通ネットワークを介して故障発生した通常コントローラのコンテキストデータを入手してメモリに保持する第３の段階と、メモリに保持している通常コントローラのコンテキストデータとプログラムを用いて通常コントローラの処理を代替する第４の段階と、故障が高可用コントローラか通常コントローラかを判別して第２の段階か第４の段階を区別して移行する第５の段階と、故障からの復旧後に第１の段階に移行せしめる第６の段階を備えることを特徴とする制御システムの制御方法。」のように構成したものである。

また本発明においては「複数のコントローラと、冗長コントローラが共通ネットワークに接続されている制御システムの制御方法であって、複数のコントローラは高可用コントローラとその他の通常コントローラに区分されており、冗長コントローラは、複数のコントローラのプログラムを不揮発メモリに保持するとともに、コントローラにおける故障発生の情報を、共通ネットワークを介して入手し、故障発生した通常コントローラのプログラムを前記不揮発メモリからメモリに移すとともに、共通ネットワークを介して故障発生した通常コントローラのコンテキストデータを入手してメモリに保持し、メモリに保持している通常コントローラのコンテキストデータとプログラムを用いて通常コントローラの処理を代替し、冗長コントローラにより通常コントローラの処理を代替している段階において高可用コントローラにおける故障発生の情報を、共通ネットワークを介して入手したとき、高可用コントローラのコンテキストデータを入手してメモリに保持し、高可用コントローラのプログラムをメモリに保持し、高可用コントローラにおける故障発生時に予めメモリに保持していた高可用コントローラのコンテキストデータとプログラムを用いて高可用コントローラの処理を縮退実行することを特徴とする制御システムの制御方法。」のように構成したものである。

本発明によれば、故障が発生してもシステムを一時的に停止させることが困難な制御システムにおいて、高い可用性を低コストに実現することができる。

なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、下記の実施例の説明により明らかにされる。

実施例１に係る制御システムの構成例を説明するブロック図。 実施例１に係る冗長コントローラの構成例を説明するブロック図。 実施例１に係る一致化手段の構成例を説明するブロック図。 実施例１に係る一致化選択手段の構成例を説明するブロック図。 実施例１に係る要件判定テーブルの一例を説明するブロック図。 実施例１に係る制御システムにおける、各コントローラのメモリ内データの一例を示す図。 実施例１に係る制御システムにおける、各コントローラのメモリ内データの一例を示す図。 実施例１に係る制御システムにおいて一致化を行う場合の動作の一例を説明するフローチャート。 実施例２に係る制御システムにおけるデータの共有タイミングを説明するタイミングチャートを示す図。 実施例３に係る制御システムが起動しコントローラで故障が発生し、復旧した場合の動作の一例を説明するフローチャート。 実施例３に係る制御システムが起動しコントローラで故障が発生し、復旧する前に更に別のコントローラで故障が発生した場合の動作の一例を説明するフローチャート。 実施例４に係る冗長コントローラの一例を説明するブロック図。 実施例５に係る制御システムを鉄鋼システムに適用した場合の一例を示す図。 実施例６に係る制御システムを水処理システムに適用した場合の一例を示す図。 実施例７に係る制御システムをＦＡシステムに適用した場合の一例を示す図。 実施例８に係る制御システムを発電制御システムに適用した場合の一例を示す図。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。なお、明細書及び図面において、実質的に同一の機能又は構成を有する要素については、同一の符号を付し、説明が重複する場合には、その説明を省略する場合がある。

本発明の実施例１に係る制御システムを図１から図８を用いて説明する。

図１は、実施例１に係る制御システムの構成例を説明するブロック図である。

実施例１に記載の制御システムは、複数のコントローラＣ（ＣＡ，ＣＢ，ＣＣ，ＣＤ）が共通ネットワーク１に接続された構成となっている。このうちコントローラＣＡは、制御対象プラント１００内の各種センサ７における検知信号２０を、フィールドネットワーク２を介して入手する入力用コントローラであり、コントローラＣＢはコントローラＣＡが入手した検知信号２０を、共通ネットワーク１を介して入手しプラント制御のための各種制御演算を実行する制御用コントローラであり、コントローラＣＣはコントローラＣＢにおける演算結果を、共通ネットワーク１を介して入手し制御対象プラント１００内の操作端であるアクチュエータ８に操作信号２２を与える出力用コントローラである。

図１の制御システムの構成例は、これらの複数のコントローラＣＡ，ＣＢ，ＣＣを、入力処理、演算処理、出力処理の各機能の処理に割り当て、機能分散した分散制御システムとしたものであるが、本発明は複数のコントローラによる分散制御であれば、分散手法はどのような観点で行われたものであってもよい。

図１において、コントローラＣＤは複数のコントローラＣＡ，ＣＢ，ＣＣの一部がシステムダウンした場合に、ダウンしたコントローラの機能を遅滞なく代替して実行する冗長コントローラである。冗長コントローラＣＤは、分散されている全てのコントローラＣＡ，ＣＢ，ＣＣの機能を代替できる完全二重化構成のものであることが望ましいが、低コスト化の観点からは最小１台の機能を代替できるものとしたい。

このことから本発明においては、予め設定した特定のコントローラである出力用コントローラＣＣを高可用コントローラと位置づけ、高可用コントローラに対しては故障発生前からプログラムやコンテキストデータの一致化を行う事前対策を行うことにより故障発生時に遅滞なく代替を可能とし、そのうえで切り替えの緊急性が低い他のコントローラ（以下通常コントローラという）に対しては故障発生後に代替処理を実行することにしている。なお以降の説明では、故障発生前から高可用コントローラの特にコンテキストデータを冗長コントローラＣＤに送信し、与えておくことを、単に「一致化」ということがある。

コントローラＣ（ＣＡ、ＣＢ、ＣＣ、ＣＤ）は、演算部ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、メモリＭを内蔵している。各演算部ＣＰＵは、ＣＰＵＡ，ＣＰＵＢ，ＣＰＵＣ、ＣＰＵＤであり、各メモリＭはＭＡ，ＭＢ，ＭＣ、ＭＤである。メモリＭのうちＭＡ，ＭＢ，ＭＣは、各コントローラＣＡ、ＣＢ、ＣＣで動作するプログラムＰ（ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ）と、各コントローラＣＡ、ＣＢ、ＣＣの動作状態を示すコンテキストＣＴＸ（ＣＴＸＡ，ＣＴＸＢ，ＣＴＸＣ）と、共有ネットワーク１を介して各コントローラＣＡ、ＣＢ、ＣＣ間で共有する共有データＤをそれぞれ保持する領域を持っている。なおコンテキストとは、同じコード記述やプログラム上の要素が、その置かれているプログラム内での位置や、実行される際の内部状態などによって異なる振る舞いをしたり、異なる制約を受けたりすることを指している。

