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技術 処理装置、代替処理装置、中継装置、処理システム及び処理方法

出願人 横河電機株式会社
発明者 大野毅江間伸明
出願日 2016年4月28日 (4年8ヶ月経過) 出願番号 2016-092043
公開日 2017年11月2日 (3年2ヶ月経過) 公開番号 2017-199322
状態 特許登録済
技術分野 総合的工場管理 制御系の安全装置 小規模ネットワーク(3)ループ,バス以外
主要キーワード 状態確認ステップ 自動操 アクティブ側 対照情報 シングル動作 環境発電 ループテスト プロセス制御処理
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図面 (14)

課題

処理が不安定になることを防止することができる、処理装置代替処理装置、中継装置、処理システム及び処理方法を提供する。

解決手段

処理装置は、処理を提供する処理装置であって、ネットワークを介した通信を行う通信部と、通信部を介して、処理を代替する代替処理装置と共通した第1の識別情報を用いて処理を行う処理部と、通信部を介して、処理が正常であることを報知するハートビート情報を、第2の識別情報を用いて、ハートビート情報を中継する中継装置を中継して代替処理装置に送信するハートビート送信部とを備える。

概要

背景

従来から、化学等の工業プラントガス田油田等の井戸元やその周辺管理制御するプラント水力火力原子力等の発電を管理制御するプラント、太陽光風力等の環境発電を管理制御するプラント、上下水ダム等を管理制御するプラント等のプラントや工場等(以下、これらを総称する場合には「プラント」という)においては、フィールド機器と呼ばれる測定器又は操作器等の現場機器と、これらを制御する制御装置とが通信手段を介して接続された分散制御システム(DCS:Distributed Control System)が構築されており、高度な自動操業が実現されている。

上記のような高度な自動操業を実現するために構築されるプラントのシステム等においては、高い信頼性とリアルタイム性が要求される場合がある。例えば、プロセス制御等のプラントの制御においては、処理結果を処理の入力にフィードバックして使用するフィードバック制御等が多く用いられる。フィードバック制御等においては、処理の中断や処理に用いる処理データの欠損が発生すると、制御の安定性が低下する。

このため、プラントの制御においては、システムの可用性を向上させるため、複数の装置による冗長化構成を取る冗長化システムを用いる場合がある。冗長化システムにおいては、例えば、通常時に使用される常時装置と異常時に使用される代替装置を有する。代替装置は、常時装置が動作しているときには待機状態スタンバイ状態)として制御処理を実行しない。常時装置は、常時装置のリソースが正常に稼働していることを報知するためのハートビート信号を所定の時間間隔で出力する。代替装置は、常時装置のハートビート信号を監視して、ハートビート信号に異常を検出したときに、待機状態から活性状態アクティブ状態)に切替り、常時装置の異常となったリソースを代替して制御処理を実行する(例えば、特許文献1又は特許文献2を参照)。

概要

処理が不安定になることを防止することができる、処理装置代替処理装置、中継装置、処理システム及び処理方法を提供する。処理装置は、処理を提供する処理装置であって、ネットワークを介した通信を行う通信部と、通信部を介して、処理を代替する代替処理装置と共通した第1の識別情報を用いて処理を行う処理部と、通信部を介して、処理が正常であることを報知するハートビート情報を、第2の識別情報を用いて、ハートビート情報を中継する中継装置を中継して代替処理装置に送信するハートビート送信部とを備える。

目的

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、処理が不安定になることを防止することができる、処理装置、代替処理装置、中継装置、処理システム及び処理方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

プラントにおけるプロセス制御システムを構成する、処理を提供する処理装置であって、ネットワークを介した通信を行う通信部と、前記通信部を介して、前記処理を代替する代替処理装置と共通した第1の識別情報を用いて前記処理を行う処理部と、前記通信部を介して、前記処理が正常であることを報知するハートビート情報を、第2の識別情報を用いて、前記ハートビート情報を中継する中継装置を中継して前記代替処理装置に送信するハートビート送信部とを備える、処理装置。

請求項2

前記ハートビート送信部は、ハートビート情報を複数の中継装置を中継して前記代替処理装置に送信する、請求項1に記載の処理装置。

請求項3

他の処理装置が送信する前記ハートビート情報を、第2の識別情報を用いて受信するハートビート情報受信部と、受信した前記ハートビート情報に基づき中継情報を生成する情報生成部と、生成した中継情報を前記他の処理装置を代替する代替処理装置に送信する中継情報送信部とをさらに備える、請求項1又は2に記載の処理装置。

請求項4

プラントにおけるプロセス制御システムを構成する、処理を提供する処理装置を代替する代替処理装置であって、ネットワークを介した通信を行う通信部と、待機状態活性状態遷移して、前記活性状態のときに、前記通信部を介して、前記処理装置と共通した第1の識別情報を用いて処理を行う処理部と、前記処理装置における処理が正常であることを報知するハートビート情報を、前記ハートビート情報を中継する中継装置から受信するハートビート情報受信部と、受信した前記ハートビート情報に基づき前記処理装置における処理が正常であることを確認する状態確認部と、前記処理装置における処理が正常であることが確認できないときに、前記処理部を前記待機状態から前記活性状態に遷移させる切替部とを備える、代替処理装置。

請求項5

前記ハートビート情報受信部は、複数の前記処理装置の前記ハートビート情報を受信し、前記状態確認部は、受信した前記ハートビート情報の中から、共通した第1の識別情報を用いる処理装置における処理が正常であることを確認する、請求項4に記載の代替処理装置。

請求項6

前記ハートビート情報受信部は、複数の前記中継装置から前記ハートビート情報を受信する、請求項4又は5に記載の代替処理装置。

請求項7

他の処理装置が送信する前記ハートビート情報を、第2の識別情報を用いて受信するハートビート情報受信部と、受信した前記ハートビート情報に基づき中継情報を生成する情報生成部と、生成した中継情報を前記他の処理装置を代替する代替処理装置に送信する中継情報送信部とをさらに備える、請求項4から6のいずれか一項に記載の代替処理装置。

請求項8

処理を提供する処理装置及び前記処理装置に代替して処理を提供する代替処理装置と、ネットワークを介して通信する通信部と、前記処理装置における処理が正常であることを報知するハートビート情報を受信するハートビート情報受信部と、受信した前記ハートビート情報に基づき中継情報を生成する情報生成部と、生成した中継情報を前記代替処理装置に送信する中継情報送信部とを備える、プラントにおけるプロセス制御システムを構成する、中継装置。

請求項9

前記ハートビート情報受信部は、複数の前記処理装置の前記ハートビート情報を受信し、情報生成部は、前記複数の処理装置のハートビート情報に基づき中継情報を生成する、請求項8に記載の中継装置。

請求項10

前記ハートビート情報受信部は、前記処理装置の複数の前記ハートビート情報を受信し、情報生成部は、前記複数のハートビート情報に基づき中継情報を生成する、請求項8又は9に記載の中継装置。

請求項11

前記処理装置又は前記代替処理装置が提供する処理を、前記処理装置及び前記代替処理装置で共通する第1の識別情報を用いて利用する処理利用部をさらに備える、請求項8から10のいずれか一項に記載の中継装置。

請求項12

前記処理装置と前記代替処理装置とを対照付けた対照情報を保存する対照情報保存部をさらに備え、前記中継情報送信部は、前記対照情報に基づき対照付けられた前記代替処理装置に前記中継情報を送信する、請求項8から11のいずれか一項に記載の中継装置。

請求項13

プラントにおけるプロセス制御システムを構成する、処理を行う処理システムであって、通信部を介して、前記処理を代替する代替処理と共通した第1の識別情報を用いて前記処理を行う処理部と、前記通信部を介して、前記処理が正常であることを報知するハートビート情報を、第2の識別情報を用いて、前記ハートビート情報を送信するハートビート送信部と、送信された前記ハートビート情報に基づき中継情報を生成する情報生成部と、生成された前記中継情報に基づきに前記処理が正常であることを確認する状態確認部と、前記処理が正常であることが確認できないときに、待機状態から活性状態に遷移して、前記代替処理をする代替処理部とを備える、処理システム。

請求項14

プラントのプロセス制御システムにおける、処理を行う処理方法であって、通信部を介して、前記処理を代替する代替処理と共通した第1の識別情報を用いて前記処理を行う処理ステップと、前記通信部を介して、前記処理が正常であることを報知するハートビート情報を、第2の識別情報を用いて、前記ハートビート情報を送信するハートビート送信ステップと、送信された前記ハートビート情報に基づき中継情報を生成する情報生成ステップと、生成された前記中継情報に基づきに前記処理が正常であることを確認する状態確認ステップと、前記処理が正常であることが確認できないときに、待機状態から活性状態に遷移して、前記代替処理をする代替処理ステップとを含む、処理方法。

