JP2011008493A - System abnormality detection system by watchdog timer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プログラマブルコントローラシステムの分野において、ウォッチドッグタイマー内蔵CPUの当該ウォッチドッグタイマーによる当該システムの異常検出方式に関するものである。 The present invention relates to an abnormality detection system for a system using a watchdog timer of a CPU with a built-in watchdog timer in the field of a programmable controller system.
プログラマブルコントローラは、ユーザによりラダー言語で記述されて作成された制御プログラムを実行して、それに接続された各種機械や装置等の制御機器をシーケンス制御するようになっている。プログラマブルコントローラは、制御機器の状態に対応したスイッチやセンサ等の入力機器のON/OFF情報を入力し、制御プログラムに沿って論理演算を実行すると共に、得られた演算結果に従い、リレー,バルブ,アクチュエータ等の出力機器に対し、ON/OFF情報の信号を出力することで制御機器の制御を実行するようになっている。そして、このプログラマブルコントローラでは、プログラムメモリに制御プログラムを格納すると共に、CPUによりこの制御プログラム上の命令をフェッチさせて実行させることで、センサ等の入力機器からの入力信号に基づいてアクチュエータ等の出力機器に出力信号を出力して制御対象をシーケンス制御することが行われている。 The programmable controller executes a control program written and created in a ladder language by a user, and performs sequence control on control devices such as various machines and devices connected thereto. The programmable controller inputs ON / OFF information of input devices such as switches and sensors corresponding to the state of the control device, executes logical operations according to the control program, and according to the obtained calculation results, relays, valves, The control device is controlled by outputting an ON / OFF information signal to an output device such as an actuator. In this programmable controller, the control program is stored in the program memory, and an instruction on the control program is fetched and executed by the CPU, so that an output from the actuator or the like is output based on an input signal from an input device such as a sensor. An output signal is output to a device to perform sequence control on a control target.
このようなプログラマブルコントローラシステムにおいては、CPU、メモリ、等を内蔵したプログラマブルコントローラ本体を有し、メモリには上記制御機器を制御するための制御プログラムを格納し、CPUにより制御プログラムを実行することで、プログラマブルコントローラ本体に接続された各種モジュールを制御することができるようになっている。 Such a programmable controller system has a programmable controller main body with a built-in CPU, memory, etc., and a control program for controlling the control device is stored in the memory, and the control program is executed by the CPU. The various modules connected to the programmable controller main body can be controlled.
モジュールにはI/Oモジュール、通信モジュール等がある。I/Oモジュールは入力機器、出力機器が接続され、これら機器とプログラマブルコントローラ本体との間で信号を入・出力するようになっている。 Modules include I / O modules and communication modules. An input device and an output device are connected to the I / O module, and signals are input and output between these devices and the programmable controller main body.
プログラマブルコントローラ本体では、制御プログラムの誤動作などにより例えば予め定められた時間内に処理が終了しないなどの異常が発生した際には、制御プログラムの実行を停止させる必要があり、このため、CPUモジュール内に、CPU動作監視のため、ウォッチドッグタイマーを設けることが考えられる。 In the programmable controller main body, it is necessary to stop the execution of the control program when an abnormality occurs, for example, the process does not end within a predetermined time due to a malfunction of the control program. In order to monitor the CPU operation, a watchdog timer may be provided.
ウォッチドッグタイマーは、プログラマブルコントローラシステム上で動作している制御プログラムに定期的に信号を送らせ、一定周期を経過してもウォッチドッグタイマーに信号を送らなかった場合、制御プログラムにバグなどがあってCPUが暴走(システム暴走)するなどのシステム異常状態にあると判断し、CPUに強制リセットをかけることで、プログラム動作を停止したり、再起動したりする。なお、システム暴走をウォッチドッグタイマーで監視する従来技術としては、例えば下記特許文献1−4を挙げることができる。 The watchdog timer periodically sends a signal to the control program running on the programmable controller system, and if the signal is not sent to the watchdog timer after a certain period, there is a bug in the control program. The CPU is determined to be in a system abnormal state such as a runaway (system runaway), and the CPU is forced to reset, thereby stopping or restarting the program operation. In addition, as a prior art which monitors a system runaway with a watch dog timer, the following patent documents 1-4 can be mentioned, for example.