これらに対し冗長化の処理を行う冗長コントローラＣＤは、演算部ＣＰＵＤ、メモリＭＤ以外に、さらに一致化選択手段６１、一致化手段６２、不揮発メモリ６３を内蔵する。この例では、冗長コントローラＣＤ内のメモリＭＤは、コントローラＣＣで動作するプログラムＰＣと、コントローラＣＣの状態を示すコンテキストＣＴＸＣと、共有ネットワーク１を介して各コントローラＣＡ、ＣＢ、ＣＣ間で共有する共有データＤをそれぞれ保持できる領域を持っている。

そのうえで図１の制御システムの例では、フィールドネットワーク２に接続されたセンサ７のセンサ入力２０はコントローラＣＡへ入力されるとともに、センサ入力２１として冗長コントローラＣＤへも入力される。またアクチュエータ８は、コントローラＣＣからのアクチュエータ出力２２により操作されるとともに、冗長コントローラＣＤからのアクチュエータ出力２３により制御される。

図１の制御システムでは、コントローラＣＡはセンサ７からの入力を受けて共通ネットワーク１を介して他のコントローラＣＢ、ＣＣとデータ共有し、コントローラＣＢは共有された入力データから制御データを演算し、コントローラＣＣは共有された制御データをアクチュエータ８に出力する処理を行う。

ここで、アクチュエータ８は制御システムからの制御指令を受けて機器を直接制御するものであり、それ故にコントローラＣＣは故障が発生した場合でも高い安全性や信頼性が求められる。ここではこのようなコントローラを高可用コントローラと呼称する。一方、高可用コントローラＣＣではないコントローラＣＢ、ＣＣを通常コントローラと呼称する。ここで、コントローラＣＣのコンテキストＣＴＸＣを冗長コントローラＣＤのメモリＭＤに格納する伝達手段として、図１では専用回線２７を設ける構成としているが、これは共通ネットワーク１を経由して入手するものであってもよい。

図２は、実施例１に係る冗長コントローラＣＤ内の構成例を説明するブロック図である。図２において不揮発メモリ６３は、冗長コントローラＣＤ以外のコントローラＣＡ、ＣＢ、ＣＣのプログラムＰ（ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ）を保持するものであり、ここではコントローラＣＡのプログラムＰＡ、コントローラＣＢのプログラムＰＢ、コントローラＣＣのプログラムＰＣが保持されている。

一致化選択手段６１は、共通ネットワーク１を経由して故障したコントローラの情報を受け付ける。ここで、共通ネットワーク１を経由して入手する故障したコントローラの情報とは、故障検出信号９２、切り替え要件９９、コンテキスト９３である。詳細は図４を用いて後述するが、一致化選択手段６１は、不揮発メモリ６３から該当するコントローラのプログラム９５を取り出し、これを冗長プログラム９６としてメモリＭＤにロードする機能を有する。また一致化選択手段６１は、共通ネットワーク１を経由して入手した、故障したコントローラの情報であるコンテキスト９３を冗長コンテキスト９４としてメモリＭＤの共有データＤにロードする機能を有する。

また一方、一致化手段６２は、高可用コントローラとして位置づけたコントローラＣＣの高可用コンテキスト８０を、一致化コンテキスト８４として、冗長コントローラＣＤのメモリＭＤに転送しコピーする処理を行う。この例では高可用コントローラであるコントローラＣＣのコンテキストＣＴＸＣをコピーし、メモリＭＤではコントローラＣＣのプログラムＰＣが保持されて演算部ＣＰＵＤにより処理される。

図３は、実施例１に係る一致化手段６２を説明するブロック図である。高可用コンテキストデータ８０はバッファ７０によって保持され、周期タイミング８２によってマルチプレクサ７４から選択されて一致化コンテキストデータ８４として出力される。この結果、冗長コントローラＣＤのメモリＭＤには、故障発生前の段階において高可用コントローラとして位置づけたコントローラＣＣの高可用コンテキスト８０が、周期タイミング８２の都度、遅滞なく得られていることになる。これにより高可用コントローラＣＣと冗長コントローラＣＤは、故障発生前の段階からコンテキストの一致化が図られていることになる。

図４は、実施例１に係る一致化選択手段６１を説明するブロック図である。切替え判断ロジック９０では、共通ネットワーク１から受信する故障検出信号９２と、共通ネットワーク１から受信する切替え要件９９およびコンテキスト９３を元に、メモリＭＤの共有データＤの領域に冗長コンテキストデータ９４を出力する。この例では、例えば故障検出信号９２により故障発生を検知し、かつ切替え要件９９を用いて要件判定テーブル３０を参照した結果として通常コントローラの故障であることが判明した時、マルチプレクサ７６を介して当該通常コントローラのコンテキスト９３を冗長コンテキストデータ９４としてメモリＭＤの共有データＤの領域に出力する。

なおこのとき、要件判定テーブル３０によって切替え要件９９が一致化の対象外（例えば故障発生前の状態）であると判断された場合、要件判定テーブル３０はマルチプレクサ７６に対してコンテキスト９３の代わりに無効データ９８を選択するよう出力する。これにより故障が発生していない状態では、コンテキスト９３を冗長コンテキスト９４として送信する処理を無効化し、通常コントローラの故障発生時には当該通常コントローラのコンテキスト９３を冗長コンテキスト９４として送信する処理を実行する。

また切替え判断ロジック９０では、切り替え対象となるコントローラのアドレス信号９７を発生し、不揮発メモリ６３からのプログラムデータ９５は、切替え判断ロジック９０からのアドレス信号９７に従いＤＭＡ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｃｃｅｓｓ）ロジック９１によってプログラムデータ９６として出力される。

