CN102087524A - 现场总线系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的现场总线系统能够在进行激活/非激活的切换之前验证所下载的更新软件的正当性。在控制器2中设置第1存储区域(M1)和第2存储区域(M2)，将第1存储区域(M1)作为激活的存储区域，使得更新前软件S1存储于其中，将第2存储区域(M2)作为非激活的存储区域，使得更新软件S2下载于其中。模拟实验用微处理器2-6采用被下载的更新软件S2对现场设备3的运行控制进行模拟实验。该模拟实验的执行状態可以由主机1来监控。在模拟实验的执行状态的判定结果为“良”时，操作员向控制器2发送激活化的指令。由此，控制器2可以进行激活/非激活的切换。

Description

现场总线系统
技术领域
本发明涉及一种采用控制器控制温度、压力、流量等的信号发送器、或者阀操作器等的现场设备的现场总线系统。
背景技术
以往，这种现场总线系统具有主机、通过通信线与该主机连接的控制器、由该控制器控制的现场设备，并从主机向控制器下载控制现场设备运行的软件。
图11示出以往的现场总线系统的主要部分的构成。在该图中，1是主机，2是控制器，3-1～3-n是现场设备，主机1和控制器2通过通用的通信线4连接，控制器2和现场设备3(3-1～3-n)通过连接模块5连接。另外，该现场总线系统中，将通过连接模块5连接控制器2和现场设备3之间的通信线6称为现场总线。
(采用更新前的软件所进行的现场设备的运行的控制)
在该现场总线系统中，控制器2使用的是控制现场设备3的运行的软件。控制器2采用该软件从现场设备3读取输入值(测量值)，根据所读取的输入值运算至现场设备3的控制输出的实际值，将所运算出的控制输出的实际值(输出值)发送给现场设备3。由此，现场设备3的运行通过控制器2来控制。
〔软件的更新〕
更新控制器2所使用的软件的情况下，通过通信线4从主机1向控制器2发送更新软件，使其下载到控制器2内。这时，在使更新软件激活的期间，将控制器2设为空转状态，停止现场设备3的控制。
这样的软件更新方法，对于能够停止控制器2的工序/状况没有大的问题，但是无法应对“想更新软件但又不想停止程序控制”这样的状况。
相对于此，通过采用例如专利文献1、专利文献2所揭示的那样的方法，向控制器2进行更新软件的下载，不停止程序控制就能进行软件的更新。
在该方法中，例如如图12所示，在具有微处理器2-1和通信接口2-2的控制器2中设置第1存储区域M1和第2存储区域M2，使更新前的软件S1预先下载到第1存储区域M1中。又，在控制器2中设置激活/非激活切换部2-3，做成激活/非激活的切换状态，将第1存储区域M1作为激活的存储区域，将第2存储区域M2作为非激活的存储区域。
由此，微处理器2-1采用预先存储在激活的存储区域M1中的更新前的软件S1，控制现场设备3的运行。
更新软件时，将更新软件S2下载到第2存储区域(非激活的存储区域)M2中，在下载结束时，通过激活/非激活切换部2-3将第2存储区域M2切换为激活的存储器区域，将第1存储区域M1切换为非激活的存储区域。
由此，微处理器2-1在完成向第2存储区域M2下载更新软件之后，马上采用被下载的更新软件S2开始现场设备3的运行控制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：WO2001/014968
专利文献2：日本专利特开2005-122591号公报
发明内容
发明要解决的问题：
但是，使用上述两个存储区域的方法中，没有在下载→激活/非激活的切换之间验证被下载的更新软件的正当性，没有验证正当性就这样使用更新软件，恐怕会在控制上产生问题。本发明正是为了解决这样的课题而做出的，其目的在于提供这样一种现场总线系统，其能够在使更新软件下载后，在激活/非激活的切换之前验证该更新软件的正当性。
解决课题的手段