技術分野

0001

本発明は、処理装置代替処理装置、中継装置、処理システム及び処理方法に関する。

背景技術

0002

従来から、化学等の工業プラントガス田油田等の井戸元やその周辺管理制御するプラント水力火力原子力等の発電を管理制御するプラント、太陽光風力等の環境発電を管理制御するプラント、上下水ダム等を管理制御するプラント等のプラントや工場等(以下、これらを総称する場合には「プラント」という)においては、フィールド機器と呼ばれる測定器又は操作器等の現場機器と、これらを制御する制御装置とが通信手段を介して接続された分散制御システム(DCS:Distributed Control System)が構築されており、高度な自動操業が実現されている。

0003

上記のような高度な自動操業を実現するために構築されるプラントのシステム等においては、高い信頼性とリアルタイム性が要求される場合がある。例えば、プロセス制御等のプラントの制御においては、処理結果を処理の入力にフィードバックして使用するフィードバック制御等が多く用いられる。フィードバック制御等においては、処理の中断や処理に用いる処理データの欠損が発生すると、制御の安定性が低下する。

0004

このため、プラントの制御においては、システムの可用性を向上させるため、複数の装置による冗長化構成を取る冗長化システムを用いる場合がある。冗長化システムにおいては、例えば、通常時に使用される常時装置と異常時に使用される代替装置を有する。代替装置は、常時装置が動作しているときには待機状態スタンバイ状態)として制御処理を実行しない。常時装置は、常時装置のリソースが正常に稼働していることを報知するためのハートビート信号を所定の時間間隔で出力する。代替装置は、常時装置のハートビート信号を監視して、ハートビート信号に異常を検出したときに、待機状態から活性状態アクティブ状態)に切替り、常時装置の異常となったリソースを代替して制御処理を実行する(例えば、特許文献1又は特許文献2を参照)。

先行技術

0005

特開2000−218476号公報
国際公開第2015/098589号

発明が解決しようとする課題

0006

しかし、従来のシステムにおいては、ハートビート信号に異常を検出して、処理を常時装置から代替装置に切り替えるのにタイムラグが生じると、処理の中断や処理データの欠損が発生して、処理が不安定になる場合があった。

0007

また、例えば、処理を提供するリソースが正常であっても、ハートビート信号を送受信する配線等に断線等の異常が生じた場合、代替装置はハートビート信号の異常を検出して、待機状態から活性状態に切替り、処理の重複によるデータ不整合が生じる所謂スプリットブレインシンドローム(以下、「SB」と省略する。)が発生し、処理が不安定になる場合があった。

0008

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、処理が不安定になることを防止することができる、処理装置、代替処理装置、中継装置、処理システム及び処理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

0009

(1)上記の課題を解決するため、本発明の処理装置は、プラントにおけるプロセス制御システムを構成する、処理を提供する処理装置であって、ネットワークを介した通信を行う通信部と、前記通信部を介して、前記処理を代替する代替処理装置と共通した第1の識別情報を用いて前記処理を行う処理部と、前記通信部を介して、前記処理が正常であることを報知するハートビート情報を、第2の識別情報を用いて、前記ハートビート情報を中継する中継装置を中継して前記代替処理装置に送信するハートビート送信部とを備える。

0010

(2)また、本発明の処理装置において、前記ハートビート送信部は、ハートビート情報を複数の中継装置を中継して前記代替処理装置に送信する。

0011

(3)また、本発明の処理装置において、他の処理装置が送信する前記ハートビート情報を、第2の識別情報を用いて受信するハートビート情報受信部と、受信した前記ハートビート情報に基づき中継情報を生成する情報生成部と、生成した中継情報を前記他の処理装置を代替する代替処理装置に送信する中継情報送信部と
をさらに備える。

0012

(4)上記の課題を解決するため、本発明の代替処理装置は、プラントにおけるプロセス制御システムを構成する、処理を提供する処理装置を代替する代替処理装置であって、ネットワークを介した通信を行う通信部と、待機状態と活性状態を遷移して、前記活性状態のときに、前記通信部を介して、前記処理装置と共通した第1の識別情報を用いて処理を行う処理部と、前記処理装置における処理が正常であることを報知するハートビート情報を、前記ハートビート情報を中継する中継装置から受信するハートビート情報受信部と、受信した前記ハートビート情報に基づき前記処理装置における処理が正常であることを確認する状態確認部と、前記処理装置における処理が正常であることが確認できないときに、前記処理部を前記待機状態から前記活性状態に遷移させる切替部とを備える。

0013

(5)また、本発明の代替処理装置において、前記ハートビート情報受信部は、複数の前記処理装置の前記ハートビート情報を受信し、前記状態確認部は、受信した前記ハートビート情報の中から、共通した第1の識別情報を用いる処理装置における処理が正常であることを確認する。

0014

(6)また、本発明の代替処理装置において、前記ハートビート情報受信部は、複数の前記中継装置から前記ハートビート情報を受信する。

0015

(7)また、本発明の代替処理装置において、他の処理装置が送信する前記ハートビート情報を、第2の識別情報を用いて受信するハートビート情報受信部と、受信した前記ハートビート情報に基づき中継情報を生成する情報生成部と、生成した中継情報を前記他の処理装置を代替する代替処理装置に送信する中継情報送信部とをさらに備える。

0016

(8)上記の課題を解決するため、本発明のプラントにおけるプロセス制御システムを構成する中継装置は、処理を提供する処理装置及び前記処理装置に代替して処理を提供する代替処理装置とネットワークを介して通信する通信部と、前記処理装置における処理が正常であることを報知するハートビート情報を受信するハートビート情報受信部と、受信した前記ハートビート情報に基づき中継情報を生成する情報生成部と、生成した中継情報を前記代替処理装置に送信する中継情報送信部とを備える。

0017

(9)また、本発明の中継装置において、前記ハートビート情報受信部は、複数の前記処理装置の前記ハートビート情報を受信し、情報生成部は、前記複数の処理装置のハートビート情報に基づき中継情報を生成する。

0018

(10)また、本発明の中継装置において、前記ハートビート情報受信部は、前記処理装置の複数の前記ハートビート情報を受信し、情報生成部は、前記複数のハートビート情報に基づき中継情報を生成する。

0019

(11)また、本発明の中継装置において、前記処理装置又は前記代替処理装置が提供する処理を、前記処理装置及び前記代替処理装置で共通する第1の識別情報を用いて利用する処理利用部をさらに備える。

0020

(12)また、本発明の中継装置において、前記処理装置と前記代替処理装置とを対照付けた対照情報を保存する対照情報保存部をさらに備え、前記中継情報送信部は、前記対照情報に基づき対照付けられた前記代替処理装置に前記中継情報を送信する。

0021

(13)上記の課題を解決するため、本発明の処理システムは、プラントにおけるプロセス制御システムを構成する、処理を行う処理システムであって、通信部を介して、前記処理を代替する代替処理と共通した第1の識別情報を用いて前記処理を行う処理部と、前記通信部を介して、前記処理が正常であることを報知するハートビート情報を、第2の識別情報を用いて、前記ハートビート情報を送信するハートビート送信部と、送信された前記ハートビート情報に基づき中継情報を生成する情報生成部と、生成された前記中継情報に基づきに前記処理が正常であることを確認する状態確認部と、前記処理が正常であることが確認できないときに、待機状態から活性状態に遷移して、前記代替処理をする代替処理部とを備える。

0022

(14)上記の課題を解決するため、本発明の処理方法は、プラントのプロセス制御システムにおける、処理を行う処理方法であって、通信部を介して、前記処理を代替する代替処理と共通した第1の識別情報を用いて前記処理を行う処理ステップと、前記通信部を介して、前記処理が正常であることを報知するハートビート情報を、第2の識別情報を用いて、前記ハートビート情報を送信するハートビート送信ステップと、送信された前記ハートビート情報に基づき中継情報を生成する情報生成ステップと、生成された前記中継情報に基づきに前記処理が正常であることを確認する状態確認ステップと、前記処理が正常であることが確認できないときに、待機状態から活性状態に遷移して、前記代替処理をする代替処理ステップとを含む。