次に図２の冗長コントローラＣＤについて、時間軸ごとに動作説明を行う。まず、故障発生前の状態では故障したコントローラの情報が共通ネットワーク１を経由して入手されていないので、切替え判断ロジック９０はアドレス信号としてプログラムＰＣのアドレスを指定し、これをメモリＭＤに冗長プログラム９６として保持している。また高可用コントローラＣＣと冗長コントローラＣＤは、故障発生前の段階においてコンテキストの一致化が図られている。

これにより、高可用コントローラＣＣに故障発生した時、冗長コントローラＣＤの演算部ＣＰＵＤは直ちに機能代替を実行して高可用コントローラＣＣの処理を遅滞なく受け継いで実行することができる。

また共通ネットワーク１を経由して入手された故障したコントローラの情報から、故障したのが通常コントローラＣＡ，ＣＢのものであることが判明したとき、図４の切替え判断ロジック９０はアドレス信号として故障した通常コントローラＣＡのアドレス信号９７を指定し、これをメモリＭＤに冗長プログラム９６として保持する。この時、今まで保持していたプログラムＰＣの代わりにプログラムＰＡへ入れ替え処理を実行することになる。またこのとき切替え判断ロジック９０は、故障したコントローラのコンテキストデータ９３を、共通ネットワーク１を経由して冗長コントローラＣＤに入手し、メモリＭＤの共有データＤの領域に冗長コンテキストデータ９６として保有する。

これにより、通常コントローラＣＡに故障発生した時、冗長コントローラＣＤの演算部ＣＰＵＤは、新たに書き換えてメモリＭＤに保持した通常コントローラＣＡのプログラムＰＡと、共通ネットワーク１を経由して冗長コントローラＣＤに入手し、メモリＭＤの共有データＤの領域に保持したコンテキストデータＣＴＸＡが、ともに完備した状態に至り、以降機能代替を実行して通常コントローラＣＡの処理を受け継いで実行することができる。

図５は、実施例１に係る要件判定テーブル３０を説明する一例である。図５に示す要件判定テーブル３０の表では、左の列から順に、Ｎｏ．（Ｄ３１）、コントローラ名Ｄ３２、各コントローラでの処理内容Ｄ３３、各コントローラの制御対象Ｄ３４、各コントローラの切替え許容時間Ｄ３５が示されている。

例えば、Ｎｏ．１はコントローラ名Ｄ３２がコントローラＣＡで、コントローラＣＡの処理内容Ｄ３３がデータ入力で、コントローラＣＡの制御対象Ｄ３４が画像センサで、コントローラＣＡの切替え許容時間Ｄ３５が５．００であることを示している。

同様に、Ｎｏ．２はコントローラ名Ｄ３２がコントローラＣＢで、コントローラＣＢの処理内容Ｄ３３が演算で、コントローラＣＢの切替え許容時間Ｄ３５が０．８５であることを示し、Ｎｏ．３はコントローラ名Ｄ３２がコントローラＣＣで、コントローラＣＣの処理内容Ｄ３３がアクチュエーションで、コントローラＣＣの制御対象Ｄ３４がモータで、コントローラＣＣの切替え許容時間Ｄ３５が０．０１であることを示している。

ここで、コントローラＣＣは、複数のコントローラのうちで故障が発生した場合に切替えを行える許容時間Ｄ３５が最も短いため、例えば、高可用性が要求される高可用コントローラであると見なせる。一方、コントローラＣＡは、コントローラＣＡで故障が発生した場合に切替えを行える許容時間が最も長いため、例えば、高可用性が必要とされない通常コントローラと見なせる。同様にコントローラＣＢも、コントローラＣＡに比べて故障が発生した場合に切替えを行える許容時間が長いため、高可用性が必要とされない通常コントローラと見なすことができる。

図６は、実施例１に係る制御システムにおける、各コントローラのメモリ内データを説明する一例である。コントローラＣＡのメモリＭＡは、メモリ番地の下位から順に、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、ミドルウェア、プログラムＰＡ、コンテキストＣＴＸＡが格納されている。コントローラＣＢのメモリＭＢ、コントローラＣＣのメモリＭＣも同様に、共通のＯＳとミドルウェアに加え、各コントローラのプログラムＰとコンテキストＣＴＸが格納されている。

ここで、冗長コントローラＣＤのメモリＭＤは、共通のＯＳとミドルウェアに加え、コントローラＣＣのプログラムＰＣとコンテキストＣＴＸＣが格納されている。これにより、高可用コントローラであるコントローラＣＣで故障が発生した場合に、即時に冗長コントローラＣＤに制御を切り替えられる状態になっている。

また、メモリＭＤには未使用領域が存在するため、例えばコントローラＣＡが故障した場合に冗長コントローラＣＤが代替する場合には、メモリＭＤの未使用領域にコントローラＣＡのプログラムＰＡをロードして実行できる。なお図示のイメージは故障発生前にコントローラＣＡの故障を想定し、プログラムを予め準備しておくことを記述したものであり、これによりコンテキストＣＴＸＡが確保できれば、直ちに切り替え対応が可能である。

図７は、実施例１に係る制御システムにおける、各コントローラのメモリ内データを説明する別の一例である。図７に示すメモリ内データは、図６で説明したメモリ内データの一例と比較して、コントローラＣＡのプログラムＰＡがプログラムＰＡ－１、ＰＡ－２、ＰＡ－３に、コントローラＣＢのプログラムＰＢがプログラムＰＢ－１、ＰＢ－２、ＰＢ－３に、コントローラＣＣのプログラムＰＣがプログラムＰＣ－１、ＰＣ－２、ＰＣ－３になっており、更に、冗長コントローラＣＤのプログラムＰＣがプログラムＰＣ－１、ＰＣ－２、ＰＣ－３になっている部分が異なっている。

このメモリＭＤには空き領域が存在しないため、例えばコントローラＣＡが故障した場合に冗長コントローラＣＤが代替する場合には、メモリＭＤのプログラムＰＣ－１、ＰＣ－２、ＰＣ－３の領域にコントローラＣＡのプログラムＰＡ－１、ＰＡ－２、ＰＡ－３をそれぞれロードすることで処理を実行できる。

図８は、実施例１に係る制御システムの動作を説明するフローチャートの一例である。このフローでは、最初に処理ステップＳ０１にて、制御システムの動作フローが開始する。また処理ステップＳ０２にて、制御システムが起動する。