上記のように、CPUが強制リセットされる態様としてはCPU暴走によるプログラム動作の異常以外にも例えば電源瞬停等がある。そのため、システムユーザからは、CPUが強制リセットされても、その原因がシステム異常なのかどうかが判らない。そして、CPU再起動により制御が再開されると、再度、システム暴走状態で機能モジュールのうち例えばI/Oモジュールを介して制御機器が異常制御されてしまう可能性が高い。このようなシステム制御は好ましくない。 As described above, a mode in which the CPU is forcibly reset includes, for example, an instantaneous power failure in addition to an abnormal program operation due to a CPU runaway. Therefore, even if the CPU is forcibly reset, the system user does not know whether the cause is a system abnormality. When the control is resumed by restarting the CPU, there is a high possibility that the control device will be abnormally controlled again via, for example, the I / O module among the functional modules in the system runaway state. Such system control is not preferable.
本発明により解決すべき課題は、ウォッチドッグタイマーによりシステム暴走等の異常が検出された際に、モジュールを必要に応じてリセットすることができるようにして、システム制御再開に際してのシステムの制御上の安全性を高めることである。 The problem to be solved by the present invention is that, when an abnormality such as a system runaway is detected by the watchdog timer, the module can be reset as necessary so that the system control when the system control is resumed. It is to increase safety.
本発明によるシステム異常検出方式は、プログラマブルコントローラ本体と、それによりシーケンス制御されるモジュールと、を含むシステムにおいて、当該プログラマブルコントローラ本体は、当該システムをシーケンス制御する制御プログラムを実行するもので、ウォッチドッグタイマー機能を有するCPUと、モジュールを強制リセットするモジュールリセット回路と、を備え、上記CPUは、ウォッチドッグタイマー機能によりシステム異常検出時には上記モジュールリセット回路にシステム異常パルスを出力し、かつ、シーケンス制御状態に応じてモジュールをリセットするか否かを決めるモジュールリセット決定信号を出力し、上記モジュールリセット回路は、上記CPUからのシステム異常パルスが入力すると、CPUから入力するモジュールリセット決定信号に応じてモジュールをリセットすることを特徴とするものである。 The system abnormality detection method according to the present invention is a system including a programmable controller body and a module that is sequence-controlled by the programmable controller body. The programmable controller body executes a control program for controlling the system in sequence. A CPU having a timer function, and a module reset circuit for forcibly resetting the module, wherein the CPU outputs a system abnormal pulse to the module reset circuit when a system abnormality is detected by a watchdog timer function, and a sequence control state A module reset decision signal that determines whether or not to reset the module according to the CPU, and the module reset circuit receives an input from the CPU when a system abnormal pulse is input from the CPU. It is characterized in that to reset the module in accordance with the module reset determination signal to.
本発明では、CPUがウォッチドッグタイマー機能によりシステム異常パルスを出力した場合、モジュールリセット回路は、CPUからのモジュールリセット決定信号に応じて、モジュールを強制リセットするかどうかを決定する。すなわち、制御機器の制御状態から、モジュールを強制リセットする必要が無い場合は、CPUはモジュールを強制リセットしないという信号をモジュールリセット回路に出力すれば、モジュールは強制リセットされない。一方、制御機器の制御状態からモジュールを強制リセットする必要がある場合、モジュールを強制リセットするモジュールリセット決定信号をモジュールリセット回路に出力し、モジュールを強制リセットする。 In the present invention, when the CPU outputs a system abnormal pulse by the watchdog timer function, the module reset circuit determines whether to forcibly reset the module according to the module reset determination signal from the CPU. In other words, if it is not necessary to forcibly reset the module from the control state of the control device, the module is not forcibly reset if the CPU outputs a signal indicating that the module is not forcibly reset to the module reset circuit. On the other hand, when it is necessary to forcibly reset the module from the control state of the control device, a module reset determination signal for forcibly resetting the module is output to the module reset circuit to forcibly reset the module.