発明の効果

0023

本発明によれば、処理が不安定になることを防止することができる、処理装置、代替処理装置、中継装置、処理システム及び処理方法を提供することができる。

図面の簡単な説明

0024

実施形態における処理システムの第1の構成例を示す図である。
実施形態における処理装置が送信するハートビート信号の一例を示す図である。
実施形態における中継装置が送信するハートビートリストの一例を示す図である。
実施形態における処理装置の動作の一例を示すフローチャートである。
実施形態における中継装置の動作の一例を示すフローチャートである。
実施形態における代替処理装置の動作の一例を示すフローチャートである。
実施形態における処理装置のハートビート信号の送信タイミングと中継装置のハートビートリストの送信タイミングの一例を示すタイムチャートである。
実施形態における処理システムの第2の構成例を示す図である。
実施形態における処理装置のハートビート信号の送信動作の一例を示すシーケンス図である。
実施形態における中継装置のハートビートリストの送信動作の一例を示すシーケンス図である。
実施形態における処理システムの第2の構成において処理装置が送信するハートビート信号の一例を示す図である。
実施形態における処理システムの第2の構成において中継装置が送信するハートビートリストの一例を示す図である。
実施形態における処理システムの第2の構成において中継装置が送信するハートビートリストの他の一例を示す図である。

実施例

0025

以下、図面を参照して本発明の一実施形態における処理装置、代替処理装置、中継装置、処理システム及び処理方法について詳細に説明する。

0026

先ず、図1を用いて、処理システムの第1の構成を説明する。図1は、実施形態における処理システムの第1の構成例を示す図である。

0027

図1において、処理システム10は、処理装置11、代替処理装置12、端末装置13を有する。処理装置11、代替処理装置12又は端末装置13(以下、「処理装置等」と省略する場合がある。)は、ネットワークで接続されたプラントにおけるプロセス制御システムを構成する装置である。処理装置等は、例えば、サーバ装置デスクトップ型PC、ノート型PC、タブレット型PC、PDA、又はスマートフォン等の汎用コンピュータである。また、処理装置等は、プラントにおける保全情報を管理する保全情報管理サーバ、DCS制御装置、FA(Factory Automation)コンピュータPLC(Programmable Logic Controller)等のプラントにおけるプロセス制御システムを構成する専用の制御装置であってもよい。また、処理装置等は、フィールド機器又はフィールド機器を保全する保全専用装置であってもよい。フィールド機器とは、例えば、差圧計温度計流量計等の物理量(圧力、温度等)の信号を入力する入力機器、又は調節弁開度等を変更する制御信号を出力する出力機器である。また、保全専用装置は、フィールド機器に対して、例えば、ループテストループ試験)、ゼロ点調整スパン調整等の保全項目を実施させる装置である。

0028

処理装置等は、図示しない、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、表示装置キーボード又はマウス等の入力装置等を有するものとする。以下に説明する、処理装置11、代替処理装置12及び端末装置13の各機能は、RAM等に記憶されたプログラムをCPUが実行することによりそれぞれの装置のおける機能を実現することができる。すなわち、処理装置11、代替処理装置12及び端末装置13の各機能は、ソフトウェアによって実現される機能モジュールである。なお、処理装置11、代替処理装置12又は端末装置13で実行されるそれぞれのプログラムは、プログラムを提供するサーバから提供され、又は記録媒体から提供されてもよい。

0029

処理装置11は、ネットワークで接続される装置に対して、処理を提供する装置(アクティブ側装置)である。処理装置11は、代替処理装置12(スタンバイ側装置)とペアになり冗長化されたシステムを構成する。本実施形態において処理装置が提供する処理とは、ハートビートにおける監視対象サービスでありプラントにおけるプロセス制御システムを構成するコントローラが実施する典型的なプロセス制御処理であってもよい。また、この処理装置が提供する処理とは、ハートビートにおける監視対象のサービスであり、汎用的なサーバ処理としてデーモン系のサービスであっても仮想IPのサービスであってもよい。監視対象のサービスは、OS/アプリ(「アプリケーション」の略。以下同様。)部112(後述)を実行させる動作環境プラットフォーム)、具体的にはハードウェアハイパーバイザ仮想化)のサービスであり、この動作環境(プラットフォーム)に係る処理であり、つまりこの動作環境が動いているかを監視している。このほか、監視対象がOS/アプリそのものの場合もある。例えば、データ処理データ保存データ送信通信サービスWebブラウザに対するWebサービス等、ネットワークを介して提供される処理等が挙げられる。本実施形態において処理装置11が処理を提供する装置を利用装置という。端末装置13は利用装置の一例を示す。処理装置11は、利用装置に対して、ハートビート信号(HB11)を送信する。ハートビート信号は、信号の送信元を示す情報等を含むハートビート情報の一例である。

0030

代替処理装置12は、処理装置11とペアになって冗長化構成を構成する装置である。代替処理装置12は、処理装置11のリソースに異常が発生したときに、処理装置11が提供する処理を代替する。代替処理装置12は、処理装置11が正常に動作しているときには待機状態(スタンバイ状態)になって、処理を提供しない、代替処理装置12は、処理装置11のリソースが異常になったときに待機状態から活性状態(アクティブ状態)になって、処理の提供を開始する。

0031

端末装置13は、ネットワークで接続されたプラントにおけるプロセス制御システムを構成する装置の中で、上記した処理装置11又は代替処理装置12以外の装置である。端末装置13は、例えば、処理装置11が提供する処理を利用する利用装置である。また、端末装置13は、冗長化構成を構成しないシングル構成の処理装置であってもよい。端末装置1は、処理装置11が送信するハートビート信号(HB11)を受信して、ハートビートリスト(HBL13)を生成して代替処理装置12に送信する。ハートビートリストもハートビート信号と同様に、信号の送信元を示す情報等を含むハートビート情報の一例である。すなわち、端末装置13はハートビート情報を中継する中継機能を有する装置であればよい。なお、コントローラとともにプラントにおけるプロセス制御システムを構成する操作監視装置が、端末装置13の機能を有するものであってもよい。

0032

ここで、ハートビートとは、活性状態の処理装置11のリソースの動作状態を監視して、リソースに障害が発生したときに、待機状態の代替処理装置12のリソースを活性状態にして、代替処理装置12が処理を継続するための処理(フェイルオーバ処理)の仕組みである。ハートビートは、処理を継続するためのネットワーク構成及びプログラムによって実現することができる。リソースとは、上述の通り、ハートビートにおける監視対象のサービスである。本実施形態では、処理装置11の処理部として例示するOS(Operating System)/アプリ部112を実行させる動作環境(プラットフォーム)を監視対象とする場合を説明する。ハートビート情報とは、処理装置11のOS/アプリ部112(又はその処理)を実行させる動作環境が正常であることを報知するための情報をいう。ハートビート信号は、ハートビート情報の一例であって、例えば、処理装置11が送信する、OS/アプリ部112を実行させる動作環境(又はOS/アプリ部112の処理)が正常であることを報知するための送信データである。また、ハートビートリストは、中継装置がハートビート情報を中継した情報(以下、「中継情報」と略す。)の一例であって、例えば、ハートビート信号を受信した中継装置がハートビート信号に基づき生成し、代替処理装置12に送信する送信データである。ハートビートリストのもっとも基本的な構成は、例えば、受信したハートビート信号の送信元アドレスのみであっても良い。

0033

処理装置11は、NIC(Network Interface Card)111、OS/アプリ部112及びHB(Heartbeat)送信部113の機能を有する。

0034

NIC111は、ネットワーク19を介した通信を行う通信部の一例である。NIC111は、第1の識別情報として例示するアプリ通信用アドレスと、第2の識別情報として例示するHB通信用アドレスを有する。第1の識別情報は、処理部として例示するOS/アプリ部112との通信を行うための識別情報であり、例えば、IP(Internet Protocol)アドレスポート番号、アプリID(Identification)等を用いることができる。第2の識別情報は、ハートビート送信部として例示するHB送信部113との通信を行うための識別情報であり、例えば、IPアドレス、ポート番号、アプリID等を用いることができる。

0035

本実施形態では、アプリ通信用アドレスとして、IPアドレス(192.168.1.1)を例示している、また、HB通信用アドレスとして、IPアドレス(192.136.0.1)を例示している。アプリ通信用アドレス(192.168.1.1)は、代替処理装置12におけるアプリ通信用アドレス(192.168.1.1)と同じである。すなわち、アプリ通信用アドレスを利用する端末装置13は、処理装置11と代替処理装置12を区別しないでしてOS/アプリ部112が提供する処理を利用することができる。

0036

また、ハートビート通信用アドレス(192.136.0.1)は、処理装置11に割り当てられたIPアドレスであって、他の装置と重複しない。したがって、ハートビート通信用アドレスは処理装置11を識別するための情報として用いることができる。

0037

本実施形態では、第1の識別情報として例示するアプリ通信用アドレスと、第2の識別情報として例示するHB通信用アドレスは、同じNIC111を用いる。したがって、例えば、アプリ通信用アドレスを用いた通信の負荷が大きい場合、HB通信用アドレスを用いたHB通信のIPパケット送受信が失敗する場合がある。例えば、IEEE 802.1pに規定されているプライオリティサービスを利用してHB通信の優先度をアプリ通信の優先度より高くすることにより、アプリ通信の負荷が大きい場合でもHB通信の失敗を低減させることができる。