次に処理ステップＳ０３では、一致化選択手段６１によりコントローラＣＣの一致化を有効化して専用回線２７により高可用コントローラＣＣと冗長コントローラＣＤのコンテキストデータを一致化するよう設定する。なお、コントローラＣＣを高可用コントローラＣＣとして取り扱うことにより、他のコントローラＣＡ，ＣＢは通常コントローラとして扱うことになる。

処理ステップＳ０４は、冗長コントローラＣＤが冗長化を開始する処理ステップである。処理ステップＳ０５にて、制御システムが一定の制御周期にて周期処理を開始する。ここまでの処理により、制御システムは通常稼働状態に入り、コントローラＣＡ，ＣＢ，ＣＣはそれぞれ入力用、演算用、出力用のコントローラとして機能し始める。

処理ステップＳ０６は、制御システムで故障が発生したか否かを判定する処理ステップである。故障が発生した場合は処理ステップＳ０８に遷移するが、故障が発生していない場合は処理ステップＳ０７に遷移して周期処理を継続する。

処理ステップＳ０８は、制御システムのコントローラで故障が発生した場合に、故障したコントローラが高可用コントローラＣＣであるか通常コントローラＣＡ，ＣＢであるかを判定する処理ステップである。故障したコントローラが高可用コントローラＣＣであった場合は処理ステップＳ０９に遷移するが、故障したコントローラが通常コントローラＣＡ，ＣＢであった場合は処理ステップＳ１１に遷移する。

故障したコントローラが高可用コントローラＣＣであった場合の処理ステップＳ０９では、故障した高可用コントローラＣＣを冗長コントローラＣＤへ切り替える。この状態では図２、図４で述べたように、冗長コントローラＣＤのメモリＭＤは高可用コントローラＣＣのプログラムＰＣとコンテキストＣＴＸＣが一致化されて保持されているため、この切替えは即時に実行される。このときに冗長コントローラＣＤの演算部ＣＰＵＤは、不揮発メモリ６３から一致化選択手段６１を介して入手しメモリＭＤに格納された冗長プログラム９６と、専用回線２７から一致化手段６２を介して入手しメモリＭＤに格納された一致化コンテキストＣＴＸＣを用いた演算を実行し、その処理結果をアクチュエータ出力２３としてアクチュエータ８に与え、これを制御する。

また処理ステップＳ１０にて、冗長コントローラＣＤが高可用コントローラＣＣのＩ／Ｏ制御を実行し、切替え後の処理を行う。これにより冗長コントローラＣＤは、故障した高可用コントローラＣＣが果たしていたプラント１００への出力機能を代替する。

他方、故障したコントローラが通常コントローラＣＡ，ＣＢであった場合の処理ステップＳ１１は、故障した通常コントローラＣＡ，ＣＢを冗長コントローラＣＤへと切り替える処理ステップである。このときに冗長コントローラＣＤは高可用コントローラＣＣと一致化処理を行っているため、冗長化コントローラＣＤの冗長化を解放する処理を行う。

次に処理ステップＳ１２にて、冗長化コントローラＣＤのメモリＭＤは高可用コントローラＣＣのプログラムＰＣとコンテキストＣＴＸＣが一致化されて保持されているため、冗長化コントローラＣＤのメモリＭＤに故障した通常コントローラＣＡ，ＣＢのプログラムＰＡ，ＰＢをロードする。以降冗長化コントローラＣＤの演算部ＣＰＵＤは、不揮発メモリ６３から一致化選択手段６１を介して入手しメモリＭＤに格納された冗長プログラム９６（通常コントローラＣＡ，ＣＢのプログラムＰＡ，ＰＢ）と、共通ネットワーク１から一致化選択手段６１を介して入手しメモリＭＤに共有データＤとして格納された冗長コンテキストデータ（ＣＴＸＡ，ＣＴＸＢ）を用いた演算を実行する。

処理ステップＳ１３では、故障した通常コントローラＣＡ，ＣＢから冗長化コントローラＣＤへのＩ／Ｏ切替えを行い、処理ステップＳ１４にて、通常コントローラＣＡ，ＣＢのプログラムをロードした冗長コントローラＣＤによるＩ／Ｏ制御を行う。これにより切替え後の処理では、冗長コントローラＣＤは処理ステップＳ１２での処理結果をアクチュエータ出力２３としてアクチュエータ８に与え、これを制御することになる。

これらの一連の処理ステップを経て、本実施例に記載の制御システムはコントローラで故障が発生した場合に切替え動作を行う。

上記図８の処理フローによれば、高可用コントローラＣＣでの故障と通常コントローラＣＡ，ＣＢの故障では、特にコンテキストＣＴＸの取り扱いが相違している。高可用コントローラＣＣの故障では専用回線２７から入手し、常時切り替え待機状態とされているに対し、通常コントローラＣＡ，ＣＢの故障では共通ネットワーク１から入手している。これにより前者では高速な切り替え対応が可能であるに対し、処理周期の長い、従って故障時の対応に時間的余裕がある後者ではそこまでの緊急性が必要ではないことから共通ネットワーク１経由であっても十分対応が可能である。なお、プログラムはいずれの場合にも冗長化コントローラＣＤの不揮発メモリ６３に格納したものを使用しており、取り扱い上の大きな差異はない。

本実施例によれば、複数のコントローラを有する制御システムにおいて、可用性向上のためにコントローラの追加台数を大幅に増やすことなく、設備コストや保守コストを大幅に削減することが可能になる。

実施例２に係る制御システムを説明する。図９は、実施例２に係る制御システムにおけるデータの共有タイミングを示すタイミングチャートの一例を示す図である。

図９に示す２つのタイミングチャートは、制御システムが予め定められた制御周期に基づいて処理を行っている状態を示している。

図９の上側のタイミングチャートは、コントローラＣＡ、コントローラＣＢ、コントローラＣＣの各共有データＤ（ＤＡ，ＤＢ，ＤＣ）を制御周期Ｔの先頭において共有していることを示す。この例では、制御周期Ｔの最先位置でコントローラＣＡがデータＴＡを共有してコントローラＣＡのデータ共有時間ＴＡが終了すると、次にコントローラＣＢがデータＤＢを共有し、コントローラＣＢのデータ共有時間ＴＢが終了すると、最後にコントローラＣＣがデータＤＣを共有し、コントローラＣＣのデータ共有時間ＴＣが終了すると、次の制御周期開始時間までコントローラＣのＣＰＵは演算や制御など別の処理を実行することを表している。