以上により、本発明では、システムユーザが、システム異常により、CPUが強制リセットされ、次に、システム異常が解消されないまま、CPU再起動により制御が再開されるような場合、モジュールをシーケンス制御の状態に応じて選択的にリセットすることができるので、制御ターゲット内の機器を効率的に、かつ、安全に制御することができるようになる。結果、システム制御の効率を阻害することなく、システムを安全に制御することができて、好ましい。 As described above, in the present invention, when the system user forcibly resets the CPU due to a system abnormality, and then the control is restarted by restarting the CPU without eliminating the system abnormality, the module is in a sequence control state. Therefore, the devices in the control target can be controlled efficiently and safely. As a result, the system can be safely controlled without hindering the efficiency of system control, which is preferable.
ここで、プログラマブルコントローラは、プログラマブルロジックコントローラ、シーケンサ等、その名称に限定されるものではなく、また、上記CPUを内蔵したプログラマブルコントローラ本体とモジュールとが別々である場合、一体の場合、いずれも含む。 Here, the programmable controller is not limited to its name, such as a programmable logic controller, a sequencer, or the like, and includes a case where the programmable controller main body incorporating the CPU and the module are separate or integrated. .
また、モジュールは、その呼称になんら限定されるものではなく、装置、ユニット、デバイス、等、すべてに適用することができる。 Further, the module is not limited to its name, and can be applied to all devices, units, devices, and the like.
本発明によれば、ウォッチドッグタイマーによりシステム異常が検出されたとき、CPUにより制御されるモジュールを必要に応じて選択的にリセットすることができる。これにより、本発明では、システム異常が解消されず、CPUが再起動されても、すでに、モジュールがリセットされているために、制御ターゲットが異常制御されてしまうおそれがなくなる。結果として、本発明では、システム異常からシステム制御上の安全性を高めることができる。 According to the present invention, when a system abnormality is detected by the watchdog timer, the module controlled by the CPU can be selectively reset as necessary. As a result, in the present invention, the system abnormality is not eliminated, and even when the CPU is restarted, the module is already reset, so there is no possibility that the control target is abnormally controlled. As a result, in the present invention, safety in system control can be improved from system abnormality.
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係るプログラマブルコントローラシステムにおいてシステム異常検出方式を説明する。 Hereinafter, a system abnormality detection method in a programmable controller system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は同システムの概略構成を示す。同図を参照して、このプログラマブルコントローラシステムは、制御プログラムを実行するCPUを含むプログラマブルコントローラ本体1と、当該プログラマブルコントローラ本体1に接続されている複数のモジュール2と、制御ターゲット3と、を備える。
FIG. 1 shows a schematic configuration of the system. Referring to FIG. 1, this programmable controller system includes a programmable controller main body 1 including a CPU that executes a control program, a plurality of
このプログラマブルコントローラ本体1と、モジュール2とを含めて全体をプログラマブルコントローラと称することができる。また、モジュール2は例えばI/Oモジュール、通信モジュール、等の各種インテリジェント機能を有するモジュールである。実施の形態では、このモジュール2は、I/Oモジュールとする。このI/Oモジュール2には制御ターゲット3が接続される。制御ターゲット3は、内部に図示略の入力機器、出力機器を含むと共に、同じく図示略の制御対象である機械、設備を含む。プログラマブルコントローラ本体1と、I/Oモジュール2とは、バス4で接続されている。制御プログラムは、ラダープログラムであるが、これに限定されない。
The entirety including the programmable controller main body 1 and the
プログラマブルコントローラ本体1は、制御プログラムを格納するプログラムメモリ5、ワークメモリ6、システム全体の制御を司るCPU7、I/Oインターフェース8、およびモジュールリセット回路9、を具備する。 The programmable controller main body 1 includes a program memory 5 that stores a control program, a work memory 6, a CPU 7 that controls the entire system, an I / O interface 8, and a module reset circuit 9.