为了达到这样的目的，本发明的现场总线系统，其具有主机、通过通信线与该主机连接的控制器、和通过该控制器控制的现场设备，并从所述主机向所述控制器下载控制所述现场设备的运行的软件，所述控制器包括：作为所述软件的安装用存储区域设置的第1以及第2存储区域；激活/非激活切换单元，其接收来自所述主机的激活化的指令，将所述第1以及第2存储区域的其中一个切换为激活的存储区域，将另一个切换为非激活的存储区域；现场设备运行控制单元，其采用存储在所述激活的存储区域中的软件控制所述现场设备的运行；下载单元，其将从所述主机发送来的更新软件下载到所述非激活的存储区域；和模拟实验单元，其采用被下载到所述非激活的存储区域中的更新软件对所述现场设备的运行控制进行模拟实验，所述主机包括：向所述控制器发送所述更新软件的更新软件发送单元；对所述控制器中的采用所述更新软件所进行的所述模拟实验的执行状态进行监控的监控单元；和向所述控制器发送所述激活化的指令的激活化指令发送单元。
本发明中，控制器采用存储在所述激活的存储区域中的软件控制所述现场设备的运行，另一方面采用被下载到所述非激活的存储区域中的更新软件对所述现场设备的运行控制进行模拟实验。这时，控制器中的采用更新软件所进行的模拟实验的执行状态可以由主机来监控。
在这里，例如对于被监控的模拟实验的执行状态的良否的判定结果为“良”时，从主机向控制器发送激活化的指令。这样的话，控制器将至目前为止设为非激活的存储区域切换为激活的存储区域，将至目前为止设为激活的存储区域切换为非激活的存储区域。
由此，在向非激活的存储区域下载完更新软件后，可以在主机侧对被下载的更新软件的正当性进行验证之后，再开始采用该更新软件进行现场设备的运行控制。这时，在进行激活/非激活的切换之前的期间，采用存储在激活的存储区域中的更新前的软件继续控制现场设备的运行。
发明的效果
采用本发明，在控制器中设置模拟实验单元，以采用被下载在非激活的存储区域的更新软件对现场设备的运行控制进行模拟实验，由于在主机中设置了监控单元，以对控制器中的采用更新软件所进行的模拟实验的执行状态进行监控，因此，能够在激活/非激活的切换之前在主机侧对下载在控制器中的更新软件的正当性进行验证，从而可以防止更新软件未经验证正当性就直接在控制器中使用。
附图说明
图1是示出本发明的现场总线系统的一实施形态的主要部分的图。
图2是对在该现场总线系统中向控制器下载更新软件的情况进行说明的图。
图3是示出该现场总线系统的控制器在接收更新软件时的处理的流程图。
图4是示出该现场总线系统的控制器在采用更新软件进行模拟实验时的处理的流程图。
图5是对该现场总线系统的主机监控模拟实验的执行状态的情况进行说明的图。
图6是示出主机要求监控模拟实验的执行状态时的控制器的处理的流程图。
图7是对显示在主机的运行画面上的走势图进行例示的图。
图8是对显示在主机的运行画面上的对话框进行例示的图。
图9是对基于来自主机的激活化的指令控制器进行激活/非激活的切换的情况进行说明的图。
图10是示出主机发出了激活化的指令时的控制器的处理的流程图。
图11是示出以往的现场总线系统的主要部分的构成的图。
图12是示出采用专利文献1、2所示那样的方法进行更新软件的下载时的控制器的主要部分的构成的图。
符号说明
1…主机，1-1…更新软件发送部，1-2…监控部，1-3…激活化指令发送部，2…控制器，2-1…微处理器，2-2…通信接口(上位侧通信接口)，2-3…激活/非激活切换部，2-4…通信接口(下位侧通信接口)，2-5…现场设备读取值保持区域，2-6…模拟实验用微处理器，2-7…模拟实验用数据存储区域，2-8…现场设备输出值保持区域，M1…第1存储区域，M2…第2存储区域，S1…更新前软件，S2…更新软件，3(3-1～3-n)…现场设备，4…通信线，5…连接模块，6…通信线(现场总线)，GS…控制输出的模拟实验值的走势图，GR…控制输出的实际值(输出值)的走势图，D L…对话框。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施形态进行详细说明。图1是示出本发明的现场总线系统的一实施形态的主要部分的图。在该图中，与图11、12相同的符号表示与参照图11、12说明的结构要素相同或者同等的结构要素，其说明省略。