図９の下側のタイミングチャートは、コントローラＣＣのコンテキストＣＴＸＣを制御周期Ｔを通して冗長コントローラＣＤと一致化させていることを示す。

図２、図４に示すように一致化選択手段６１により一致化が有効化されている場合、一致化手段６２と専用回線２７により、コンテキストＣＴＸＣの一致化は短時間で終了するため、１回の制御周期Ｔの間に複数回のコンテキスト一致化処理を実行できる。このため１回の制御周期Ｔ内においてコントローラＣＣのコンテキストは最新の動作状態を冗長コントローラＣＤに一致化される。

本実施例によれば、複数のコントローラを有する制御システムにおいて、故障発生時の切替え許容時間が短いコントローラの高可用性を担保することができる。

また更に、通常コントローラが故障した場合、制御周期の最初にデータの共有を行っているため、故障が発生した次の周期では共有済みのデータを用いて通常コントローラの引き継ぎを行い、処理の継続性を担保することができる。

実施例３に係る制御システムを説明する。図１０は、実施例３に係る制御システムにおいて、複数のコントローラで故障が発生し、復旧する場合の動作を説明するフローチャートの一例である。

図１０に示すフローチャートは、図８で説明したフローチャートと比較して、処理ステップＳ０１から処理ステップＳ１４までの動作は同一であり、処理ステップＳ３１から処理ステップＳ３４には高可用コントローラＣＣ側の復旧処理を、処理ステップＳ３５、処理ステップＳ３６には通常コントローラＣＡ，ＣＢ側の復旧処理を記述している。

まず高可用コントローラＣＣ側の復旧処理では、処理ステップＳ３１において、故障した高可用コントローラＣＣが復旧したか否かを判定する。復旧していない場合は処理ステップＳ３２に遷移して周期処理を実行するが、復旧した場合は処理ステップＳ３３に遷移する。

また通常コントローラＣＡ，ＣＢ側の復旧処理では、処理ステップＳ３５において、故障した通常コントローラが復旧したか否かを判定する。復旧していない場合は処理ステップＳ３６に遷移して周期処理を実行するが、復旧した場合は処理ステップＳ３３に遷移する。

いずれの場合であっても、復旧が確認されたときには、処理ステップＳ３３にて、高可用コントローラＣＣと冗長化コントローラＣＤの動作状態の一致化を行う。その後処理ステップＳ３４にて、冗長化コントローラＣＤの冗長化が復旧し、処理ステップＳ０６の周期処理へ遷移する。

これらの一連の処理ステップを経て、本実施例に記載の制御システムはコントローラで故障が発生した場合の切替え動作、及びコントローラの故障が復旧した場合の復旧動作を行う。

図１１は、実施例３に係る制御システムにおいて、コントローラで故障が発生し、復旧する前に更に別のコントローラで故障が発生した場合の動作を説明するフローチャートの一例である。ここでは、通常コントローラＣＡ，ＣＢの故障後に、通常コントローラＣＡ，ＣＢの他方、または高可用コントローラＣＣの故障が発生した進展故障の時の取り扱いについて説明する。

上記進展故障時の処理を示す図１１に示すフローチャートは、図８で説明したフローチャートと比較して、処理ステップＳ０１から処理ステップＳ０５までの動作は同一である。

処理ステップＳ４１は、制御システムの通常コントローラＣＡ，ＣＢで故障が発生したか否かを判定する処理ステップである。通常コントローラＣＡ，ＣＢで故障が発生した場合は処理ステップＳ１１に遷移するが、故障が発生していない場合は処理ステップＳ０７に遷移して周期処理を継続する。

また、図１１に示すフローチャートの処理ステップＳ１１からＳ１４までの動作は、図８で説明したフローチャートと同一であり、通常コントローラＣＡ，ＣＢの機能を冗長コントローラＣＤが代替している。

処理ステップＳ４２は、制御システムにおいて更に別のコントローラで故障が発生した場合に、故障したコントローラが高可用コントローラであるか否かを判定する処理ステップである。高可用コントローラでなければ処理ステップＳ４３へ、高可用コントローラであった場合は処理ステップＳ４５へ遷移する。

進展故障が他の通常コントローラであった場合の処理ステップＳ４３においては、別に故障したコントローラが高可用コントローラではなかった場合に、冗長コントローラが高可用コントローラとの一致化を継続する処理ステップであり、処理ステップＳ４４で周期処理を実行する。

なおこの処理ステップＳ４３の記述では、冗長コントローラＣＤが高可用コントローラＣＣとの一致化を継続することのみを記述しているが、実際には以下の対応も実行している。例えばこの状態は、最初に通常コントローラＣＡが故障しこれを冗長コントローラＣＤが代替している状態で、さらに次に通常コントローラＣＢが故障したというものである。このとき、冗長コントローラＣＤとしては、余力があるのであれば通常コントローラＣＢの機能も含めて代替する、余力がないのであればいずれかの通常コントローラの機能のみを代替する、あるいは機能縮退した状態で通常コントローラＣＡ，ＣＢの機能の一部を実行する、のいずれかの対応を行っているが、低コストの観点からはいずれかの通常コントローラの機能のみを代替することが有用である。いずれにせよ、その場合であっても高可用コントローラＣＣとの間では、プログラムとコンテキストの一致化を継続しているということである。

進展故障が高可用コントローラＣＣであった場合の処理ステップＳ４５においては、故障した高可用コントローラＣＣを冗長コントローラＣＤへ切り替える処理ステップである。冗長コントローラＣＤのメモリＭＤは高可用コントローラＣＣのプログラムＰＣとコンテキストＣＴＸＣが一致化されて保持されているため、この切替えは即時に実行される。その後は処理ステップＳ４６にて、冗長コントローラが高可用コントローラのＩ／Ｏ制御を実行し、切替え後の処理を行う。

処理ステップＳ４７にて、コントローラが２つ故障し冗長コントローラが１つのコントローラの代替処理をする状態となったため、制御システム全体の安全処理や縮退処理を実行する動作になる。

これらの一連の処理ステップを経て、本実施例に記載の制御システムは、複数のコントローラで故障が発生した場合における安全処理や縮退処理を行う。

本実施例によれば、各コントローラが異なる処理を行う分散制御システムにおいて、１つの冗長コントローラを設けることで、一部のコントローラで故障が発生した場合でも、システム全体が動作を継続できる、低コストな冗長化を実現する制御システムを提供することができる。

