(57)【要約】【課題】共通クロックを安定して供給できるとともに冗長系の各系の交換が容易に行え、しかも各系の同期精度を確保できる論理演算処理装置を提供することである。【解決手段】冗長系の同期を取る共通クロックを通報するための共通クロック通報源１６と、通信路１２を監視して衝突回避しつつ予め定めた順序で通信路１２に対して共通クロック通報を送出して通信路１２へ収容する通信路収容部１５と、通信路１２上で多重化されたクロック通報を抽出するクロック抽出部６と、論理演算を行う論理演算処理部１７とを備える。【選択図】  図１
2009110040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冗長系の同期を取る共通クロックを通報するための共通クロック通報源と、通信路を監視して衝突回避しつつ予め定めた順序で通信路に対して共通クロック通報を送出して通信路へ収容する通信路収容部と、通信路上で多重化されたクロック通報を抽出するクロック抽出部と、論理演算を行う論理演算処理部とを備えたことを特徴とする論理演算処理装置。
【請求項２】
多重系の通信路に対して、前記共通クロック通報源及び前記通信路収容部を多重化したことを特徴とする請求項１記載の論理演算処理装置。
【請求項３】
前記共通クロック通報源、前記通信路収容部、前記クロック抽出部を監視し故障を検出したときは表示出力する故障検出部を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の論理演算処理装置。
【請求項４】
前記通信路収納部は、系間を結ぶ通信路に全系の共通クロック通報を収納し、出力の切替なしに共通クロックの衝突を回避することを特徴とする請求項１記載の論理演算処理装置。
【請求項５】
前記クロック抽出部は、通信路上で多重化されたクロック通報を予め定めたルールに従って抽出することを特徴とする請求項４記載の論理演算処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部からの入力データや内部に記憶された中間データを利用して演算し、演算結果を内部への中間データや外部への出力データとして出力する論理演算処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、鉄道等の安全を前提とした社会インフラに利用される論理演算処理装置には、故障検知機能とフェールセーフ機能とが内蔵されている。これにより、故障や障害あるいは錯誤による事故が発生しても安全側に動作するようにしている。また、このような故障検知機能とフェールセーフ機能とを持つ論理演算処理装置を２つ以上の系で多重化して、１つの系で故障が発生しても、他の冗長系で運転を継続させるようにしている。
【０００３】
社会的な影響を考慮して、通信伝送インターフェースを持つ３重系システムの故障した１系の伝送を停止させ誤出力を防止できるようにしたもの（例えば、特許文献１参照）や、端末側の故障により誤ってコマンドが発行されても制御装置側がそのコマンドを実行しないようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
さらに、故障検知機能とフェールセーフ機能とを持ち多重化された論理演算処理装置では、冗長系の１つ１つの要素が独立しており１つの系の故障によってシステム全体が故障しないように構成されている。
【０００５】
このように安全と信頼性とを両立する冗長系のシステムにおいては、正常な系が故障した系が原因となって故障しないようにするため、系間の結合は最低限の結合とし、最低限の故障情報（数ビット〜数バイト）のやりとりをして、出力を切替えるようにしている。この方式は、冗長系への入力源を同じにし、冗長系間の中間データや出力データを同期や合わせ込みをせずに、独立した系にしていることが多い。
【特許文献１】特開平１０−３４０１０３号公報
【特許文献２】特開２００５−２２４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、冗長系の各々の系を独立した系にしている方式では、ノイズ等によって冗長系間で出力データに誤差が生じることがある。そこで、冗長系同士の中間データや出力データの同期、及びデータの合わせ込みを行うことが必要となる。その場合、以下のような課題がある。
【０００７】
同期やデータの合わせ込みには冗長系で共通なクロックが必要である。このクロックは、シングル故障は許されず、タフでなくてはならない、また、故障時には潜在故障があることを外部に通報でき、その上で交換ができて、交換の際には共通クロックに影響を与えることなく交換することが求められる。
【０００８】
また、冗長系は、同一のユニット内で構成される場合もあるが、保守時の交換を容易とするために別々の独立したユニットとして構成し、系間は活栓挿抜可能なわずかな通信路で接続する必要がある。
【０００９】
さらに、シリアル伝送を使ったソフトによる同期やデータの合わせ込みを行う方式では、ソフトによる応答時間や系間通信路での伝送時間によって同期精度を確保しにくく、系切替時間が長くなる場合があり、システム用途に合わない場合もある。
【００１０】