0038

NIC111は、ネットワーク19上で処理装置11のノードを識別するための、MAC(Media Access Control)アドレス等の固有の識別情報を有する。第1の識別情報と第2の識別情報を同じNIC111に割り振ることにより、第1の識別情報と第2の識別情報のネットワーク19に対する可用性を同等にすることができる。例えば、NIC111に接続されるLANケーブルの抜けや断線、NIC111の故障等に対して、第1の識別情報と第2の識別情報は、同様に使用(稼働)できなくなる。これにより、LANケーブルの断線等により第2の識別情報を利用したハートビート信号が検出できないときには、第1の識別情報を利用した処理の提供もできないことになる。したがって、LANケーブルの断線等によりハートビート信号が検出できないときに第1の識別情報が使用できる状態において生じるSBの発生を防止することが可能となる。

0039

なお、第1の識別情報は、代替処理装置12が提供するアプリ通信用アドレスと共通している。端末装置13は、共通した第1の識別情報を用いることにより、処理システム10の冗長化構成において処理装置11が提供する処理と代替処理装置12が提供する処理を区別することなく利用することが可能となり、端末装置13の可用性を向上させることができる。

0040

OS/アプリ部112は、NIC111を介して、端末装置13に提供する処理を行う処理部の一例である。OS/アプリ部112は、例えば、OS部とアプリ部を有することができる。本実施形態においては、OS部による処理とアプリ部による処理を区別しないで、OS/アプリ部112として一つのリソースとする場合を説明する。本実施形態におけるハートビートは、OS/アプリ部112を実行させる動作環境(プラットフォーム)を監視対象として、OS/アプリ部112を実行させる動作環境(プラットフォーム)に異常が検出された場合に、代替処理装置12のOS/アプリ部122が処理装置11のOS/アプリ部112に代替して処理を継続する。

0041

HB送信部113は、処理装置11のOS/アプリ部112を実行させる動作環境(プラットフォーム)を監視して、異常が検出されない場合、所定の時間間隔でNIC111を介して、第2の識別情報を用いて、ハートビート信号(HB11)を送信する。HB送信部113は、内部にタイマを有する。HB送信部113は、タイマの値が所定の時間を経過したときにHB11を送信する。HB送信部113は、HB11を、中継装置である端末装置13に送信する。端末装置13は送信されたハートビート信号(HB11)に基づくハートビートリスト(HBL13)を代替処理装置12に送信する。すなわち、HB送信部113は、ハートビート情報を中継装置を中継して代替処理装置12に送信する。HB送信部113には、HB11を送信する送信先(端末装置13)が記述された設定ファイルを有し、HB送信部113は、HB11を設定ファイルに基づき端末装置13に送信する。HB送信部113は、例えば、設定ファイルを設定するためのUI(User Interface)を提供してもよい。設定ファイルには、HB11の送信先、冗長化構成等のクラスタの構成、パスフレーズ、監視対象のリソース等の情報を含んでいてもよい。

0042

代替処理装置12は、NIC121、OS/アプリ部122、HB受信部123、HB通信状態確認部124、及び切替部125の機能を有する。

0043

NIC121の構成は、NIC111の構成と同様である。すなわち、NIC121は、NIC111と同様に、第1の識別情報として例示するアプリ通信用アドレス(192.168.1.1)と、第2の識別情報として例示するHB通信用アドレス(192.168.0.2)を有する。第1の識別情報は、OS/アプリ部122との通信を行うための識別情報であり、IPアドレスを例示する。また、第2の識別情報は、HB送信部113との通信を行うための識別情報であり、IPアドレスを用いることができる。

0044

本実施形態では、アプリ通信用アドレスとして、処理装置11におけるアプリ通信用アドレスと同じIPアドレス(192.168.1.1)を例示している、また、HB通信用アドレスとして、IPアドレス(192.136.0.2)を例示している。

0045

OS/アプリ部122は、待機状態と活性状態を遷移する。OS/アプリ部122は、活性状態のときに、NIC121を介して、処理装置11と共通した第1の識別情報を用いて処理を行う処理部の一例である。OS/アプリ部122は、活性状態のときに、NIC121の第1の識別情報であるアプリ通信用アドレス(192.168.1.1)を用いて端末装置13に処理を提供する。一方、OS/アプリ部122は、待機状態のときにはアプリ通信用アドレス(192.168.1.1)を用いた処理の提供をしない。図1に図示するOS/アプリ部122の破線は、OS/アプリ部122が待機状態であることを示している。

0046

OS/アプリ部122は、切替部125からの指示に基づき待機状態から活性状態に遷移させる。OS/アプリ部122が活性状態に遷移することにより、OS/アプリ部112に代替して処理を継続することが可能となる。なお、活性状態から待機状態への遷移は、切替部125からの指示に基づくものであっても、代替処理装置12の再起動に基づくものであってもよい。すなわち、OS/アプリ部122は、起動時に待機状態で起動される。

0047

HB受信部123は、NIC121を介して、第2の識別情報を用いて端末装置13からハートビートリストを受信する。ハートビートリスト(HBL13)は、少なくとも1つのハートビート信号(HB11)に基づき中継装置である端末装置13によって生成される。NIC121が取得するHBL13の詳細は図3を用いて後述する。
HB受信部123は、HBL13を受信して、HB通信状態確認部124に出力する。

0048

HB通信状態確認部124は、HB受信部123が受信したハートビートリスト(HBL13)に基づき、処理装置11における処理が正常であることを所定の時間間隔で確認する。HB通信状態確認部124は、冗長化構成のペアが処理装置11であることを設定した設定ファイルを有する。また、HB通信状態確認部124は、内部にタイマを有する。HB通信状態確認部124は、タイマの値が所定の時間を経過したときに、受信されたHBL13の中にペアとなる処理装置11のハートビート情報が含まれているか否かを判断する。HBL13の中にペアとなる処理装置11のハートビート情報が含まれている場合には、処理装置11における処理が正常であると判断する。一方、HBL13の中にペアとなる処理装置11のハートビート情報が含まれていない場合には、処理装置11における処理が正常ではない(異常である)と判断する。HB通信状態確認部124は、処理装置11における処理が異常であると判断したときには、切替部125に切替指示を出力する。

0049

切替部125は、HB通信状態確認部124から切替指示を受けると、代替処理装置12におけるOS/アプリ部122が処理を継続するための処理を行う。切替部125は、OS/アプリ部112における処理を継続するために、例えば、OS/アプリ部112における処理のトランザクション解析し、フェイルオーバ処理に必要なパラメータの設定等をOS/アプリ部122に対して行なってもよい。切替部125は、待機状態から活性状態に遷移させる指示をOS/アプリ部122に対して出力して処理を継続させる。

0050

端末装置13は、NIC131、OS/アプリ部132、HB受信部133、HB送信部134、及び対照情報保存部135の機能を有する。

0051

NIC131の構成は、NIC111、NIC121の構成と同様である。すなわち、NIC131は、NIC111等と同様に、第1の識別情報として例示するアプリ通信用アドレス(192.168.2.1)と、第2の識別情報として例示するHB通信用アドレス(192.168.0.3)を有する。第1の識別情報は、OS/アプリ部132との通信を行うための識別情報であり、IPアドレスを例示する。また、第2の識別情報は、HB受信部133及びHB送信部134との通信を行うための識別情報であり、IPアドレスを用いることができる。

0052

OS/アプリ部132は、処理装置11のOS/アプリ部112が提供する処理と代替処理装置12のOS/アプリ部122が提供する処理を利用する。OS/アプリ部132は、処理装置11と代替処理装置12で共通する第1の識別情報であるアプリ通信用アドレス(192.168.1.1)を用いることにより、OS/アプリ部112が異常となった場合でも、代替して動作するOS/アプリ部122が提供する処理を継続的に利用することができる。

0053

HB受信部133は、処理装置11における処理が正常であることを報知するHB11を、第2の識別情報を用いて受信するハートビート情報受信部の一例である。HB受信部133は、NIC131を介して、第2の識別情報を用いて処理装置11からHB11を受信する。HB受信部133は、処理装置11からHB11を受信すると、受信したHB11を対照情報保存部135に出力する。