更に、一部のコントローラの制御対象が切替え許容時間の短い場合であっても、冗長コントローラの一致化により即時に切り替えられるとともに、切替え許容時間の長いコントローラの故障においても冗長コントローラが故障したコントローラのプログラムをロードして代替処理することができる。

なお、実施例３では、冗長コントローラであるコントローラＣＤはコントローラＣＣと一致化する例を示したが、別のコントローラと一致化する構成としてもよい。また、共通ネットワーク１にコントローラが３つと冗長コントローラが１つ接続されている例で示したが、それぞれ異なる個数となっても良い。

実施例４に係る制御システムを説明する。図１２は、実施例４に係る制御システムにおける冗長コントローラを説明するブロック図である。

本実施例に記載の冗長コントローラＣＤは、図２で説明した冗長コントローラＣＤのブロック図と比較して、プログラムＰＡとコンテキストＣＴＸＡを格納したメモリＭＤ２を追加し、一致化選択手段６１およびＣＰＵＤと接続した部分が異なっている。また、メモリＭＤ１は高可用コントローラＣＣのプログラムＰＣ及びコンテキストＣＴＸＣを常に格納する。

本実施例によれば、高可用コントローラが故障した場合に切り替えるためのデータを格納するメモリを新たに用意することで、冗長コントローラＣＤは、通常コントローラが故障した状態で新たに高可用コントローラが故障した場合の一致化を継続でき、高可用性と低コストを両立した制御システムを提供することができる。

本発明の制御システムを鉄鋼システムに適用した場合を説明する。図１３は、本発明の制御システムを鉄鋼の熱延設備に適用した場合の一例を説明する説明図である。

本実施例に記載の熱延設備においては、共通ネットワーク６００に接続された端末５００がコントローラＣ１００、Ｃ１０１、Ｃ１０２、Ｃ１０４、Ｃ１０５、冗長コントローラＣ１０３、Ｃ１０６の制御を行う。

加熱炉で熱された鋼は熱延設備８００に投入される。温度センサ７００によって得られた加熱炉の温度はフィールドバス６０１を経由してコントローラＣ１００で取得される。コントローラＣ１０１はＰＩ／Ｏ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）７０１を制御し粗圧延機の回転数を調整し、コントローラＣ１０２はＰＩ／Ｏ（７０２）を制御し仕上げ圧延機の回転数や張力を調整する。温度センサ７０３によって得られた冷却設備の温度はコントローラＣ１０４で取得される。コントローラＣ１０５はＰＩ／Ｏ（７０４）を制御し巻取機の回転数や方向を調整する。

ここで、品質の良い鋼板を精製する上で重要となる仕上げ圧延機を制御するコントローラＣ１０２には高い可用性と信頼性が要求される。そのため実施例５に示す鉄鋼システムでは、切替え許容時間が短く高可用コントローラであるコントローラＣ１０２に対し、冗長コントローラＣ１０３を設け、一致化処理を行い、コントローラＣ１０２で故障が発生した場合は即時に冗長コントローラＣ１０３に切替えて処理を継続する。

温度センサ７００を制御するコントローラＣ１００、及びＰＩ／Ｏ（７０１）を制御するコントローラＣ１０１は、ここでは切替え許容時間が長く通常コントローラであるため、コントローラＣ１００またはコントローラＣ１０１の故障時は、冗長コントローラＣ１０３はプログラムをロードして切替え処理を行う。

また、精巧な鋼板を精製する上で重要となる巻取機を制御するコントローラＣ１０５も高可用コントローラであるため、冗長コントローラＣ１０６を設け、一致化処理を行い、コントローラＣ１０５で故障が発生した場合は即時に冗長コントローラＣ１０６に切り替えて処理を継続する。

温度センサ７０３を制御するコントローラＣ１０４は通常コントローラであるため、コントローラＣ１０４の故障時は、冗長コントローラ１０６はプログラムをロードして切替え処理を行う。

本実施例によれば、高い可用性が要求される鉄鋼システムを低コストの冗長度で提供することができる。

本発明の制御システムを水プラントに適用した場合を説明する。図１４は、本発明の制御システムを水処理システムに適用した場合の一例を説明する説明図である。

本実施例に記載の水処理システムは、情報ＬＡＮ（６１０）に接続された情報端末５１０、監視装置５１２、ファイルサーバ５１３により、制御ＬＡＮ（６１１）に接続されたコントローラＣ１１０、Ｃ１１１、Ｃ１１３および冗長コントローラＣ１１２の制御を行う。

水質計８１４で得られた水質とカメラ８１５が撮影したフィールド画像データはシーケンサ７１３で収集され、フィールドバス６１３を介してコントローラ１１３で取得される。コントローラＣ１１３はコントローラＣ１１１とデータを共有し、シーケンサ７１２を介してポンプ８１２とブロワ８１３によって送り出す水量を調節する。コントローラＣ１１０は、フィールドバス６１２を介してＰＩ／Ｏ（７１０）とＰＩ／Ｏ（７１１）から高圧盤８１０及び低圧盤８１１をそれぞれ制御する。

ここで、品質の高い水処理を行う上で、ポンプ８１２とブロワ８１３に接続するシーケンサ７１２を制御するコントローラＣ１１１には高い可用性と信頼性が要求される。そのため実施例６に示す水処理システムでは、切替え許容時間が短く高可用コントローラであるコントローラＣ１１１に対し、冗長コントローラＣ１１２を設け、一致化処理を行い、コントローラＣ１１１で故障が発生した場合は即時に冗長コントローラＣ１１２に切替えて処理を継続する。

水質計８１４とカメラ８１５を制御するコントローラＣ１１３、及び高圧盤８１０と低圧盤８１１を制御するコントローラＣ１１０は、ここでは切替え許容時間が長く通常コントローラであるため、コントローラＣ１１３またはコントローラＣ１１０の故障時は、冗長コントローラＣ１１２はプログラムをロードして切替え処理を行う。

本実施例によれば、高い可用性が要求される水処理システムを低コストの冗長度で提供することができる。

本発明の制御システムをＦＡシステムに適用した場合を説明する。図１５は、本発明の制御システムをＦＡシステムに適用した場合の一例を説明する説明図である。

本実施例に記載のＦＡシステムは、情報ＬＡＮ（６２０）に接続されたサーバ５２０と監視端末５２１により、制御ＬＡＮ（６２１）に接続されたコントローラＣ１２０および冗長コントローラＣ１２１の制御を行う。