在本实施形态中，控制器具有：微处理器2-1、通信接口(上位侧通信接口)2-2、激活/非激活切换部2-3、通信接口(下位侧通信接口)2-4、现场设备读取值保持区域2-5、模拟实验用微处理器2-6、模拟实验用数据存储区域2-7、现场设备输出值保持区域2-8、第1存储区域M1和第2存储区域M2。
本实施形态中，设置微处理器2-1和模拟实验用微处理器2-6这两个作为微处理器，但是微处理器2-1是强力的情况下，也可以使微处理器2-1具有模拟实验用微处理器2-6的功能。又，关于激活/非激活切换部2-3，也可以使微处理器2-1具有其功能。
主机1具有更新软件发送部1-1、监控部1-2和激活化指令发送部1-3。另外，主机1通过由处理器、存储装置构成的硬件和与这些硬件协作实现各种功能的程序来实现，作为主机1所具有的特征性的功能，在图1中仅示出了更新软件发送部1-1、监控部1-2、激活化指令发送部1-3。
〔采用更新前的软件所进行的现场设备的运行的控制)
对于该现场总线系统，控制器2中，更新前的软件S1下载在第1存储区域M1中。又，激活/非激活切换部2-3，做成激活/非激活的切换状态，将第1存储区域M1作为激活的存储区域，将第2存储区域M2作为非激活的存储区域。
在该激活/非激活的切换状态下，微处理器2-1采用存储在第1存储区域(激活的存储区域)M1中的更新前的软件S1，从现场设备3经由连接模块5，通过通信下位侧通信接口2-4读取输入值(测量值)，使该值保持在现场设备读取值保持区域2-5中，并根据该读取的输入值运算出至现场设备3的控制输出的实际值。并且，将该运算出的控制输出的实际值作为输出值，使其保持在现场设备输出值保持区域2-8中，并通过下位侧通信接口2-4经由连接模块5向现场设备3发送。
这样，微处理器2-1采用存储在激活的存储区域M1中的更新前的软件S1，控制现场设备3的运行。
另外，该现场设备3的运行控制中，保持于现场设备读取值保持区域2-5中的来自现场设备3输入值或保持在现场设备输出值保持区域2-8中的至现场设备3的控制输出的实际值(输出值)能够通过主机1的监控部1-2的运行画面或工程工具来参照。
(软件的更新)
更新控制器2所使用的软件的情况下，通过通信线4从主机1向控制器2发送更新软件，使其下载在控制器2内。这时，主机1从更新软件发送部1-1向控制器2发送更新软件S2(参照图2)。
在控制器2中，来自主机1的更新软件S2通过上位侧通信接口2-2向微处理器2-1输送。微处理器2-1接收来自主机1的更新软件S2时(图3：步骤S101的是)，将所接收的更新软件S2下载在第2存储区域(非激活的存储区域)M2中(步骤S102)。该微处理器2-1所具有的更新软件S2的下载功能相当于本发明中所说的下载单元。
〔采用更新软件进行的模拟实验〕
微处理器2-1一旦完成向非激活的存储区域M2下载更新软件S2(步骤S103的是)，即，指示模拟实验用微处理器2-6采用已被下载的更新软件S2进行现场设备3的运行控制的模拟实验(步骤S104)。
模拟实验用微处理器2-6收到来自微处理器2-1的模拟实验的指示时(图4：步骤S201的是)，采用非激活的存储区域M2内的更新软件S2，根据被保持在现场设备读取值保持区域2-5中的来自现场设备3的输入值(在实际的控制执行的过程中读取的输入值)运算出至现场设备3的控制输出的模拟实验值(步骤S202)，将所运算出的模拟实验值写入模拟实验用数据存储区域2-7中(步骤S203)。这时，所运算出的控制输出的模拟实验值不是通过下位侧通信接口2-4发送给现场设备3，而是仅写入模拟实验用数据存储区域2-7。