0054

対照情報保存部135は、処理装置11と代替処理装置12が冗長化構成のペアであることを示す対照情報を有している。対照情報保存部135は、HB受信部133が受信したHB11に含まれる送信元である処理装置11を示すハートビート情報が対照情報にあるか否か判断する。対照情報保存部135は、処理装置11を示すハートビート情報が対照情報にある場合、受信したハートビート情報に基づき、ハートビート情報をリスト化したハートビートリスト(HBL13)を生成する。対照情報保存部135は、受信したHB11に基づき中継情報を生成する情報生成部の一例である。一方、対照情報保存部135は、処理装置11を示すハートビート情報が対照情報にない場合、受信したハートビート信号を無視する。

0055

なお、本実施形態においては、中継情報の一例としてハートビート情報をリスト化したハートビートリストを例示するが、中継情報は、リスト形式の情報に限定されず、ハートビート情報を含むものであればよい。中継情報は、例えば、ハートビート信号をそのまま中継するものであってもよい。また、中継情報は、受信されたハートビート情報をパケットデータの所定の位置に記述するものであってもよい。また、中継情報は、処理装置11から受信された最新のハートビート信号に基づくハートビート情報のみを含むむのであってもよい。

0056

HB送信部134は、生成されたHBL13を代替処理装置12に送信する中継情報送信部の一例である。HB送信部134は、内部にタイマを有する。HB送信部134は、タイマの値が所定の時間を経過したときに、対照情報保存部135で生成されたHBL13を読み出して、代替処理装置12に送信する。HB送信部134がHBL13を送信する時間間隔と、HB送信部がHB11を送信する時間間隔は、任意に設定することができる、ハートビート信号の送信タイミングとハートビートリストの送信タイミングについては、図7を用いて後述する。

0057

なお、図1においては、端末装置13はハートビート情報を中継する中継機能を有する装置であればよい旨を説明したが、中継機能を有する装置としては、例えばネットワークで接続されたルータ等のゲートウエイ装置であってもよい。ゲートウエイ装置は異なるネットワーク(セグメント)同士を接続する機器である。端末装置13がゲートウエイ装置である場合、ゲートウエイ装置は、中継するハートビート情報のゲートウエイ装置の経由を制限することができる。ゲートウエイ装置がハートビート情報のゲートウエイ装置の経由を制限する場合、ゲートウエイ装置は、ハートビート情報の中継を同一セグメントの中でのみ行うことができる。例えば、ネットワークに接続される処理装置等の台数が増加した場合、ハートビート情報のパケット数も増加するが、ゲートウエイ装置を経由した他のネットワークのハートビート情報を中継しないようにすることにより、ゲートウエイ装置は、ハートビート情報の送受信を同一セグメント内に限定することができるので、ネットワークの負荷を低減することが可能となる。例えば、プラントにおいて多数の装置がネットワークで接続される場合、ゲートウエイ装置でセグメントを区切ることにより、ハートビート情報のパケット数を適切にすることが可能となる。

0058

ルータ等のゲートウエイ装置がハートビート情報を中継する中継機能を有する場合は、具体的には以下のような動作・構成となる。例えば、処理装置11は、ハートビート情報のパケットにおける、宛先アドレスを代替処理装置12のIPアドレス、送信元アドレスを処理装置11のIPアドレスとして、データ無しユニキャスト通信を当該機能を有するルータ等のゲートウエイ装置に行う。このとき、この処理装置11は、自装置が有するIPルーティングテーブルに基づき、宛先アドレスが代替処理装置12のIPアドレスの場合、指定したルータ(ハートビート情報を中継する中継機能を有するルータ等のゲートウエイ装置)に直接送信する。この処理装置11のIPルーティングテーブルの設定例として、「宛先アドレス:代替処理装置12のIPアドレス」、「送信先のルータ:ハートビート情報を中継させたいルータのIPアドレス」という設定が挙げられる。この処理装置11により指定されたルータ(ハートビート情報を中継する中継機能を有するルータ等のゲートウエイ装置)は、特殊なネットワーク設定は必要ない。このルータは、処理装置11から送られてきたハートビート情報のパケットを受信し、パケットの宛先が代替処理装置12のIPアドレスとなっていることから、ハートビート情報を受信したEthernet(登録商標)等のネットワークでルーティングできる通信相手であると認識し、Ethernetカードを介し代替処理装置12に送信する。つまり、このような処理装置11により指定されたルータ(ハートビート情報を中継する中継機能を有するルータ等のゲートウエイ装置)は、特殊なネットワーク設定は必要なく、既述のハートビート情報の中継機能に則ってハートビート情報を中継することになる。

0059

なお、当該ルータ(ハートビート情報を中継する中継機能を有するルータ等のゲートウエイ装置)を有する構成においては、処理装置のハートビート情報をこのルータを越えて、異なるセグメントの通信相手に届け、当該ハートビート情報を折り返して代替処理装置12に伝えるといったハートビート情報の通信経路は不要であってもよい。このようなハートビート情報の通信経路を想定すれば通信負荷が増大することが懸念されるためである。
また、上述のような動作・構成により、処理装置11により指定されたルータ(ハートビート情報を中継する中継機能を有するルータ等のゲートウエイ装置)が、処理装置11のハートビート情報をルータで折り返して(当該ルータを越えて他のセグメントのルータへ送信・転送せずに)、代替処理装置12に送信すれば、当該ハートビート情報の通信経路を監視するだけでよいため、上述のような通信負荷を高めるという弊害を回避することができる。
そもそも同一セグメント内におけるハートビート情報の通信経路が不通になれば、異なるセグメントの通信相手に届け、当該ハートビート情報を折り返して代替処理装置12に伝えるという構成における通信経路も不通になり得る。このため、当該ルータが異なるセグメントに対しハートビート情報を送信する構成は不要であってもよい。
すなわち、このような構成とすることで、ネットワーク通信負荷が軽減し、システム全体の処理が不安定になることを防止することが可能となる。

0060

また、図1においては、処理装置11、代替処理装置12及び端末装置13の各機能がソフトウェアによって実現される場合を説明した。しかし、処理装置11、代替処理装置12及び端末装置13の各機能が有する上記1つ以上の機能は、ハードウェアによって実現されるものであっても良い。また、処理装置11、代替処理装置12及び端末装置13の各機能が有する上記各機能は、1つの機能を複数の機能に分割して実施してもよい。また、処理装置11、代替処理装置12及び端末装置13が有する上記各機能は、2つ以上の機能を1つの機能に集約して実施してもよい。
以上で、図1を用いた、処理システムの第1の構成の説明を終了する。

0061

次に、図2を用いて、図1で説明した、処理装置11のHB送信部113が端末装置13のHB受信部133に送信するハートビート信号を説明する。図2は、実施形態における処理装置が送信するハートビート信号の一例を示す図である。

0062

図2において、ハートビート信号として図示するHB11は、IPヘッダ部とIPデータ部を有するIPパケットを示している。HB11のIPヘッダ部には、パケットの送信元アドレスと宛先アドレスが含まれる。送信元アドレスには、処理装置11のHB通信用アドレスである、IPアドレス(192.168.0.1)を用いる。また、宛先アドレスには、端末装置13のHB通信用アドレスである、IPアドレス(192.168.0.3)を用いる。本実施形態では、HB11の送信元アドレスをハートビート信号の送信元として利用することにより、IPデータ部にはデータを入力する必要がなくなり、パケット送受信負荷を軽減することができる。

0063

なお、図2は、ハートビート信号が端末装置13に対してのみ送信されるため、ハートビート信号の送信には、宛先アドレスに端末装置13のIPアドレスが記載されるユニキャストを用いる場合を示したが、ハートビート信号の送信先が複数になる場合、ハートビート信号の送信にマルチキャスト又はブロードキャストを用いてもよい。
以上で、図2を用いた、HB送信部113が送信するハートビート信号の説明を終了する。

0064

次に、図3を用いて、図1で説明した、端末装置13のHB送信部134が代替処理装置12のHB受信部123に対して送信するハートビートリストを説明する。図3は、実施形態における中継装置が送信するハートビートリストの一例を示す図である。

0065

図3において、ハートビートリストとして図示するHBL13は、IPヘッダ部とIPデータ部を有するIPパケットを示している。HBL13は、対照情報保存部135において、受信されたHB11に基づき生成される。

0066

HBL13のIPヘッダ部には、パケットの送信元アドレスと宛先アドレスが含まれる。送信元アドレスには、端末装置13のHB通信用アドレスである、IPアドレス(192.168.0.3)を用いる。また、宛先アドレスには、代替処理装置12のHB通信用アドレスである、IPアドレス(192.168.0.2)を用いる。