プログラムメモリ5は、ラダープログラム、システム制御プログラム、各種のアプリケーションプログラム等を格納することができる。このアプリケーションプログラムの1つが、実施の形態の強制リセットを行うための強制リセットプログラムである。ワークメモリ6はCPU7がそのワークに用いるメモリである。I/Oインターフェース8は、CPU7とI/Oモジュール2とのインターフェースを行う。
The program memory 5 can store a ladder program, a system control program, various application programs, and the like. One of the application programs is a forced reset program for performing a forced reset according to the embodiment. The work memory 6 is a memory used by the CPU 7 for the work. The I / O interface 8 performs an interface between the CPU 7 and the I /
CPU7は、図2で機能的にそのブロック構成を示すように、ラダープログラム実行部7a、ウォッチドッグタイマー部7b、およびモジュールリセット決定信号出力部7c、を有する。
The CPU 7 includes a ladder
ラダープログラム実行部7aでは、プログラムメモリ5に格納するラダープログラムを実行する。ラダープログラム実行部7aは、ラダープログラムに従い、I/Oインターフェース8を介して、制御ターゲット3との間で、入力機器から制御機器の制御状況に関連する入力信号を入力処理し、制御機器を制御する出力信号を出力処理する。この場合、ラダープログラム実行部7aは、ワークメモリ6をそのワークに用いる。
The ladder
ウォッチドッグタイマー部7bでは、ラダープログラム実行部7aによるラダープログラム実行開始と共に、ウォッチドッグタイマー監視を開始させる。ウォッチドッグタイマー部7bは、ラダープログラム実行部7aのラダープログラム実行に異常があるかどうかを監視するため、ラダープログラム実行部7aから定期的に監視信号を送らせる。ラダープログラム実行部7aから一定周期を経過しても、ウォッチドッグタイマー部7bに監視信号が送られてこなかった場合、ウォッチドッグタイマー部7bは、制御プログラムにバグなどがあって、ラダープログラム実行部7aが暴走(CPU暴走、システム暴走)するなどのシステム異常状態にあると判断して、システム異常パルスを端子WDTからモジュールリセット回路9に出力する。モジュールリセット回路9からはCPU7の端子RSTを介してラダープログラム実行部7aにリセット信号が入力され、これにより、ラダープログラム実行部7aは、ラダープログラムの実行をリセットする。
The
そして、ウォッチドッグタイマー部7bは、その判断結果をモジュールリセット決定信号出力部7cにも出力する。モジュールリセット決定信号出力部7cは、その判断結果の入力に応答して、モジュールリセット決定信号を端子MWDTからモジュールリセット回路9に出力する。このモジュールリセット決定信号は、I/Oモジュール2を強制リセットするか否かのいずれか一方に決める信号である。
Then, the
モジュールリセット回路9は、システム異常パルスを保持する保持回路9aと、I/Oモジュール2に強制リセット信号を出力する強制リセット信号出力回路9bと、を備える。保持回路9aには、CPU7の出力端子WDTからシステム異常パルスを入力することができるようになっている。保持回路9aは、このシステム異常パルスの入力に応答してリセット信号を出力するようになっている。このリセット信号はCPU7の入力端子RSTに入力され、CPU7はリセットされる。また、このリセット信号は、強制リセット信号出力回路9bに入力される。
The module reset circuit 9 includes a holding
強制リセット信号出力回路9bは、保持回路9aからリセット信号を入力すると共に、CPU7の出力端子MWDTからのモジュールリセット決定信号がI/Oモジュール2を強制リセットする信号であれば、これに応答して、I/Oモジュール2にリセット信号を入力する。強制リセット信号出力回路9bは、I/Oモジュール2をリセットするというモジュールリセット決定信号がCPU7から入力されると、I/Oモジュール2にそれを強制リセットするリセット信号を出力する。これにより、I/Oモジュール2は強制リセットされる。なお、リセット信号は、図面上は、バス4を介して、強制リセット信号出力回路9bからI/Oモジュール2に入力されるようになっているが、図示略のリセット信号線により、強制リセット信号出力回路9bとI/Oモジュール2とを接続し、このリセット信号線を介して、強制リセット信号出力回路9bからI/Oモジュール2に入力することができる。
The forced reset
