(57)【要約】【課題】自動化装置の２つの制御装置の信頼性の高い同期を技術的に簡単なやり方で可能にする。【解決手段】本発明は、技術的プロセスを制御するための冗長構成された自動化装置（１）の第１の制御装置（２）および第２の制御装置（５）の同期化のための方法に関する。第１の制御装置（２）および第２の制御装置（５）が互いに接続されている。両制御装置はそれぞれ複数の機能要素（ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３，ＦＢ１’，ＦＢ２’，ＦＢ３’）を含んでいて、これらの機能により技術的プロセスの制御のための機能が実現されている。  第１の制御装置（２）がそれの機能要素（ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３）を周期的に技術的プロセスの制御のために実行し、それによって機能要素（ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３）の内部状態が発生させられる。第１の制御装置（２）による技術的プロセスの制御中に、第１の制御装置（２）の機能要素（ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３）の内部状態に関する情報が複数の周期にわたって配分されて第２の制御装置（５）に伝送される。第２の制御装置（５）が、伝送された内部状態に関する情報を、第２の制御装置（５）の機能要素（ＦＢ１’，ＦＢ２’，ＦＢ３’）に割り当てる。更に、本発明は、対応する冗長構成された自動化装置（１）に関する。【選択図】図２
2010505167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
技術的プロセスの制御のための冗長構成された自動化装置（１）の第１の制御装置（２）および第２の制御装置（５）の同期化のための方法であって、
第１の制御装置（２）および第２の制御装置（５）が互いに接続されかつそれぞれ複数の機能要素（ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３，ＦＢ１’，ＦＢ２’，ＦＢ３’）を含んでいて、これらにより技術的プロセスの制御のための機能が実現されていて、
第１の制御装置（２）がそれの機能要素（ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３）を技術的プロセスの制御のために周期的に実行し、それによって機能要素（ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３）の内部状態が発生させられ、
第１の制御装置（２）による技術的プロセスの制御中に、第１の制御装置（２）の機能要素（ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３）の内部状態に関する情報が複数の周期にわたって配分されて第２の制御装置（５）に伝送され、
第２の制御装置（５）が、伝送された内部状態に関する情報を、第２の制御装置（５）の機能要素（ＦＢ１’，ＦＢ２’，ＦＢ３’）に割り当てる
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
第１の制御装置（２）の機能要素（ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３）の内部状態に関する情報が、複数の周期における機能要素（ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３，ＦＢ１’，ＦＢ２’，ＦＢ３’）の実行開始前に第２の制御装置（５）に伝送されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
第１の制御装置（２）の機能要素（ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３）の内部状態に関する情報が、フィールドユニットないし他の制御装置からの入力データと一緒に、第２の制御装置（５）に伝送されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
第２の制御装置（５）が、複数の周期にわたって配分されて伝送された内部状態に関する情報を、第２の制御装置（５）の機能要素（ＦＢ１’，ＦＢ２’，ＦＢ３’）に割り当てることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