ベルトコンベア８２５に載せられた製品はカメラ８２１で撮影されて形状データがＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）７２０で処理され、ＰＬＣ（７２１）がピッキングロボット８２２を制御し所定の位置に配置する。ＰＬＣ（７２２）が制御するコンベアモーター８２３によってベルトコンベア８２５が所定の速度で移動し、ＰＬＣ（７２３）が制御する塗装ロボット８２４が製品の表面を塗装する。

このＦＡシステムでは、ベルトコンベア８２５の制御に必要なＰＬＣをコントローラＣ１２０で一括制御しているため、高品質な塗装を行うには、コントローラＣ１２０が高可用かつ高信頼である必要がある。そのため実施例７に示すＦＡシステムでは、切替え許容時間が短く高可用コントローラであるコントローラＣ１２０に対し、冗長コントローラＣ１２１を設け、一致化処理を行い、コントローラＣ１２０で故障が発生した場合は即時に冗長コントローラＣ１２１に切り替えて処理を継続する。

本実施例によれば、制御システム全体として高い可用性が要求されるＦＡシステムを低コストの冗長度で提供することができる。

本発明の制御システムを発電制御システムに適用した場合を説明する。図１６は、本発明の制御システムを発電制御システムに適用した場合の一例を説明する説明図である。

本実施例に記載の発電制御システムは、２重化された情報ネットワーク６３０に接続された監視装置５３０により、２重化された制御ネットワーク６３１に接続された集中コントローラＣ１３０と予備コントローラＣ１３１の制御が行われる。集中コントローラＣ１３０は２重化されており、集中コントローラＣ１３０で故障が検出された場合は２重化された予備コントローラＣ１３１に切り替えて処理を行う。

この発電制御システムでは、スイッチ８３１が押されると電気制御盤８３０を介してコントローラＣ１３２に送信されシステムが起動し、燃焼するボイラ８３５を制御するボイラ制御盤８３４をコントローラＣ１３４により制御し、回転するタービン８３３の回転数をタービン制御盤８３２を介してコントローラＣ１３３が監視し、ネットワークを介して監視装置５３０に伝える形で全体の制御を行う。

ここで、安全に発電をする上で重要となるボイラ制御盤８３４を制御するコントローラＣ１３４には高い可用性と信頼性が要求される。そのため実施例８に示す発電制御システムでは、切替え許容時間が短く高可用コントローラであるコントローラＣ１３４に対し、冗長コントローラ１３５を設け、一致化処理を行い、コントローラＣ１３４で故障が発生した場合は即時に冗長コントローラＣ１３５に切替えて処理を継続する。

スイッチ８３０を制御するコントローラＣ１３２、及びタービン８３２を制御するコントローラＣ１３３は、ここでは切替え許容時間が長く通常コントローラであるため、コントローラＣ１３２またはコントローラＣ１３３の故障時は、冗長コントローラＣ１３５はプログラムをロードして切替え処理を行う。

本実施例によれば、制御システム全体として高い可用性が要求される発電制御システムを低コストの冗長度で提供することができる。

なお、これら実施例に記載する制御システムは、エレベーター制御システム、鉄道制御システム、自動車制御システム、建設機械制御システムなど、種々のシステムに使用することができる。

また、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために、制御システムを詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成要素を有するものに限定されない。また、ある実施例の構成要件の一部を、他の実施例の構成要素の一部に置き換えることが可能である。また、ある実施例の構成要件に他の実施例の構成要件を加えることも可能である。また、各実施例の構成要件の一部について、他の構成要素の一部を、追加、削除、置換をすることも可能である。

１、６００：共通ネットワーク
２：フィールドネットワーク
ＣＰＵ：演算部
７：センサ
８：アクチュエータ
ＣＡ，ＣＢ，ＣＣ，ＣＤ，Ｃ１００、Ｃ１０１、Ｃ１０２、Ｃ１０４、Ｃ１０５、Ｃ１１０、Ｃ１１１、Ｃ１１３、Ｃ１２０、Ｃ１３２、Ｃ１３３、Ｃ１３４：コントローラ
ＣＤ，Ｃ１３、Ｃ１０３、Ｃ１０６、Ｃ１１２、Ｃ１２１、Ｃ１３５：冗長コントローラ
２７：専用回線
３０：要件判定テーブル
ＭＡ，ＭＢ，ＭＣ，ＭＤ：メモリ
６１：一致化選択手段
６２：一致化手段
６３：不揮発メモリ
Ｃ１３０：集中コントローラ
Ｃ１３１：予備コントローラ
５００：端末
５１０：情報端末
５１２、５３０：監視装置
５１３：ファイルサーバ
５２０：サーバ
５２１：監視端末
６０１、６１２、６１３：フィールドバス
６１０、６２０：情報ＬＡＮ
６１１、６２１：制御ＬＡＮ
７００、７０３：温度センサ
７０１、７０２、７０４、７１０、７１１：プログラマブルＩ／Ｏ
７１２、７１３：シーケンサ
７２０、７２１、７２２、７２３：ＰＬＣ

Claims (8)

