JP2005122591A - フィールドバスシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 フィールドバス仕様は遵守しながらソフトウェアダウンロードの作業に柔軟性をもたせ、機器リセットが発生するアクティベイト処理を分離して実行できるようにすると共に、ドメインダウンロード完了態にある機器に対してソフトウェアダウンロードを実施する際にアクティベイト処理から開始可能なフィールドバスシステムを実現する。
【解決手段】 ソフトウェアが実装されたフィールド機器をフィールドバスに接続したフィールドバスシステムにおいて、
前記ソフトウェアを前記フィールド機器にダウンロードするソフトウェアダウンロード手段と、
所定のフィールド機器へソフトウェアをダウンロードした後、ソフトウェアを切り替えるアクティベイト処理を保留し、他のフィールド機器へのソフトウェアのダウンロードを実行させるアクティベイト分離手段と、
を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ソフトウェアが実装されたフィールド機器をフィールドバスに接続したフィールドバスシステムに関する。

FOUNDATIONフィールドバスの仕様書では、次のようにフィールド機器にソフトウェアをダウンロードする手順が規格化されている。

ドキュメント番号：FF-883 タイトル：FOUNDATION(TM) Specification System Management Addendum for Software Download 図：3.3.1 State Diagram Figure 1 Common Software Download State Diagram

図５は、前記仕様書に規定されているソフトウェアのダウンロード実行に関する機器内部の状態遷移を示す図（Figure 1）である。基本的な流れは、中央のルートに示されているように、電源投入（Powerup）による起動−ダウンロード未待機（DWNLD_NOT_READY）−ダウンロード準備（DWNLD_PREPARING）−ダウンロード待機（DWNLD_READY）−ダウンロード実行（DOWNLOADING）−ドメインダウンロード（ドメインダウンロードプロトコルによるソフトウェアの送付手続き）完了（DWNLD_OK）と状態遷移する。

ドメインダウンロード完了後に、旧ソフトウェアをダウンロードした新ソフトウェアに切り替えるアクティベイト（Activate）処理が実行されて最初の状態に戻る。各状態において正常な状態が確認されない場合にはキャンセル（CANCEL_DWNLD）されて最初の状態であるダウンロード未待機（DWNLD_NOT_READY）に戻る。

この仕様では、原則としてダウンロードの都度上記状態を遷移することが規定されているが、電源の投入（Powerup）時にドメインダウンロード完了（DWNLD_OK）となっている場合には、直ちにアクティベイト（Activate）処理に移行することが認められている。

図４は、図５で説明したフィールドバスの仕様に準拠したソフトウェアダウンロードの処理の流れを示すフローチャートである。ダウンロード開始よりステップＳ１では機器の能力を確認し、ステップＳ２で機器の起動状態を確認してダウンロード待機（DWNLD_READY）でない場合にはステップＳ３でキャンセル（CANCEL_DWNLD）を実施する。

ステップＳ４では状態遷移を監視しながら処理を継続し、ステップＳ５でドメインダウンロード完了（DWNLD_OK）を確認するとアクティベイトを実施し、ステップＳ６で機器をリセット後にソフトウェアの切り替え作業を実行して一連のダウンロード作業を終了する。

ダウンロード実行に関する機器内部の状態遷移は、フィールドバス仕様によりその動作が規定されていて一連の作業は状態遷移に忠実に対応し進行し、開始から終了までを一貫して処理するような流れとなっている。

ダウンロード処理を一貫して実施する場合に、以下のような問題がある。
（１）ドメインダウンロード完了（DWNLD_OK）から終了／開始（DWNLD_NOT_READY）への遷移において、アクティベイト処理と呼ばれるソフトウェアの切り替え作業が実施される。この処理を実施すると機器が一旦リセットされる。機器がリセットされることで、動作中であった制御およびオンデマンド通信が中断する。機器の能力によってはドメインダウンロード完までは機器動作中に並行して実施できるために問題はないが、アクティベイト処理に関しては、いかなる能力の機器であっても制御の中断等の不都合な局面が発生する。

（２）ソフトウェアの切り替えを実行するアクティベイト処理をプラントの定期メンテナンスの期間中に実施したい、あるいはセグメント単位で一気に実施したい、という要求に対応することができない。

従って本発明が解決しようとする課題は、フィールドバス仕様は遵守しながらソフトウェアダウンロードの作業に柔軟性をもたせ、機器リセットが発生するアクティベイト処理を分離して実行できるようにすると共に、ドメインダウンロード完了状態にある機器に対してソフトウェアダウンロードを実施する際にアクティベイト処理から開始可能なフィールドバスシステムを実現することである。

このような課題を達成するために、本発明の構成は次の通りである。
（１）ソフトウェアが実装されたフィールド機器をフィールドバスに接続したフィールドバスシステムにおいて、
前記ソフトウェアを前記フィールド機器にダウンロードするソフトウェアダウンロード手段と、
所定のフィールド機器へソフトウェアをダウンロードした後、ソフトウェアを切り替えるアクティベイト処理を保留し、他のフィールド機器へのソフトウェアのダウンロードを実行させるアクティベイト分離手段と、
を備えたことを特徴とするフィールドバスシステム。

（２） 前記アクティベイト処理を保留したフィールド機器に対して、アクティベイト処理を開始するアクティベイト処理手段を備えたことを特徴とする（１）に記載のフィールドバスシステム。