【請求項５】
機能要素（ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３）の内部状態に関する情報が機能要素ごとに伝送されることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の方法。
【請求項６】
複数の機能要素（ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３，ＦＢ１’，ＦＢ２’，ＦＢ３’）が、複数の周期において予め与えられた進行順序にて実行され、機能要素（ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３）の内部状態に関する情報がこの予め与えられた進行順序にて伝送されることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の方法。
【請求項７】
付加的に第１の制御装置（２）の機能要素（ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３）の入力の入力値が第２の制御装置（５）に伝送され、第２の制御装置（５）がこの伝送された入力値を第２の制御装置（５）の機能要素（ＦＢ１’，ＦＢ２’，ＦＢ３’）の入力に割り当てることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の方法。
【請求項８】
伝送された入力値が、第２の制御装置（５）によって、予め与えられた進行順序において１つの機能要素（ＦＢ１’，ＦＢ２’，ＦＢ３’）に後置された他の１つの機能要素（ＦＢ１’，ＦＢ２’，ＦＢ３’）の出力に接続されている機能要素（ＦＢ１’，ＦＢ２’，ＦＢ３’）の入力に割り当てられ、前記１つの機能要素（ＦＢ１’，ＦＢ２’，ＦＢ３’）には、既に伝送された内部状態に関する情報が割り当てられ、かつ前記他の１つの機能要素（ＦＢ１’，ＦＢ２’，ＦＢ３’）には、内部状態に関する情報が割り当てられないことを特徴とする請求項６および７記載の方法。
【請求項９】
それぞれの機能要素（ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３，ＦＢ１’，ＦＢ２’，ＦＢ３’）に専用のメモリ領域（４ａ−４ｎ，７ａ−７ｎ）が割り当てられていて、それぞれの機能要素（ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３，ＦＢ１’，ＦＢ２’，ＦＢ３’）に割り当てられた内部状態に関する情報が、それぞれの機能要素（ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３，ＦＢ１’，ＦＢ２’，ＦＢ３’）に割り当てられたメモリ領域（４ａ−４ｎ，７ａ−７ｎ）内に記憶されることを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の方法。
【請求項１０】
第１の制御装置（２）および第２の制御装置（５）を有する技術的プロセスの制御のための冗長構成された自動化装置（１）であって、
第１の制御装置（２）および第２の制御装置（５）が互いに接続されかつそれぞれ複数の機能要素（ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３，ＦＢ１’，ＦＢ２’，ＦＢ３’）を含んでいて、これらの機能により技術的プロセスの制御のための機能が実現されていて、
第１の制御装置（２）がそれの機能要素（ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３）を技術的プロセスの制御のために実行し、それによって機能要素（ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３）が内部状態を発生し、
第１の制御装置（２）が、技術的プロセスの制御中に、第１の制御装置（２）の機能要素（ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３）の内部状態に関する情報を、複数の周期にわたって配分して第２の制御装置（５）に伝送し、
第２の制御装置（５）が、伝送された内部状態に関する情報を、第２の制御装置（５）の機能要素（ＦＢ１’，ＦＢ２’，ＦＢ３’）に割り当てる