1. 複数のコントローラと、冗長コントローラが共通ネットワークに接続されている制御システムであって、
   複数のコントローラは高可用コントローラとその他の通常コントローラに区分されており、
   前記冗長コントローラは、前記高可用コントローラの動作状態を示すコンテキストデータを入手してメモリに保持し、前記複数のコントローラのプログラムを不揮発メモリに保持するとともに前記高可用コントローラのプログラムを前記メモリに保持しており、演算部は前記高可用コントローラにおける故障発生時に予め前記メモリに保持していた前記高可用コントローラの動作状態を示すコンテキストデータとプログラムを用いて前記高可用コントローラの処理を代替するとともに、
   前記冗長コントローラは、前記コントローラにおける故障発生の情報を、前記共通ネットワークを介して入手し、故障発生した前記通常コントローラのプログラムを前記不揮発メモリから前記メモリに移すとともに、前記共通ネットワークを介して故障発生した前記通常コントローラの動作状態を示すコンテキストデータを入手してメモリに保持する一致化選択手段を備え、前記演算部は前記メモリに保持している前記通常コントローラの動作状態を示すコンテキストデータとプログラムを用いて前記通常コントローラの処理を代替することを特徴とする制御システム。
2. 請求項１に記載の制御システムであって、
   前記冗長コントローラは、専用回線または前記共通ネットワークを介して前記高可用コントローラの動作状態を示すコンテキストデータを入手することを特徴とする制御システム。
3. 請求項１に記載の制御システムであって、
   前記一致化選択手段は、前記コントローラにおける故障発生前の状態に置いて、前記共通ネットワークを介した前記通常コントローラの動作状態を示すコンテキストデータの入手を無効化していることを特徴とする制御システム。
4. 複数のコントローラと、冗長コントローラが共通ネットワークに接続されている制御システムであって、
   複数のコントローラは高可用コントローラとその他の通常コントローラに区分されており、
   前記冗長コントローラは、前記高可用コントローラの動作状態を示すコンテキストデータを入手して第１のメモリに保持し、前記複数のコントローラのプログラムを不揮発メモリに保持するとともに前記高可用コントローラのプログラムを前記第１のメモリに保持しており、
   また前記冗長コントローラは、コントローラにおける故障発生の情報を、共通ネットワークを介して入手し、故障発生した通常コントローラのプログラムを前記不揮発メモリから第２のメモリに移すとともに、共通ネットワークを介して故障発生した通常コントローラの動作状態を示すコンテキストデータを入手して第２のメモリに保持し、
   前記冗長コントローラの演算部は、高可用コントローラの故障の場合に、前記第１のメモリに保持している高可用コントローラの動作状態を示すコンテキストデータとプログラムを用いて高可用コントローラの処理を代替し、通常コントローラの故障の場合に、前記第２のメモリに保持している通常コントローラの動作状態を示すコンテキストデータとプログラムを用いて通常コントローラの処理を代替することを特徴とする制御システム。
5. 複数のコントローラと、冗長コントローラが共通ネットワークに接続されている制御システムの制御方法であって、
   複数のコントローラは高可用コントローラとその他の通常コントローラに区分されており、
   前記冗長コントローラは、前記高可用コントローラの動作状態を示すコンテキストデータを入手してメモリに保持し、前記複数のコントローラのプログラムを不揮発メモリに保持するとともに前記高可用コントローラのプログラムを前記メモリに保持しており、前記コントローラにおける故障発生時に予め前記メモリに保持していた前記高可用コントローラの動作状態を示すコンテキストデータとプログラムを用いて前記高可用コントローラの処理を代替するとともに、
   前記冗長コントローラは、前記コントローラにおける故障発生の情報を、前記共通ネットワークを介して入手し、故障発生した前記通常コントローラのプログラムを前記不揮発メモリから前記メモリに移すとともに、前記共通ネットワークを介して故障発生した前記通常コントローラの動作状態を示すコンテキストデータを入手してメモリに保持する一致化選択手段を備え、前記メモリに保持している前記通常コントローラの動作状態を示すコンテキストデータとプログラムを用いて前記通常コントローラの処理を代替することを特徴とする制御システムの制御方法。
6. 請求項５に記載の制御システムの制御方法であって、
   前記冗長コントローラは、前記コントローラにおける故障発生の情報を、前記共通ネットワークを介して入手し、故障発生した前記通常コントローラのプログラムを前記不揮発メモリから前記メモリに移すとともに、前記共通ネットワークを介して故障発生した前記通常コントローラの動作状態を示すコンテキストデータを入手してメモリに保持し、前記メモリに保持している前記通常コントローラの動作状態を示すコンテキストデータとプログラムを用いて前記通常コントローラの処理を代替することを特徴とする制御システムの制御方法。
7. 複数のコントローラと、冗長コントローラが共通ネットワークに接続されている制御システムの制御方法であって、
   複数のコントローラは高可用コントローラとその他の通常コントローラに区分されており、
   前記冗長コントローラは、前記高可用コントローラの動作状態を示すコンテキストデータを入手してメモリに保持し、前記複数のコントローラのプログラムを不揮発メモリに保持するとともに前記高可用コントローラのプログラムを前記メモリに保持する第１の段階と、
   前記高可用コントローラにおける故障発生時に予め前記メモリに保持していた前記高可用コントローラの動作状態を示すコンテキストデータとプログラムを用いて前記高可用コントローラの処理を代替する第２の段階と、
   前記コントローラにおける故障発生の情報を、前記共通ネットワークを介して入手し、故障発生した前記通常コントローラのプログラムを前記不揮発メモリから前記メモリに移すとともに、前記共通ネットワークを介して故障発生した前記通常コントローラの動作状態を示すコンテキストデータを入手してメモリに保持する第３の段階と、
   前記メモリに保持している前記通常コントローラの動作状態を示すコンテキストデータとプログラムを用いて前記通常コントローラの処理を代替する第４の段階と、
   故障が高可用コントローラか前記通常コントローラかを判別して前記第２の段階か前記第４の段階を区別して移行する第５の段階と、
   前記故障からの復旧後に前記第１の段階に移行せしめる第６の段階を備えることを特徴とする制御システムの制御方法。
8. 複数のコントローラと、冗長コントローラが共通ネットワークに接続されている制御システムの制御方法であって、
   複数のコントローラは高可用コントローラとその他の通常コントローラに区分されており、
   前記冗長コントローラは、前記複数のコントローラのプログラムを不揮発メモリに保持するとともに、前記コントローラにおける故障発生の情報を、前記共通ネットワークを介して入手し、故障発生した前記通常コントローラのプログラムを前記不揮発メモリからメモリに移すとともに、前記共通ネットワークを介して故障発生した前記通常コントローラの動作状態を示すコンテキストデータを入手してメモリに保持し、前記メモリに保持している前記通常コントローラの動作状態を示すコンテキストデータとプログラムを用いて前記通常コントローラの処理を代替し、
   前記冗長コントローラにより前記通常コントローラの処理を代替している段階において前記高可用コントローラにおける故障発生の情報を、前記共通ネットワークを介して入手したとき、前記高可用コントローラの動作状態を示すコンテキストデータを入手して前記メモリに保持し、前記高可用コントローラのプログラムを前記メモリに保持し、前記高可用コントローラにおける故障発生時に予め前記メモリに保持していた前記高可用コントローラの動作状態を示すコンテキストデータとプログラムを用いて前記高可用コントローラの処理を縮退実行することを特徴とする制御システムの制御方法。

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