0067

対照情報保存部135は、HBL13のIPデータ部に、図2で説明したHB11の送信元アドレスである、IPアドレス(192.168.0.1)を受信HBアドレスとして記録する。また、対照情報保存部135は、それぞれのHB11の受信時刻をHBL13に記録する。図3は、受信時刻15時31分22秒210から、0.2秒毎に、3回のHB11の受信が記録されていることを示している。すなわち、図3は、HB11が0.2秒毎に送信されるのに対して、HBL13は、少なくともその3周期分である0.6秒毎に送信されることを示している。HBL13に3周期分のハートビート情報を含ませることにより、ハートビートリストのパケット送信回数を1/3に減少させることが可能となる。

0068

HBL13の送信タイミングは任意であるが、HBL13の送信間隔が短くなるとネットワークにおけるパケット送受信の負荷が高くなる。一方、HBL13の送信間隔が長くなるとネットワークにおけるパケット送受信の負荷は小さくなる。但し、HBL13の送信間隔は、代替処理装置12において継続的に処理を提供するために必要な時間よりも短い時間であることが望ましい。例えば、HBL13の送信間隔が長くなるとフェイルオーバのタイミングが遅くなり、処理を継続的に提供することができなくなる。
以上で、図3を用いた、HB送信部134が送信するハートビートリストの説明を終了する。

0069

次に、図4を用いて、ハートビート信号を送信する処理装置の動作を説明する。図4は、実施形態における処理装置の動作の一例を示すフローチャートである。図4で説明する処理装置は、ハートビートの監視対象のリソースを有する装置であり、代替処理装置との冗長化構成を構成する処理装置である。

0070

図4において、処理装置は、活性状態(アクティブ状態)であるか否かを判断する(ステップS11)。アクティブ状態であるか否かは、例えば、監視対象のリソースが所定の時間内に応答を返すか否かによって判断することができる。自装置がアクティブ状態で無い場合(スタンバイ状態である場合)(ステップS11:NO)、処理装置は、図4のフローチャートの処理を終了する。

0071

一方、自装置がアクティブ状態である場合(ステップS11:YES)、処理装置は、タイマ値リセットして、タイマをスタートさせる(ステップS12)。ステップS12の処理を実行した後、処理装置は、タイマ値がT0以上であるか否かを判断する(ステップS13)。タイマ値がT0以上でない場合(ステップS13:NO)、処理装置は、ステップS13の処理を繰り返す。一方、タイマ値がT0以上である場合(ステップS13:YES)、処理装置は、HB情報としてハートビート信号を送信する。ステップS14の処理を実行した後、処理装置は、ステップS11の処理を再び実行する。

0072

すなわち、処理装置は、アクティブ状態である限り、ハートビート信号をT0の周期で送信し続ける。
以上で、図4を用いた、ハートビート信号を送信する処理装置の動作の説明を終了する。

0073

次に、図5を用いて、中継装置の動作を説明する、図5は、実施形態における中継装置の動作の一例を示すフローチャートである。図5で説明する中継装置は、ハートビート信号を受信して中継情報を送信する装置であり、具体的には、冗長化構成を構成する処理を提供する、処理装置又は/及び処理を代替する代替処理装置であってもよい。

0074

図5において、中継装置は、タイマ値をリセットして、タイマをスタートさせる(ステップS21)。ステップS21の処理を実行した後、中継装置は、ハートビート信号を受信したか否かを判断する(ステップS22)。ハートビート信号を受信したか否かは、例えば、IPパケットの宛先アドレスに自装置のHB通信用アドレスが含まれている(ブロードキャスト送信を含む)か否かで判断することができる。ハートビート信号を受信したと判断した場合(ステップS22:YES)、中継装置は、ハートビートリストを生成し、受信したハートビート信号に基づくハートビート情報をハートビートリストに記録する(ステップS23)。一方、ハートビート信号を受信していないと判断した場合(ステップS22:NO)、中継装置は、ステップS23の処理をスキップする。

0075

ステップS23の処理を実行した後、又は、ステップS22の処理でハートビート信号を受信していないと判断した場合、中継装置は、タイマ値がT1以上であるか否かを判断する(ステップS24)。タイマ値がT1以上でないと判断した場合(ステップS24:NO)、中継装置は、ステップS23の処理を再び実行する。一方、タイマ値がT1以上であると判断した場合(ステップS24:YES)、中継装置は、ハートビートリストを代替処理装置に送信する(ステップS25)。ステップS25の処理を実行した後、中継装置は、ハートビートリストをクリア(又は削除)する(ステップS26)。ステップS26の処理を実行した後、中継装置は、ステップS21の処理を再び実行する。

0076

すなわち、中継装置は、T1の時間内に受信したハートビート信号のハートビート情報をハートビートリストにして代替処理装置に送信する。
以上で、図5を用いた、中継装置の動作の説明を終了する。

0077

次に、図6を用いて、代替処理装置の動作を説明する。図6は、実施形態における代替処理装置の動作の一例を示すフローチャートである。図6で説明する代替処理装置は、処理装置を代替する装置であり、中継装置であってもよい。

0078

図6において、代替処理装置は、待機状態(スタンバイ状態)であるか否かを判断する(ステップS31)。スタンバイ状態であるか否かは、例えば、自身の遷移状態によって判断することができる。スタンバイ状態で無い場合(アクティブ状態である場合)(ステップS31:NO)、代替処理装置は、図6のフローチャートの処理を終了する。

0079

一方、スタンバイ状態である場合(ステップS31:YES)、代替処理装置は、タイマ値をリセットして、タイマをスタートさせる(ステップS32)。ステップS32の処理を実行した後、代替処理装置は、タイマ値がT2以上であるか否かを判断する(ステップS33)。タイマ値がT2以上でない場合(ステップS33:NO)、代替処理装置は、ステップS33の処理を繰り返す。

0080

一方、タイマ値がT2以上である場合(ステップS33:YES)、代替処理装置は、受信したハートビートリストに冗長化構成のペアである処理装置のハートビート情報が含まれているかを判断する(ステップS34)。代替処理装置は、図5で説明した中継装置からT1の時間間隔でハートビートリストを受信している。受信したハートビートリストに冗長化構成のペアである処理装置のハートビート情報が含まれているか否かは、T2の時間内に受信したT1の時間間隔で受信したハートビートリストの何れか1つにペアの処理装置のハートビート情報が含まれているか否かで判断することができる。

0081

ペアの処理装置のハートビート情報が含まれていると判断した場合(ステップS34:YES)。代替処理装置は、ステップS31の処理を再び実行する。一方、ペアの処理装置のハートビート情報が含まれていないと判断した場合(ステップS34:NO)。代替処理装置は、スタンバイ状態からアクティブ状態に遷移して、処理を代替する(ステップS35)。ステップS35の処理を実行した後、代替処理装置は、図6のフローチャートの処理を終了する。

0082

すなわち、代替処理装置は、T2の時間内にペアの処理装置のハートビート情報を受信できないときには、フェイルオーバ処理を実行して、処理を代替する。
以上で、図6を用いた、代替処理装置の動作の説明を終了する。

0083

図4図6は、上述の通り、処理装置、中継装置及び代替処理装置の動作をそれぞれの機能で分けて説明したが、これらの機能は同一装置内において動作するものであってもよい。また、これらの機能は、同一処理システム内において分散して実行されるものであってもよい。例えば、処理システムは、プラントにおけるプロセス制御システムを構成する、処理を行う処理システムであって、通信部を介して、処理を代替する代替処理と共通した第1の識別情報を用いて処理を行う処理部と、通信部を介して、処理が正常であることを報知するハートビート情報を、第2の識別情報を用いて、ハートビート情報を送信するハートビート送信部と、送信されたハートビート情報に基づき中継情報を生成する情報生成部と、生成された中継情報に基づきに処理が正常であることを確認する状態確認部と、処理が正常であることが確認できないときに、待機状態から活性状態に遷移して、代替処理をする代替処理部とを備えることにより、ペアの処理装置によるハートビート情報の送信を、ハートビートリストの定周期の同報送信に変更し、さらに冗長化構成のアクティブ状態の装置の場合は自らのハートビート信号の送信時にハートビートリストも一緒に送信するように変更することにより、ネットワークに接続される処理装置等が増加してもパケット数は著しく増加はしないという格別な効果を奏することが可能となる。

0084

次に、図7を用いて、処理装置のハートビート信号の送信タイミングと中継装置のハートビートリストの送信タイミングについて説明する。図7は、実施形態における処理装置のハートビート信号の送信タイミングと中継装置のハートビートリストの送信タイミングの一例を示すタイムチャートである。

0085

図7(A)は、処理装置のハートビート信号の送信タイミングを示す。処理装置は、T0の時間間隔(周期)でハートビート信号を中継装置に出力する。

0086

図7(B1)及び図7(B2)は、中継装置の中継情報として例示するハートビートリストの送信タイミングを示す。図7(B1)において、中継装置は、T1の時間間隔(周期)でハートビートリストを代替処理装置に出力する。ここで、T1=T0とすると、それぞれのハートビートリストには、1回のハートビート信号の受信に基づくハートビート情報が含まれることになる。