ことを特徴とする自動化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の制御装置および第２の制御装置が互いに接続されていてかつそれぞれ複数の機能要素を含んでいる、機能要素により技術的プロセスの制御のための機能が実現されている技術的プロセスの制御のための冗長構成された自動化装置の第１の制御装置および第２の制御装置の同期化のための方法に関する。更に、本発明は冗長構成された自動化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
技術的プロセスの制御のためのこのような冗長構成された自動化装置は、自動化装置の可用性および耐障害性（フェールセーフ）への要求が高い自動化技術分野において使用される。これは、一般に、技術的プロセスが実行される設備の停止状態が非常に高コストの原因になり、あるいは関係者または環境にとって危険であるような分野である。このような冗長構成された自動化装置は高可用性の自動化装置とも呼ばれる。このような自動化装置は、例えば化学工業においてまたは発電所運転において使用される。自動化装置は２つの別個に動作する制御装置を含んでいて、これらの制御装置により、技術的プロセスを制御するための主要な機能が冗長設計されている。障害のない場合に、両制御装置は一般にプロセス制御のための同じプログラムを実行する。これらのプログラムは、技術的プロセスを制御するための機能を実現する機能要素を含んでいる。このような機能要素は、例えばＡＮＤ機能、算術機能、計数機能、例えば温度超過の監視を可能にする監視機能などのような論理機能である。機能要素はプログラム内において相互に連結または接続されている。プログラムおよびプログラムの機能要素は周期的にかつ同期して実行される。この場合に同期は、機能要素の実行時に発生する機能要素の内部状態が両制御装置において等しいことを意味する。機能要素としてカウンタを有する計数機能の場合に、機能要素の内部状態は、例えば計数状態である。常に両制御装置の一方のみが能動状態であり、すなわち能動の制御装置のみがそれの出力制御データを介して実際に能動的に技術プロセスを制御する。他方の制御装置は受動状態にある。受動の制御装置を常に実際に能動状態にある制御装置の状態に保つために、受動の制御装置も各周期の開始前に入力データを供給される。これらの入力データは、一般にフィールドユニットまたは他の、場合によっては冗長化された制御装置に由来する。このようなフィールドユニットまたはフィールド装置は、一般には、例えばセンサまたはアクチュエータのような外部のユニットまたは装置である。故障が制御装置の一方において発生する故障時、または制御装置の一方の整備時には、当該制御装置から、障害なしに動作する制御装置へ切り換えられるので、この制御装置が技術的プロセスの制御を続行する。
【０００３】
遮断された制御装置は、故障除去後または整備作業終了後に再び、技術的プロセスを実際に制御している制御装置の現在の状態に持ち込まれなければならない。このために、プロセスを実際に制御している制御装置の機能要素の内部状態の全てが、遮断されていた機能モジュールにも割り当てられなければならない。このために一般には特定の周期の開始時にプロセスの制御が中断される。この中断中に、内部状態に関する全ての情報が一度に、中断前にプロセスを制御していた制御装置から、遮断されていた制御装置へ伝送される。内部状態に関する情報の伝達が或る特定の時間を必要とするために、不都合なことにこの時間の間は、技術的プロセスを制御するためのプログラムを両制御装置によって実行することができない。この時間をできるだけ短く保つために、全ての機能要素の内部状態に関する情報がまとめられて、すなわちつなぎ合わされて、特別のメモリ範囲に書き込まれ、それからひとまとめにした情報が、遮断されていた制御装置にコピーされる。遮断されていた制御装置には、個々の機能要素に割り当てられる内部状態情報の始端アドレスが既知でなければならない。遮断されていた制御装置は、それの機能要素に、伝送された内部状態に関する情報を割り当てるだけでよい。この場合に機能要素に対して内部状態に関する情報を誤って割り当てることがよくある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、自動化装置の２つの制御装置の信頼性の高い同期を技術的に簡単なやり方で可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、方法においては請求項１の技術的教唆によって解決され、装置においては請求項１０の技術的教唆によって解決される。本発明の有利な実施形態は従属請求項から引き出すことができる。
【０００６】