另外，微处理器2-1在将更新软件S2下载至非激活的存储区域M2的期间、以及模拟实验用微处理器2-6采用更新软件S2进行模拟实验期间都采用存储在激活的存储区域M1中的更新前的软件S1继续进行现场设备3的运行控制。即，在第1的存储区域M1作为激活的存储区域的期间，采用存储在该激活的存储区域M1中的软件S1继续进行现场设备3的运行控制。
〔模拟实验的执行状态的监控〕
在主机1，操作员可以监控控制器2中使用更新软件S2所进行的模拟实验的执行状态。
这时，操作员通过主机1的监控部1-2向控制器2发送对使用更新软件S2所进行的模拟实验的执行状态进行监控的要求(参照图5)。该模拟实验的执行状态的监控要求被发送至控制器2的模拟实验用微处理器2-6。
模拟实验用微处理器2-6在接收到来自主机1的模拟实验的执行状态的监控要求时(图6：步骤S301)，将写入模拟实验用数据存储区域2-7中的控制输出的模拟实验值、保持在现场设备读取值保持区域2-5中的来自现场设备3的输入值、保持在现场设备输出值保持区域2-8中的至现场设备3的控制输出的实际值(输出值)回传给主机1(步骤S302)。
在主机1中，监控部1-2将从控制器2发送来的控制输出的模拟实验值、来自现场设备3的输入值、和至现场设备的控制输出的实际值(输出值)对比显示在运行画面上。
例如，在将现场设备3设为阀操作器，将控制输出设为阀的开度θ时，如图7所示，对比显示出控制输出的模拟实验值的走势图GS和控制输出的实际值(输出值)的走势图GR。
这时，走势图GS是采用更新软件S2的控制输出的模拟实验值，走势图GR是采用更新前软件S1的控制输出的实际值(输出值)。操作员可以通过比较该走势图GS和GR来验证被下载在控制器2中的更新软件S2的正当性。
又，监控部1-2在显示有走势图GS和GR的运行画面中显示出对话框DL，询问对于采用更新软件S2的模拟实验的执行状态的良否判定结果(参照图8)。
如果操作员在验证之后判断被下载在控制器2中的更新软件S2是正当的，则从该对话框将良好与否的判定结果输入为“OK(良)”。这样的话，激活化的指令从主机1的激活化指令发送部1-3发送给控制器2(参照图9)。
〔激活/非激活的切换〕
在控制器2中，来自主机1的激活化的指令通过上位侧通信接口2-2向微处理器2-1发送。微处理器2-1在接收到来自主机1的激活化的指令时(图10：步骤S401的是)，指令激活/非激活切换部2-3进行激活/非激活的切换(步骤S402)。
由此，激活/非激活切换部2-3将至目前为止设为非激活的第2存储区域M2切换为激活的存储区域，将在至目前为止设为激活的第1存储区域M1切换为非激活的存储区域。
由此，微处理器2-1中止了采用存储在第1存储区域(非激活的存储器区域)中的更新前软件S1所进行的现场设备3的运行控制，开始采用存储在第2存储区域M2(激活的存储器区域)中的更新软件S2所进行的现场设备3的运行控制。
这样一来，在本实施形态中，能够在激活/非激活的切换前在主机1侧验证下载在控制器2中的更新软件S2的正当性，可以防止未被验证正当性的更新软件S2直接在控制器2中使用。
另外，在上述实施形态中，采用更新软件S2进行模拟实验时，根据保持在现场设备读取值保持区域2-5中的来自现场设备3的输入值来运算至现场设备的控制输出的模拟实验值，但是也可以从主机1发送运行模式之外的其他设定值，使其保持在模拟实验用数据存储区域2-7中，根据从该主机1发送来的运行模式之外的其他设定值运算至现场设备3的控制输出的模拟实验值。这时，在主机1侧，使被运算出的至现场设备3的控制输出的模拟实验值和运行模式之外的其他设定值对比显示在该监控部1-2的运行画面上。
又，在上述实施形态中，在从主机1向控制器2下载更新软件S2时，发送该更新软件S2的全部内容，但在更新软件S2与更新前软件S1的内容几乎相同这样的情况下，也可以从主机1发送存储器区域的复制指令，将存储在激活的存储区域M1的更新前软件S1复制到非激活的存储区域M2，仅将差分从主机1发送给控制器2，将非激活的存储区域M2中的更新前软件S1改写为更新软件S2。通过这样操作，可以减少通信负载。