以上から本実施の形態では、プログラマブルコントローラ本体1のCPU7からシステム異常パルスが出力された場合、モジュールリセット回路9は、CPU7からのモジュール決定信号に応じてモジュール2を強制リセットするかどうかを決定する。制御ターゲット3内の機器制御状態から、I/Oモジュール2を強制リセットする必要が無い場合は、CPU7はI/Oモジュール2を強制リセットしないモジュールリセット決定信号をモジュールリセット回路9に出力し、I/Oモジュール2を強制リセットしない。一方、機器制御状態からI/Oモジュール2を強制リセットする必要がある場合、I/Oモジュール2を強制リセットするというモジュールリセット決定信号をモジュールリセット回路9に出力して、I/Oモジュール2を強制リセットする。このことにより、本実施の形態では、ユーザが、システム異常により、CPU7を強制リセットし、次に、CPU再起動により制御が再開される場合、機器を安全に制御することができるようになる。
As described above, in the present embodiment, when a system abnormal pulse is output from the CPU 7 of the programmable controller body 1, the module reset circuit 9 determines whether to forcibly reset the
1 プログラマブルコントローラ本体
5 プログラムメモリ
6 ワークメモリ
7 CPU
9 モジュールリセット回路
2 I/Oモジュール
3 制御ターゲット
4 バス
1 Programmable controller body 5 Program memory 6 Work memory 7 CPU
9 Module reset circuit 2 I / O module 3 Control target 4 Bus
Claims (1)
当該プログラマブルコントローラ本体は、
当該システムをシーケンス制御する制御プログラムを実行するもので、ウォッチドッグタイマー機能を有するCPUと、
モジュールを強制リセットするモジュールリセット回路と、
を備え、
上記CPUは、ウォッチドッグタイマー機能によりシステム異常検出時には上記モジュールリセット回路にシステム異常パルスを出力し、かつ、シーケンス制御状態に応じてモジュールをリセットするか否かを決めるモジュールリセット決定信号を出力し、
上記モジュールリセット回路は、上記CPUからのシステム異常パルスが入力されると、CPUから入力するモジュールリセット決定信号に応じてモジュールをリセットする、ことを特徴とするシステム異常検出方式。 In a system including a programmable controller body and one or more modules that are sequence-controlled thereby,
The programmable controller body is
A control program for controlling the system in sequence, and a CPU having a watchdog timer function;
A module reset circuit for forcibly resetting the module;
With
The CPU outputs a system abnormality pulse to the module reset circuit when a system abnormality is detected by the watchdog timer function, and outputs a module reset determination signal that determines whether to reset the module according to a sequence control state,
The module reset circuit, when a system abnormal pulse is input from the CPU, resets the module in accordance with a module reset determination signal input from the CPU.
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JP2009150842A JP2011008493A (en) | 2009-06-25 | 2009-06-25 | System abnormality detection system by watchdog timer |
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CN111045505A (en) * | 2019-10-23 | 2020-04-21 | 盛科网络(苏州)有限公司 | Time delay reset device and method of system on chip |
CN111897670A (en) * | 2020-07-23 | 2020-11-06 | 北京骑胜科技有限公司 | Hardware reset circuit, method, Internet of things equipment and storage medium |
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