本発明による方法においては、第１の制御装置がそれの機能要素を技術的プロセスの制御のために周期的に実行し、それによって機能要素の内部状態が発生させられる。第１の制御装置による技術的プロセスの制御中に、第１の制御装置の機能要素の内部状態に関する情報が複数の周期にわたって配分されて第２の制御装置に伝送される。更に、第２の制御装置が、伝送された内部状態に関する情報を、第２の制御装置の機能要素に割り当てる。
【０００７】
本発明による技術的プロセスの制御のための冗長構成された自動化装置は、第１の制御装置および第２の制御装置を有し、第１の制御装置および第２の制御装置が互いに接続されかつそれぞれ複数の機能要素を含んでいて、これらの機能により技術的プロセスの制御のための機能が実現されている。第１の制御装置および第２の制御装置は、同期化のために次のように構成されている。すなわち、第１の制御装置がそれの機能要素を技術的プロセスの制御のために周期的に実行し、それによって機能要素が内部状態を発生する。更に、第１の制御装置が、技術的プロセスの制御中に、第１の制御装置の機能要素の内部状態に関する情報を、複数の周期にわたって配分して第２の制御装置に伝送する。第２の制御装置が、伝送された内部状態に関する情報を、第２の制御装置の機能要素に割り当てる。
【０００８】
本発明によれば、両制御装置の同期化が複数の周期にわたって行なわれる。内部状態に関する情報が一回の伝送過程でなくて複数の伝送過程にて第２の制御装置に供給される。それによって、内部状態に関する情報を有する十分に少量のデータを異なる周期において第１の制御装置から第２の制御装置へ伝送することができる。第１の制御装置は、それらの周期内におけるこれらの小さなデータ量を、技術的プロセスの制御に加えて、すなわち異なる機能要素の周期的な実行のために伝送することができる。制御装置によるプロセスの制御を中断する必要がない。内部状態に関する情報を有するデータが第２の制御装置に逐次伝送される。プロセスの制御に加えて周期の１つにおいて第１の制御装置から第２の制御装置へ伝送されるその都度のデータ量は、プロセスの制御のために、そして場合によっては第２の制御装置との同期化よりも優先度が高く評価されている他の課題のために、第１の制御装置がどれだけの出力容量を必要とするかに依存しているとよい。制御装置は、特に、計画可能なおよび自由にプログラミング可能な制御・調節課題を実行するための機能要素についてのシーケンス制御環境を意味する。第１および第２の制御装置の機能要素は、特に等しく構成されている。機能要素の内部状態は、特に機能要素が保持している状態または値である。内部状態は、特に、複数の周期にわたって累積または積分された先行周期からの古い値を内容とするインスタンス情報またはインスタンスデータも含む。両制御装置における等しく構成された機能要素の内部状態が等しい場合に、両信号装置は同期して動作する。
【０００９】
本発明の有利な構成では、第１の制御装置の機能要素の内部状態に関する情報が、複数の周期にける機能要素の実行開始前に第２の制御装置に伝送される。これは、特に両制御装置の能力の一様な十分なる活用を保証する。それゆえ、第２の制御装置は、伝送されたこれらの情報を付属の機能要素に割り当てることができる。直ぐ次の周期の開始時に、これらの機能要素が、割り当てられた現在の内部状態により実行可能である。
【００１０】
他の特に有利な構成では、第１の制御装置の機能要素の内部状態に関する情報が、フィールドユニットおよび／または他の制御装置からの入力データと一緒に、第２の制御装置に伝送される。これは、第２の制御装置への情報およびデータの特に効率的な伝送を可能にする。必要な情報およびデータの伝送の制御を簡単に実現することができる。
【００１１】
第２の制御装置が、複数の周期にわたって配分されて伝送された内部状態に関する情報を、第２の制御装置の機能要素に割り当てるとよい。これは、特に第２の制御装置の能力の一様な十分なる活用を保証する。
【００１２】
機能要素の内部状態に関する情報が機能要素ごとに伝送されるのが特に有利である。これは、伝送過程の最適な組織および制御を保証する。更に、これは、第２の制御装置がそれの機能要素に伝送情報を機能要素ごとに割り当てることを可能にし、それによって割当過程を簡単に実現することができる。この場合に、内部状態に関する情報が伝送される機能要素の個数は特に関係しない。もちろん、好ましいことに同期化によって、機能要素の周期的実行に対する有害な影響が回避されることを保証することができる。
【００１３】
更に、複数の機能要素が、複数の周期において予め与えられた進行順序にて実行され、機能要素の内部状態に関する情報がこの予め与えられた進行順序にて伝送されるとよい。これは伝送過程の特に効率的な制御を可能にする。