冗長系に共通なクロックを与える方法については、以下の検討過程が考えられる。第１ステップとして、共通クロック通報源を１重系にして、ここから出力される信号を論理演算処理装置に対して、分配する方式が考えられる。図２は１重系の共通クロック通報源からクロック信号を分配する方式の構成図である。図２に示すように、１つの共通クロック通報源１１から通信路１２を介して、１系論理演算処理装置１３ａ、１系論理演算処理装置１３ｂ、１系論理演算処理装置１３ｃにクロック信号を分配する。
【００１１】
この方式は、共通クロック通報源が１重系であるために、この部分の故障率がシステムの故障率に揃ってしまう場合が考えられる。従って、共通クロックは、非常に壊れにくいものが要求される。また、このクロック信号が停止したり、所定の周波数とならない場合を想定すると、各系の論理演算処理装置１３ａ〜１３ｃで走行時間不正になる。従って、各系にて、クロック信号の停止や周波数（周期）を監視する対策が必要となる。
【００１２】
また、共通クロック通報源１１と各系論理演算処理装置１３ａ〜１３ｃとを接続する通信路１２においては、非常に稀であるが断線や継続的な障害が発生することがある。電線やプリント基板での通信路１２の故障を想定すると、各系論理演算処理装置１３ａ〜１３ｃは共通クロックを得られないのでシステム故障になる。
【００１３】
第２ステップとして、第１ステップの課題である共通クロック通報源１１を多重化して通信路へ接続し、共通クロックの１つが故障しても、他系の共通クロックで代替を行わせる方式が考えられる。図３は多重系の共通クロック通報源からクロック信号を送信する方式の構成図である。図３に示すように、３重系の共通クロック通報源１１ａ〜１１ｃから通信路１２を介して、１系論理演算処理装置１３ａ、１系論理演算処理装置１３ｂ、１系論理演算処理装置１３ｃにクロック信号を送信する。しかし、この方式の場合には、共通クロック信号が通信路１２上で衝突してしまうことがあるため、共通クロック信号の衝突を回避することが必要となる。
【００１４】
図４は多重系の共通クロック通報源からクロック信号の衝突を開始してクロック信号を送信する方式の構成図である。図４に示すように、共通クロック通報源１１ａ〜１１ｃのクロック信号を切り替える出力切替回路１４を設け、出力切替回路１４で共通クロック通報源１１ａ〜１１ｃのクロック信号を切り替えてクロック信号の衝突を回避する。しかし、図４で示される出力切替方式では、出力切替回路１４の故障率がシステムの故障率に揃ってしまうことが考えられる。従って、この出力切替回路１４は、非常に壊れにくいものとする必要がある。
【００１５】
図２の共通クロック通報源１１が１重系であるものを、図２によって多重化して折角高信頼としたのに、この出力切替回路を挿入することによって、折角の多重化による高信頼効果を発揮しないことも考えられる。
【００１６】
そこで、第３のステップとして、第２ステップの課題である高信頼な出力切替回路１４を考慮したものが図５である。これは、系間を結ぶ通信路１２にそれぞれ通信路収納部１５ａ〜１５ｃを設け全系の共通クロック通報を収納してしまい、クロック抽出部１６ａ〜１６ｃでクロック信号を抽出して出力の切替なしに衝突を回避する方式である。
【００１７】
各系の通信路収納部１５ａ〜１５ｃは、通信路１２を監視して衝突回避しつつ、予め定めた順序で通信路１２に対して共通クロック通報を送出して通信路１２へ収容する。このように通報することで、通信路１２には時分割多重化されたクロック通報が収容される。クロック抽出部１６ａ〜１６ｃでは、通信路１２上で多重化されたクロック通報を予め定めたルールに従って抽出する。このルールとは、多重化されたクロック通報をどの順番に入力して出力するかを定めた優先順位ルールや先着採用ルールである。このように図５のような方式を採ることによって、通信路１２を除いては、並列多重となる事で高信頼な出力切替を行える。
【００１８】
しかし、前述したようにこのクロック信号が停止したり、所定の周波数とならない場合を想定すると、各系の論理演算処理装置１３ａ〜１３ｃで走行時間不正になることがある。従って、各系にて、クロック信号の停止や周波数（周期）を監視する対策を行う必要がある。さらに、共通クロック通報源１１ａ〜１１ｃと各系論理演算処理装置１３ａ〜１３ｃとを接続する通信路１２においても、電線やプリント基板での通信路の故障は非常に稀であるが発生することがあり、そのような断線や継続的な障害を想定すると、各系論理演算処理装置１３ａ〜１３ｃは共通クロックを得られないシステム故障になるため、通信路１２を多重化する必要がある。
【００１９】
本発明の目的は、共通クロックを安定して供給できるとともに冗長系の各系の交換が容易に行え、しかも各系の同期精度を確保できる論理演算処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明に係わる論理演算処理装置は、冗長系の同期を取る共通クロックを通報するための共通クロック通報源と、通信路を監視して衝突回避しつつ予め定めた順序で通信路に対して共通クロック通報を送出して通信路へ収容する通信路収容部と、通信路上で多重化されたクロック通報を抽出するクロック抽出部と、論理演算を行う論理演算処理部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、共通クロックを安定して供給できるとともに冗長系の各系の交換が容易に行え、しかも各系の同期精度を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は本発明の実施の形態に係わる論理演算処理装置の構成図である。図１では、３つの各系論理演算処理装置１３ａ〜１３ｃを２重化された通信路１２ｘ、１２ｙで接続したものを示している。各系の論理演算処理装置１３ａ〜１３ｃは同一構成であるので、１系の論理演算処理装置１３ａについて説明する。