0087

図7(B2)は、図7(B1)における中継装置のハートビートリスト送信の周期をT1=3×T0にした場合の送信タイミングを示す。T1=3×T0とすると、それぞれのハートビートリストには、3回のハートビート信号の受信に基づくハートビート情報が含まれることになる。すなわち、図7(B2)におけるハートビートリスト送信のためのパケット数は図7(B1)におけるハートビートリスト送信のためのパケット数の1/3になるため、ネットワークの負荷を軽減することができる。

0088

ハートビート信号送信の周期T0及びハートビートリスト送信の周期T1は、それぞれ任意に設定ができるものとする。ハートビート通信はアプリ通信と同じNIC及び同じネットワークを利用するため、周期T0及び周期T1を短くすると、アプリ通信に影響を与える。したがって、周期T0及び周期T1は、アプリ通信の負荷に応じて設定することが望ましい。例えば、周期T0及び周期T1をアプリ通信の負荷に応じて自動的に変更できるようにしてもよい。なお、T0とT1は同タイミングで(ハートビート信号のデータ部にハートビートリストを格納して)送信してもよい、T0のn周期ごとのハートビート信号のデータ部にn周期分のハートビートリストを格納して、送信してもよい。

0089

次に、図8を用いて、処理システムの第2の構成を説明する。図8は、実施形態における処理システムの第2の構成例を示す図である。図8に示す処理システムの第2の構成は、図1に示す処理システムの第1の構成に比べて、ネットワークに接続される処理装置と代替処理装置が増加している。図8は、処理装置と代替処理装置が増加した場合、送信されるハートビート信号やハートビートリストのパケット数やパケット長が累積的に増加することを説明するものである。

0090

図8において、処理システム20は、処理装置21、代替処理装置22、処理装置23、処理装置24及び代替処理装置25を有する。処理装置21、代替処理装置22、処理装置23、処理装置24及び代替処理装置25の構成は、図1で説明した処理装置11及び代替処理装置12と同様であり、また図1で説明した処理装置等の説明は図8においても同様であるので、それぞれの装置の構成等の説明は省略する。

0091

代替処理装置22は、処理装置21の処理を代替する冗長化構成のペアである。また、代替処理装置25は、処理装置24の処理を代替する冗長化構成のペアである。処理装置23は、シングル動作をする処理装置である。シングル動作をする処理装置としては、冗長化構成を取らないシングル構成の装置である場合と、冗長化構成を取るが代替処理装置が処理を代替しない場合がある。処理装置23がシングル構成を取る場合のハートビート情報の送受信の動作は、図1の端末装置13において説明したので、図8においては、処理装置23が冗長化構成でシングル動作を行う場合を説明する。

0092

処理システム20の中で、処理を提供するのは、処理装置21、処理装置23、及び処理装置24である。すなわち、処理装置21、処理装置23及び処理装置24は、提供する処理が正常であることを報知するためのハートビート信号を送信する。本実施形態では、シングル構成の処理装置23は、図示しない代替処理装置を持つが、代替処理装置にはペアとして処理装置23を登録していないため、処理装置23はシングル動作を行うものとして説明する。本実施形態では、代替処理装置の設定によって処理装置をシングル動作させるか冗長化動作をさせるかを簡単に設定することが可能となる。また、冗長化構成を取らないシングル構成の装置であってもハートビート信号を出し続けている場合、後から当該装置のハートビート情報を予め知っている(予め設定済みの)装置をネットワーク上に接続すれば、冗長化動作が可能となる。このため、このような構成をとることで、従来のような専用のハートビート通信用経路の配線などの工事が不要となり、物理的に離れた場所であっても容易に冗長化できる。さらに、このような構成は、プロセス制御システム導入時にはシングル構成で安価で構成しておき、システム導入後しばらくして経済的に余裕ができた後に冗長化構成にする場合に、格別の効果がある。
なお、冗長化構成が縮退したシングル構成をとる装置については、ハートビート信号を出し続けておけば、冗長化の自動復旧に使用することが可能となる。

0093

処理装置21及び処理装置24は、ネットワークで接続される装置に対して処理を提供する処理装置であるとともに、他の処理装置のハートビート情報を中継する中継装置である。

0094

処理装置21は、図1で説明した処理装置11に対して、さらにHB受信部213、情報リスト生成部214、及び対照情報保存部215を有している。情報リスト生成部214は、図1で説明した対照情報保存部135の機能のうち、ハートビートリストの生成を行う機能を一つの機能ブロックとしたものである。HB受信部213は、HB送信部216と同じIPアドレス(192.168.0.1)で動作するものとする。

0095

HB送信部216は、ハートビート情報HB21を中継装置として動作する、処理装置23、処理装置24及び代替処理装置25に送信する。すなわち、処理装置21がHB21を送信するのは、冗長化構成のペアである代替処理装置22以外の装置となる。処理装置23、処理装置24及び代替処理装置25は、送信されるハートビート信号を受信するためのHB受信部を有している。

0096

HB受信部213は、自装置以外でハートビート信号を送信する、処理装置23及び処理装置24のハートビート信号を受信する。情報リスト生成部214は、受信した処理装置23及び処理装置24のハートビート信号に基づくハートビートリストを生成する。またHB送信部216は、生成したハートビートリストを他の冗長化構成のペアである代替処理装置25に送信する。

0097

すなわち、処理装置は、自装置のハートビート信号を送信するとともに、他の処理装置から送信されたハートビート信号を受信して、代替処理装置にハートビートリストを送信する。このため、処理装置が複数接続されたネットワークにおいては、ハートビート信号及びハートビートリストの送信に伴うパケットが増大してパケット送受信の負荷を増加させてしまう場合がある。

0098

そこで、処理装置は、自装置のハートビート信号を他の処理装置から送信されたハートビート信号に基づくハートビートリストと同じパケットで送信する。自装置のハートビート信号を他の処理装置から送信されたハートビート信号に基づくハートビートリストと同じパケットで送信することにより、送信されるパケット数を低減させることが可能となる。ハートビート信号と同じパケットで送信するハートビートリストは、ハートビート信号の送信周期の中で受信した他の装置のハートビート信号に基づくものである。すなわち、ハートビートリストは、ハートビート信号の送信周期において蓄積されてまとめて送信される。
以上で、図8を用いた、処理システムの第2の構成の説明を終了する。

0099

次に、図9及び図10を用いて、図8で説明した処理システムの第2の構成におけるハートビート信号とハートビートリストの送信動作について説明する。図9は、実施形態における処理装置のハートビート信号の送信動作の一例を示すシーケンス図である。図10は、実施形態における中継装置のハートビートリストの送信動作の一例を示すシーケンス図である。

0100

図9において、(a)〜(c)は、処理装置21から送信されるハートビート信号を示している。処理装置21は、処理装置23、処理装置24及び代替処理装置25に対してHB21を同報送信する(a1)〜(c1)。同報送信とは、例えば、IP通信におけるマルチキャスト又はブロードキャストである。ブロードキャストの場合は、実際には全ての装置に対してパケットデータが送信されるが、図9では、HB受信部においては、ハートビート情報を中継する中継装置に対する送信のみを図示している。
処理装置21は、周期T01でハートビート信号を送信する。処理装置21は、T01の時間が経過したときに、処理装置23、処理装置24及び代替処理装置25に対してHB21を同報送信する(a2)〜(c2)。

0101

図9において、(d)〜(g)は、処理装置23から送信されるハートビート信号を示している。処理装置23は、処理装置21、代替処理装置22、処理装置24及び代替処理装置25に対してHB23を同報送信する(d1)〜(g1)。処理装置23は、周期T02でハートビート信号を送信する。処理装置23は、T02の時間が経過したときに、処理装置21、代替処理装置22、処理装置24及び代替処理装置25に対してHB23を同報送信する(d2)〜(g2)。

0102

図9において、(h)〜(j)は、処理装置24から送信されるハートビート信号を示している。処理装置24は、処理装置21、代替処理装置22及び処理装置23に対してHB24を同報送信する(h1)〜(j1)。処理装置24は、周期T03でハートビート信号を送信する。処理装置24は、T03の時間が経過したときに、処理装置21、代替処理装置22及び処理装置23に対してHB24を同報送信する(d2)〜(g2)。

0103

ここで、周期T01、周期T02及び周期T03はそれぞれ任意に設定できる。すなわち、処理装置はそれぞれ非同期でハートビート信号を送信するため、図7(B)のようにハートビートリストの送信周期がハートビート信号の送信周期に近い場合、ハートビート信号の送信処理の負荷が集中する場合が生じる。このため、ハートビートリストの送信周期は、ハートビート信号の送信周期に比べて長くした方がパケット数が減りネットワークの負荷が軽減できる場合がある。