【００１４】
特に好ましくは、付加的に第１の制御装置の機能要素の入力の入力値が第２の制御装置に伝送され、第２の制御装置がこの伝送された入力値を第２の制御装置の機能要素の入力に割り当てる。これは両制御装置の信頼性の高い高速の同期化を保証する。
【００１５】
特に好ましくは、伝送された入力値が、第２の制御装置によって、予め与えられた進行順序において１つの機能要素に後置された他の１つの機能要素の出力に接続されている機能要素の入力に割り当てられる。この場合に、１つの機能要素には既に伝送された内部状態に関する情報が割り当てられ、かつ他の１つの機能要素には内部状態に関する情報が割り当てられない。それによって、とりわけ帰還結合された機能要素の場合に信頼性の高い同期化が保証される。更新された内部状態が割り当てられた第２の制御装置の一度同期化された機能要素は、後置された機能要素がまだ同期化されていない場合にも、第１の制御装置の対応する機能要素と同期した状態にとどまる。
【００１６】
それぞれの機能要素に専用のメモリ領域が割り当てられているとよい。それぞれの機能要素に割り当てられた内部状態に関する情報が、それぞれの機能要素に割り当てられたメモリ領域内に記憶される。それによって異なる機能要素による情報の誤った書き換えが防止される。更に、それによって機能要素およびシーケンス制御環境の特に自由で安全なプログラミングが可能にされる。専用のメモリ領域は、特に制御装置のオペレーティングシステムによって保護されているので、ポインタオーバーレンジが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は本発明による冗長構成された自動化装置の概略図である。
【図２】図２は帰還結合されていない機能要素を有する冗長構成された自動化装置の第１および第２の制御装置の概略図である。
【図３】図３は帰還結合された機能要素を有する第１および第２の制御装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下において、例および実施例ならびに添付図面に基づいて、本発明および本発明の利点を更に詳細に説明する。
【００１９】
以下では、図において同じ要素または機能の同じ要素が、異なって述べられていないかぎり、同一の符号を付されている。
【００２０】
図１は、設備において実行される技術的プロセスを制御するための本発明による冗長構成された自動化装置１の概略図を示す。このような設備は、例えば発電所設備または化学設備であり得る。自動化装置１は第１の制御装置２を含み、第１の制御装置２はメモリ３を有する。メモリ３内には制御プログラムが格納されていて、制御プログラムは、プロセス制御のためのシーケンス制御システムとして第１の制御装置２によって実行され、制御プログラム内には編成された機能、パラメータおよびその他のデータが含まれている。制御プログラムは複数の機能要素を含み、機能要素により、プロセス制御のための定められた部分機能が自動化装置により実行可能である。これらの機能要素は、定められたやり方で相互接続されていて、相互接続に応じてデータを交換する。第１の制御装置２による制御プログラムの実行時に、機能要素は定められた内部状態をとる。メモリ３は異なるメモリ領域４ａ−４ｎに分けられている。これらのメモリ領域４ａ−４ｎは制御プログラムの異なる機能要素に割り当てられている。この場合に、機能要素のそれぞれには、機能要素がアクセスすることができる専用のメモリ領域４ａ−４ｎが割り当てられている。メモリ領域４ａ−４ｎ内には機能要素の内部状態に関する情報およびその他のデータが保存される。
【００２１】
自動化装置１は更に第２の制御装置５を含んでいる。第２の制御装置５の構成はほとんど第１の制御装置２の構成に相当する。第２の制御装置５はメモリ６を含み、メモリ６内にはメモリ３におけると同じ制御プログラムが格納されている。それに応じてメモリ６も複数の機能要素を有する。第２の制御装置５の機能要素は第１の制御装置２の機能要素に対応する。両制御装置２，５の機能要素は同じに構成されている。メモリ６は異なるメモリ領域７ａ−７ｎに分けられている。これらのメモリ領域７ａ−７ｎは、第２の制御装置５内に含まれている制御プログラムの異なる機能要素に割り当てられている。この場合に、機能要素のそれぞれには、機能要素がアクセスすることができる専用のメモリ領域７ａ−７ｎが割り当てられている。メモリ領域７ａ−７ｎ内には機能要素の内部状態に関する情報およびその他のデータが保存される。両制御装置２，５のほかに自動化装置は、場合によっては同じ構成の他の制御装置を持っていてもよい。