【００２３】
論理演算処理装置１３ａは、２重化された共通クロック通報源１１ａ１、１１ａ２及び通信収納部１５ａ１、１５ａ２を有し、クロック抽出部１６ａ及び論理演算処理部１７ａを有している。さらに、故障検出部１８ａ及び表示部１９ａが設けられている。
【００２４】
共通クロック通報源１１ａ１、１１ａ２は、冗長系の同期を取る共通クロックを通報するものであり、通信路収容部１５ａ１、１５ａ２は共通クロック通報源１１ａ１、１１ａ２からの共通クロックを入力すると、通信路１２ｘ、１２ｙを監視して衝突回避しつつ予め定めた順序で通信路１２ｘ、１２ｙに対して共通クロック通報を送出して通信路１２ｘ、１２ｙへ収容する。これにより、出力の切替なしに共通クロックの衝突を回避する。
【００２５】
クロック抽出部１６ａは、通信路１２ｘ、１２ｙ上で多重化されたクロック通報を予め定めたルールに従って抽出するものであり、多重化されたクロック通報をどの順番に入力して出力するかを定めた優先順位ルールや採用ルールを持つ。論理演算処理部１７ａは、外部からの入力データや内部に記憶された中間データを利用して論理演算し、その演算結果を内部への中間データや外部への出力データとして出力する。故障検出部１８ａは、共通クロック通報源１１ａ１、１１ａ２、通信路収容部１５ａ１、１５ａ２、クロック抽出部１６ａを監視し、故障を検出したときは表示部１９ａに表示出力する。
【００２６】
このように、本発明の実施の形態では、各系の論理演算処理装置内に共通クロック通報源１１、通信路収納部１５、クロック抽出部１６、論理演算処理部１７を備え、系間は２重化された通信路１２ｘ、１２ｙで結合されている。
【００２７】
図５に示した従来例に比較して、電線やプリント基板での通信路１２での非常に稀な故障も含めて故障検知できるようにし、その上で共通クロック通報源１１、通信路収納部１５、通信路１２までを２重化とし高信頼にしている。
【００２８】
また、クロック抽出部１６は、２重化された通信路１２ｘ、１２ｙへ収納された多重化された共通クロック通報を抽出して、後段の論理演算処理部１７へ共通クロックとして出力する。
【００２９】
クロック信号が停止したり、所定の周波数とならない場合を想定すると、各系の論理演算処理部１７で走行時間不正になることがあるが、故障検出部１８にてクロック信号の停止や周波数を周期監視して故障検知する構成である。
【００３０】
これにより、冗長系で共通なクロックを与えることができる。共通クロック通報源１６、通信路収納部１５、通信路１２、クロック抽出部１６が多重化されているので、共通クロックは途絶えにくく論理演算処理部１７へクロック信号を安定して供給することができる。
【００３１】
共通クロックの冗長系は保守時の交換を容易とするために別々の独立した部位として構成されており、系間はわずかな通信路１２で接続することができるので、保守等で運転している共通クロックに影響を与えにくく活栓挿抜も行いやすい構成である。
【００３２】
本発明の実施の形態によれば、ノイズ等によって系間で出力データに誤差が生じる場合でも、冗長系同士の中間データや出力データの同期、及びデータの合わせ込みが行い易くなる。すなわち、冗長系で共通なクロックを生成し論理演算処理部１７へ供給する回路は多重化するので高信頼にできタフにすることができる。また、故障検出部１８により構成部位の故障検知ができ外部へ通報することができるため、故障時には潜在故障があることを外部に通報できるだけでなく、その上で交換ができる。交換の際には共通クロックに影響を与えることなく交換できる。
【００３３】
冗長系は、同一のユニット内で構成される場合もあるが、保守時の交換を容易とするために別々の独立したユニットとして構成し、系間は活栓挿抜可能なわずかなシリアル通信路で接続することもできる。また、ハードウエアでも実装されるため、ソフトで実現する方法に比べて応答時間や系間通信路での伝送時間によって同期精度を確保し易く、系切替時間が長くなる場合を避けることができ、幅広い用途に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態に係わる論理演算処理装置の構成図。
【図２】従来の論理演算処理装置の一例の構成図。
【図３】従来の論理演算処理装置の他の一例の構成図。
【図４】従来の論理演算処理装置の別の他の一例の構成図。
【図５】従来の論理演算処理装置のさらに別の他の一例の構成図。
【符号の説明】
【００３５】
１１…共通クロック通報源、１２…通信路、１３…論理演算処理装置、１４…出力切替回路、１５…通信路収納部、１６…クロック抽出部、１７…論理演算処理部、１８…故障検出部、１９…表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2009110040.tif 000006
【図５】
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