又，上述实施形态中，对使更新软件下载到控制器2的情形进行了说明，但是现场设备3也可以与控制器2同样地构成，可以下载现场设备用的更新软件。这时，使现场设备3自身的输入值(测量值)保持在现场设备读取值保持区域2-5中，使现场设备3自身的动作输出的实际值(输出值)保持在现场设备输出值保持区域2-8中。
产业上的可利用性
本发明的现场总线系统能够作为采用控制器控制各种现场设备的现场总线系统在程序控制等各种领域利用。

Claims (6)

1.一种现场总线系统，其具有主机、通过通信线与该主机连接的控制器、和通过该控制器控制的现场设备，并从所述主机向所述控制器下载控制所述现场设备的运行的软件，其特征在于，
所述控制器包括：
作为所述软件的安装用存储区域设置的第1以及第2存储区域；
激活/非激活切换单元，其接收来自所述主机的激活化的指令，将所述第1以及第2存储区域的其中一个切换为激活的存储区域，将另一个切换为非激活的存储区域；
现场设备运行控制单元，其采用存储在所述激活的存储区域中的软件控制所述现场设备的运行；
下载单元，其将从所述主机发送来的更新软件下载到所述非激活的存储区域；和
模拟实验单元，其采用被下载到所述非激活的存储区域中的更新软件对所述现场设备的运行控制进行模拟实验，
所述主机包括：
向所述控制器发送所述更新软件的更新软件发送单元；
对所述控制器中的采用所述更新软件所进行的所述模拟实验的执行状态进行监控的监控单元；和
向所述控制器发送所述激活化的指令的激活化指令发送单元。
2.如权利要求1所述的现场总线系统，其特征在于，
所述现场设备运行控制单元，采用存储在所述激活的存储区域中的软件，根据从所述现场设备读取的输入值运算出至所述现场设备的控制输出的实际值，
所述模拟实验单元采用被下载在所述非激活的存储区域中的更新软件，根据从所述现场设备读取的输入值运算出至所述现场设备的控制输出的模拟实验值。
3.如权利要求2所述的现场总线系统，其特征在于，
所述监控单元对比显示通过所述现场设备运行控制单元运算出的至所述现场设备的控制输出的实际值和通过所述模拟实验单元运算出的至所述现场设备的控制输出的模拟实验值。
4.如权利要求1所述的现场总线系统，其特征在于，
所述模拟实验单元，采用被下载在所述非激活的存储区域中的更新软件，根据从所述主机发送来的除运行模式之外的其他设定值运算出至所述现场设备的控制输出的模拟实验值，
所述监控单元显示通过所述模拟实验单元运算出的至所述现场设备的控制输出的模拟实验值。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的现场总线系统，其特征在于，
所述主机具有显示对话框的对话框显示单元，该对话框显示询问所述被监控的模拟实验的执行状态良否的判定结果，
在从所述对话框将良否的判定结果输入为“良”时，所述激活化指令发送单元向所述控制器发送所述激活化的指令。
6.一种现场总线系统，其具有主机、通过通信线与该主机连接的控制器、和通过该控制器控制的现场设备，从所述主机向所述现场设备下载软件，其特征在于，
所述现场设备包括：
作为所述软件的安装用存储区域设置的第1以及第2存储区域；
激活/非激活切换单元，其接收来自所述主机的激活化的指令后，将所述第1以及第2存储区域的其中一个切换为激活的存储区域，将另一个切换为非激活的存储区域；
现场设备动作单元，其采用存储在所述激活的存储区域中的软件使得所述现场设备动作；
下载单元，其将从所述主机发送来的更新软件下载到所述非激活的存储区域；和
模拟实验单元，其采用被下载到所述非激活的存储区域中的更新软件对所述现场设备的动作进行模拟实验，
所述主机包括：
向所述现场设备发送所述更新软件的更新软件发送单元；
对所述现场设备中的采用所述更新软件所进行的所述模拟实验的执行状态进行监控的监控单元；
和向所述现场设备发送所述激活化的指令的激活化指令发送单元。
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