【００２２】
両制御装置２，５は、技術的プロセスを制御するための制御／調節課題を実行することを可能にするシーケンス制御環境を具現する。両制御装置２，５により自動化装置が冗長構成されている。両制御装置２，５は正規動作モードでは同じに構成されていて、それらに含まれている同じ制御プログラミングを並行して実行する。その際に機能要素が周期的に実行される。正規動作モードでは両制御装置２，５の機能要素は各時点で同じ内部状態をとる。両制御装置２，５は同期して動作し、それによりプロセスを制御することができる。自動化装置１は、両制御装置２，５を、その都度それらの制御装置の一方が能動状態に投入されているように制御する。能動状態とは、ここでの関連では、能動状態に投入された制御装置が実際にプロセスを制御すること、すなわち当該制御装置によって発生させられた出力データが被制御設備に出力されることを意味する。他方の制御装置は、その際に受動状態に投入され、すなわち受動状態の制御装置は制御プログラムを実行するが、しかしその際に発生する出力データは設備に転送されない。図１による実施例において、第１の制御装置２および第２の制御装置５はスイッチ８に接続されていて、スイッチ８を介して第１の制御装置２の出力または第２の制御装置５の出力が自動化装置１の出力１に接続可能である。自動化装置１は、出力９を介して、制御されるべき技術的設備に接続されている。
【００２３】
第１の制御装置２および第２の制御装置５は通信線１０を介して互いに接続されている。通信線１０を介して両制御装置２，５は互いにデータを交換をすることができる。特に、両制御装置２，５は、通信線１０を介して、それぞれの機能要素の内部状態に関する情報をその都度他方の制御装置２，５へ伝達する。それによって自動化装置は両制御装置２，５を同期状態に保つことができる。
【００２４】
更に通信線１０は、両制御装置２，５の一方が遮断されなければならない場合に、例えば故障時または必要な整備時等において、両制御装置２，５を同期させるために使用される。このような場合には、両制御装置２，５の一方のみが制御プログラムを実行する。遮断された他方の制御装置の機能要素の内部状態は、故障除去後または整備作業終了後にも、規則正しくさらに動作し続ける制御装置の機能要素の内部状態と一致する。両制御装置の新たな同期化のために、すなわち規則正しく動作する制御装置の内部状態を遮断されていた制御装置に伝送するために、内部状態に関する情報を通信線１０を介して他方の制御装置に伝送することができる。
【００２５】
自動化装置１は入力１１を有し、入力１１を介して自動化装置１は、例えばセンサおよびアクチュエータのようなフィールド機器および他の自動化装置または制御装置に接続されている。入力１１において自動化装置１はこれらの機器または装置から伝送された信号およびデータを受信し、これらの信号およびデータは両制御装置２，５に供給される。これは、ここではその都度、機能要素の実行のための周期の開始前に行なわれる。
【００２６】
図２は、冗長構成された自動化装置１の第１の制御装置２および第２の制御装置５の概略図を示す。第１の制御装置２は、ここでは簡略化されて３つの機能要素ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３を有し、これらの機能要素は相互に接続されている。第１の制御装置２は更に入力１２を有し、この入力において第１の制御装置２はフィールド機器および／または他の制御装置または自動化装置から入力データを受信する。第１の制御装置２の出力１３は、データの出力のために、フィールド機器および／または他の制御装置または自動化装置に接続されている。更に出力１３はスイッチ８に接続されている。入力１２が、機能要素ＦＢ１の入力と、機能要素ＦＢ３の入力とに接続されている。機能要素ＦＢ１の出力が出力１３に接続され、機能要素ＦＢ１の他方の出力が機能要素ＦＢ２の入力に接続されている。機能要素ＦＢ２の出力が機能要素ＦＢ３の他の入力に接続されている。機能要素ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３は、ここでは直列に帰還結合なしに互いに接続されている。
【００２７】