0104

図10において、(k)〜(p)は、処理装置21、代替処理装置22、処理装置23、処理装置24及び代替処理装置25から送信されるハートビートリスト(中継情報)を示している。同報送信は、図9と同様である。
処理装置21は、周期T11でハートビートリストを送信する。同様に、代替処理装置22、処理装置23、処理装置24及び代替処理装置25は、それぞれ周期T12、T13、T14及びT15でハートビートリストを送信する。
ここで、自装置のハートビート信号を送信する処理装置21、処理装置23及び処理装置24は、ハートビートリストをハートビート信号のパケットに加えて送信するようにしてもよい。その場合のハートビートリストの送信周期は、図9で説明したハートビート信号の送信周期となる。
以上で、図9及び図10を用いた、処理システムの第2の構成におけるハートビート信号とハートビートリストの送信動作の説明を終了する。

0105

次に、図11を用いて、処理システムの第2の構成において処理装置が送信するハートビート信号を説明する。図11は、実施形態における処理システムの第2の構成において処理装置が送信するハートビート信号の一例を示す図である。

0106

図11(A)において、ハートビート信号として図示するHB21は、図2で説明した処理システム10のHB11と同様に、送信元アドレスには、処理装置21のHB通信用アドレスである、IPアドレス(192.168.0.1)を用いる。図11(A)においては、宛先アドレスに、ブロードキャスト用アドレスである、IPアドレス(192.168.0.255)を用いる。ハートビート信号をブロードキャストすることにより、IPパケットの送信回数を減らすとともに、ネットワークに接続される装置が変動する場合であっても宛先アドレスを変更せずに対応が可能となる。

0107

図11(B)は、宛先アドレスに、マルチキャスト用アドレスとして予め設定されたIPアドレス(224.1.1.1)を用いる。ハートビート信号をマルチキャストすることにより、IPパケットの送信回数を減らすとともに、ネットワークに接続される装置のNICの処理の負荷を軽減することができる。
以上で、図11を用いた、処理システムの第2の構成において処理装置が送信するハートビート信号の説明を終了する。

0108

次に、図12及び図13を用いて、処理システムの第2の構成において中継装置が送信するハートビートリストを説明する。図12及び図13は、実施形態における処理システムの第2の構成において中継装置が送信するハートビートリストの一例を示す図である。

0109

図12は、シングル構成の処理装置23が送信するハートビートリストであるHBL23を示している。HBL23は、IPヘッダ部とIPデータ部を有するIPパケットを示している。HBL23は、情報リスト生成部234において、受信されたハートビート信号に基づき生成される。

0110

HBL23のIPヘッダ部には、パケットの送信元アドレスと宛先アドレスが含まれる。送信元アドレスには、処理装置23のHB通信用アドレスである、IPアドレス(192.168.0.3)を用いる。また、宛先アドレスには、代替処理装置22のHB通信用アドレスである、IPアドレス(192.168.0.2)を用いる。なお、HBL23は、代替処理装置25にも送付されるため、代替処理装置25に送付する宛先アドレスは、IPアドレス(192.168.0.5)となる。

0111

情報リスト生成部234は、HBL23のIPデータ部に、図8で説明したHB21の送信元アドレス(192.168.0.1)と、HB24の送信元アドレス(192.168.0.4)を受信HBアドレスとして記録する。HBL23には、0.2秒毎に送信されるHB21とHB24を3周期分記録している。HBL23に、HB21とHB24の2つのハートビート情報を3周期分のハートビート情報を含ませることにより、ハートビートリストのパケット送信回数を1/6に減少させることが可能となる。

0112

なお、IPデータ部のデータ量を増加させると、受信したハートビートリストの中にペアとなる処理装置のハートビート情報が含まれているか否かを判断する際の処理負荷が大きくなる。例えば、ハートビートリストに含まれるハートビート情報を最新のハートビート信号に基づくもののみとすることにより、IPデータ部のデータ量を低減させることが可能となる。

0113

図13は、代替処理装置25が送信するハートビートリストであるHBL25を示している。HBL25は、情報リスト生成部254において、受信されたハートビート信号に基づき生成される。

0114

HBL23のIPヘッダ部には、パケットの送信元アドレスと宛先アドレスが含まれる。送信元アドレスには、処理装置23のHB通信用アドレスである、IPアドレス(192.168.0.3)を用いる。また、宛先アドレスには、代替処理装置22のHB通信用アドレスである、IPアドレス(192.168.0.2)を用いる。

0115

情報リスト生成部254は、HBL25のIPデータ部に、図8で説明したHB21の送信元アドレス(192.168.0.1)と、HB23の送信元アドレス(192.168.0.3)を受信HBアドレスとして記録する。
以上で、図12及び図13を用いた、処理システムの第2の構成において中継装置が送信するハートビートリストの説明を終了する。

0116

以上説明したように、実施形態の処理装置は、プラントにおけるプロセス制御システムを構成する、処理を提供する処理装置であって、ネットワークを介した通信を行う通信部と、前記通信部を介して、前記処理を代替する代替処理装置と共通した第1の識別情報を用いて前記処理を行う処理部と、前記通信部を介して、前記処理が正常であることを報知するハートビート情報を、第2の識別情報を用いて、前記ハートビート情報を中継する中継装置を中継して前記代替処理装置に送信するハートビート送信部とを備えることにより、処理が不安定になることを防止することができる。

0117

なお、本実施形態は以下の態様において実施されてもよい。
例えば、本実施形態を、プロセス制御システムのネットワーク通信機能に用いることができる。本実施形態は、プロセス制御システムにおいて、制御処理マシン同士、又は制御処理マシンと操作監視マシンをネットワークで接続したシステムにおいて利用することができる。

0118

また、本実施形態は、アプリ通信用アドレスと診断通信用アドレスを自動的に割り当てて管理するシステムにおいても適応することができる。例えば、FOUNDATION Fieldbusプロトコル(HSE: High Speed Ethernet)、HARTプロトコル、Vnetプロトコル等のシステムである。

0119

また、本実施形態ではハートビートを用いる場合を示したが、ネットワークに接続された全ての装置が、自らが生存していることを通知するためのパケット(診断通信パケット)を定周期に同報送信し、同パケットを受信した各装置は、管理/保有対象の装置の「ライブリスト」を作成して更新するようにしてもよい。ライブリストとは、制御ネットワーク上の全ての装置の現時点生存情報であり、制御ネットワーク上の各装置がそれぞれ管理/保有するものである。ライブリストには、送信側装置から受信側装置までの通信経路の情報も含むことができる。ライブリストは、各マシンから定周期に同報送信される診断通信パケットの受信有無によって更新される。ライブリストにおいて、各装置の状態は、各装置が定周期に送信する診断通信パケットを受信した場合は生存と記録され、一定期間受信できなければ異常と記録される。本実施形態においてライブリストを用いる場合、代替処理装置において自らの冗長化構成のペアとなる処理装置の情報を登録しておけばよい。すなわち、ライブリストにペアとなる処理装置が含まれる場合、待機状態を維持し、ライブリストにペアとなる処理装置が含まれない場合、待機状態から活性状態になって処理を代替するようにすればよい。本実施形態の代替処理装置は、代替処理装置でペアとなる処理装置を管理するため、ライブリストのような情報を用いることが可能となる。

0120

また、上述のように、ルータなどのゲートウエイ装置が代替処理装置へのハートビート情報の中継機能を有する場合、他のルータなどの異なるセグメント(Vnet通信の場合、異なるドメイン)に接続された通信相手が存在するとしても、当該ルータは異なるセグメントにライブリストを送信・ルーティングすることは、必須とするものではない。このような通信経路を想定すれば通信負荷が増大することが懸念されるためである。上述のような構成(交換するライブリストは同一セグメントに接続された装置が保有する)だけでも、各装置の生存状態診断できるため、ネットワーク通信負荷が軽減し、システム全体の処理が不安定になることを防止することが可能となる。

0121

また、本実施形態で説明した装置を構成する機能を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、本実施形態の上述した種々の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク光磁気ディスク、ROM、フラッシュメモリ等の書き込み可能不揮発性メモリCD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

0122

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory))のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル差分プログラム)であっても良い。

0123

以上、本発明の実施形態について、図面を参照して説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においての種々の変更も含まれる。

0124

10 処理システム
11処理装置
111、121、131 NIC
112、122、132 OS/アプリ部
113、134 HB送信部
12代替処理装置
123、133 HB受信部
124 HB通信状態確認部
125切替部
13端末装置
135対照情報保存部

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