第２の制御装置５は第１の制御装置２に対応して構成されている。それゆえ、第２の制御装置５は、３つの相互接続されている機能要素ＦＢ１’，ＦＢ２’，ＦＢ３’を有する。第２の制御装置５は入力１４を有し、この入力において第２の制御装置５はフィールド機器および／または他の制御装置または自動化装置から入力データを受信する。これらの入力データは第２の制御装置５に通信線１０を介しても第１の制御装置２から伝送される。第２の制御装置５の出力１５は、データの出力のために、フィールド機器および／または他の制御装置または自動化装置に接続されている。更に出力１５はスイッチ８に接続されている。入力１４が、機能要素ＦＢ１’の入力と、機能要素ＦＢ３’の入力とに接続されている。機能要素ＦＢ１’の出力が出力１５に接続され、機能要素ＦＢ１’の他方の出力が機能要素ＦＢ２’の入力に接続されている。機能要素ＦＢ２’の出力が機能要素ＦＢ３’の他の入力に接続されている。機能要素ＦＢ１’，ＦＢ２’，ＦＢ３’は、ここでは直列に帰還結合なしに互いに接続されている。
【００２８】
第１の制御装置２は、ここでは技術的プロセスを制御する能動状態にある制御装置である。第２の制御装置５は受動状態に投入されていて、例えば数時間の間、故障発生に起因して遮断された。プロセスを制御するための第１の制御装置２の正規動作において、機能要素ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３が順次かつ周期的に実行される。その際に、機能要素ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３は、実行される各周期において変化する内部状態をとる。
【００２９】
第２の制御装置５が遮断され、したがってそれの機能要素ＦＢ１’，ＦＢ２’，ＦＢ３’が実行されなかったことによって、それらの機能要素の内部状態が実際の状態にない。機能要素ＦＢ１’，ＦＢ２’，ＦＢ３’の内部状態が徐々に更新されることによって、機能要素ＦＢ１’，ＦＢ２’，ＦＢ３’が機能要素ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３に同期化される。これは周期的な処理または実行の順序にて進行させられる。
【００３０】
本例においては第１の周期の前にフィールド機器および／または他の制御装置または自動化装置からの入力データが第１の制御装置２から通信線１０を介して第２の制御装置５へ伝送される。付加的に、第１の周期前に、機能要素ＦＢ１の内部状態に関する情報が第１の制御装置２から通信線１０を介して第２の制御装置５に伝送される。これらの内部状態に関する情報が第２の制御装置５の機能要素ＦＢ１’に割り当てられる。しかる後に両制御装置２，５において第１の周期が始まる。その際に機能要素ＦＢ１およびＦＢ１’が実行される。両機能要素ＦＢ１およびＦＢ１’の内部状態が前もって同期させられ、両機能要素ＦＢ１およびＦＢ１’に等しい入力データが供給されたために、両機能要素ＦＢ１およびＦＢ１’の出力またはそれらの出力データは第１の周期後には等しい。後続の周期においても両機能要素ＦＢ１およびＦＢ１’のための入力データが常に等しいことから、この後に続く周期においても非同期にならない。これから先、入力データが等しいならば、両機能要素ＦＢ１およびＦＢ１’の内部状態は等しくなる。機能要素ＦＢ１およびＦＢ１’は、後続の周期において、もはや同期化させられる必要がない。
【００３１】
第２の周期の前に、入力データに加えて、機能要素ＦＢ２の内部状態に関する情報も、第１の制御装置２から通信線１０を介して第２の制御装置５に伝送される。その際にこれらの伝送された内部状態に関する情報が第２の制御装置５によって機能要素ＦＢ２’に割り当てられる。しかる後に両制御装置２，５において第２の周期が始まる。その際に機能要素ＦＢ２およびＦＢ２’が実行される。両機能要素ＦＢ２およびＦＢ２’の内部状態が前もって同期させられ、両機能要素ＦＢ２およびＦＢ２’の入力に等しい入力データが供給されたために、両機能要素ＦＢ２およびＦＢ２’の出力またはそれらの出力データは第２の周期後には等しい。両機能要素ＦＢ２およびＦＢ２’が後続の周期においても同期状態にとどまる。両制御装置２，５の入力データが等しくかつ予め機能要素ＦＢ１およびＦＢ１’が同期化されているならば、両機能要素ＦＢ２およびＦＢ２’の内部状態は、これから先において等しくなる。後続の周期においては、機能要素ＦＢ２およびＦＢ２’の同期化をもはや行なう必要がない。
【００３２】
相応のことが、続く第３の周期における機能要素ＦＢ３およびＦＢ３’に対して当てはまる。この場合には、機能要素ＦＢ３の内部状態に関する情報が、第１の制御装置２から通信線１０を介して第２の制御装置５に伝送され、第２の制御装置５によって機能要素ＦＢ３’に割り当てられる。第３の周期後には、第１の制御装置２および第２の制御装置５の全ての機能要素、したがって両制御装置が自動的に同期化されている。それゆえ、第２の制御装置５は、再び技術的プロセスの制御を引き受けることができる。第１の制御装置２から伝送される機能要素ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３の内部状態に関する情報が、第２の制御装置５によって、メモリ領域ＦＢ１’，ＦＢ２’，ＦＢ３’に割り当てられているメモリ領域７ａ−７ｎに格納される。
【００３３】
図３は、冗長構成された自動化装置１の第１の制御装置２および第２の制御装置５の他の概略図を示す。両制御装置２，５の構成は、大体において図２に基づく例による制御装置の構成に対応する。もちろん、機能要素ＦＢ１およびＦＢ２ならびにＦＢ１’およびＦＢ２’の接続が変更されている。本例においては、帰還結合が存在する。機能要素ＦＢ２の出力が機能要素ＦＢ１の入力に接続されていて、同様に機能要素ＦＢ’２の出力が機能要素ＦＢ１’の入力に接続されている。それゆえ、両制御装置２，５の機能要素の逐次同期化の場合に、機能要素ＦＢ１の内部状態に関する情報の機能要素ＦＢ１’への伝送および割当にもかかわらず、帰還結合および両機能要素ＦＢ２およびＦＢ２’の異なる内部状態に基づいて、機能要素ＦＢ１およびＦＢ１’の入力に供給される入力データが異なるという問題が生じる。第１の周期後に両機能要素ＦＢ１およびＦＢ１’はなお非同期である。
【００３４】
これを避けるべく、同期化のために、フィールド機器および／または他の制御装置または自動化装置からの入力データならびに機能要素ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３の内部状態に関する情報に加えて、進行または実行シーケンスにおいて後置された機能要素の出力に帰還接続を介して接続されているまさにその機能要素ＦＢ１’，ＦＢ２’，ＦＢ３’の入力のための入力値も、第１の制御装置２から通信線１０を介して第２の制御装置５へ伝送される。したがって、図３による例においては、機能要素ＦＢ２の出力に接続されている機能要素ＦＢ１の入力の入力値が伝送される。これらの伝送された入力値が、第２の制御装置５によって、機能要素ＦＢ２’の出力に接続されている機能要素ＦＢ１’の入力に割り当てられる。このやり方で機能要素の接続において帰還が存在する場合にも両制御装置２，５が簡単なやり方で同期化可能である。
【００３５】
遮断された制御装置５の機能要素のための入力値を常にかつ能動の制御装置２の内部状態に関する情報に加えて伝送することも可能である。まだ同期化されない機能要素に帰還接続を介して接続されている既に同期化された機能要素のこのような入力のための入力値のみを伝送することによって、帰還結合の場合にも有利に同期化を最適にすることができる。
【００３６】
説明した本発明は、個々の機能要素が全ての周期では実行されない場合にも有利に使用することができる。この場合にも、進行シーケンスが定められた個数の基本周期にしたがって繰り返される。
【００３７】
完全オブジェクト化されてプログラミングされた制御装置またはデータおよび内部状態がカプセル化されていてかつアクセスが定められたインターフェースを介してのみ可能である機能要素としての構成要素を有するシーケンス制御環境が同期化されることが有利である。このような場合に機能要素はインターフェースを自由に使用して、インターフェースにより制御装置またはシーケンス制御環境が同期化データを読み出して、同期化されるべき機能要素に伝送しかつ割り当てることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１                自動化装置
２                第１の制御装置
３                メモリ
４ａ−４ｎ        メモリ領域
５                第２の制御装置
６                メモリ
７ａ−７ｎ        メモリ領域
８                スイッチ
９                出力
１０              通信線
１１              入力
１２              入力
１３              出力
１４              入力
１５              出力
ＦＢ１−ＦＢ３    機能要素
ＦＢ１’−ＦＢ３’機能要素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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