（３）前記アクティベイト処理手段は、前記アクティベイト処理を保留したフィールド機器に対して、セグメント単位でアクティベイト処理を実行することを特徴とする（２）に記載のフィールドバスシステム。

（４）前記アクティベイト処理手段は、前記アクティベイト処理を保留してソフトウェアのダウンロードを完了したフィールド機器に対して、任意の時点で一括してアクティベイト処理を実行することを特徴とする（２）に記載のフィールドバスシステム。

（５）前記アクティベイト処理手段は、前記アクティベイト処理を保留してソフトウェアのダウンロードを完了したフィールド機器に対して、アクティベイト処理から開始することを特徴とする（２）に記載のフィールドバスシステム。

（６）前記ソフトウェアダウンロード手段は、前記アクティベイト処理を保留してソフトウェアのダウンロードを完了したフィールド機器に対して、最初からダウンロード処理を開始することを特徴とする（１）乃至（５）のいずれかに記載のフィールドバスシステム。

（７）前記ソフトウェアダウンロード手段は、前記フィールドバスを介して前記フィールド機器と通信する上位装置内に形成されていることを特徴とする（１）乃至（６）のいずれかに記載のフィールドバスシステム。

（８）前記フィールドバス及びフィールド機器は、FOUNDATIONフィールドバス規格に準拠することを特徴とする（１）乃至（７）のいずれかに記載のフィールドバスシステム。

以上説明したことから明らかなように、本発明によるアクティベイト分離手段及びアクティベイト処理手段の適用によれば次のような効果がある。
（１）セグメント単位でアクティベイト処理を実行することができる。
（２）アクティベイト処理をまとめて別の機会に一括して実施することができる。
（３）ドメインダウンロード完了状態にある機器に対してアクティベイト処理から開始することができる。
（４）ドメインダウンロード完了状態にある機器に対して最初からダウンロード処理を開始することができる。

以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明を階層型の制御システムに適用したフィールドバスシステムの一実施形態を示す機能ブロック図である。

１は上位装置であり、制御バス２に接続されている。３は制御バス２に接続されているフィールドコントロールステーションであり、上位装置１と通信すると共にＩ／Ｏバス４, インターフェイスカード５, フィールドバス６を介してこのフィールドバス接続されているフィールド機器７と通信し、これを制御する。

８は、上位装置１が接続されるイーサネット（登録商標）で代表される汎用通信バスである。９は制御バス２及び汎用通信バス８に接続されたフィールドバスビルダ、１０は制御バス２及び汎用通信バス８に接続された機器管理手段である。フィールド機器に実装されるソフトウェアを切り替えた場合、そのフィールド機器に対する再エンジニアリングは、フィールドバスビルダ９で実行される。

以下、本発明の特徴部につき説明する。１００はソフトウェアダウンロード手段であり、上位装置１内に形成されている。このソフトウェアダウンロード手段１００は、図５で説明したフィールドバス規格に準拠したダウンロード機能を有する。

上位装置１内にソフトウェアダウンロード手段を形成することにより、セグメント単位に分割された複数のフィールドバスに接続されている異なるフィールド機器に対して並行してソフトウェアのダウンロードが実施可能となる。

Ｉ／Ｏバス４には２個のインターフェイスカード５１, ５２が接続されている。インターフェイスカードは一般に複数のセグメントを有し、セグメント単位でフィールドバスが接続可能とされている。

インターフェイスカード５１のセグメントにはフィールドバス６１及び６２が接続され、夫々にはフィールド機器７１及び７２が接続されている。同様に、インターフェイスカード５２のセグメントにはフィールドバス６３及び６４が接続され、夫々にはフィールド機器７３及び７４が接続されている。

このように、セグメント単位に分割された複数のフィールドバスに接続されている異なる４台のフィールド機器７１乃至７４に対して、フィールドバスシステムの通信機能を利用することにより、ダウンロード手段１００より各フィールド機器に対して並行してソフトウェアをダウンロードすることが可能であり、トータルのダウンロード時間を短縮できる。

２００はアクティベイト分離手段であり、特定のフィールド機器へのドメインダウンロード完了後に実行されるアクティベイト処理を保留して他のフィールド機器へのドメインダウンロードを実行する機能を有する。

３００はアクティベイト処理手段であり、アクティベイト分離オプション機能によりアクティベイト処理を保留してドメインダウンロードを完了したフィールド機器に対して、後にセグメント単位で一括してアクティベイト処理を開始する機能を有する。

図５で説明したように、FOUNDATIONフィールドバス仕様書では、原則としてダウンロードの都度、ダウンロード未待機（DWNLD_NOT_READY）−ダウンロード準備（DWNLD_PREPARING）−ダウンロード待機（DWNLD_READY）−ダウンロード実行（DOWNLOADING）−ドメインダウンロード完了（DWNLD_OK）の状態を遷移することが規定されている。

この仕様では、上記原則の例外があり、電源の投入（Powerup）時にドメインダウンロード完了（DWNLD_OK）となっている機器には、直ちにアクティベイト（Activate）処理をすることが認められている。本発明はこの点に着目し、フィールドバス規格を遵守しながらソフトウェアのダウンロードの作業に柔軟性を持たせる機能の追加を特徴としている。

図２は、アクティベイト分離手段の処理手順を説明するフローチャートである。ステップＳ１でダウンロードが開始されると、ステップＳ２で機器状態がチェックされ、ドメインダウンロード完了（DWNLD_OK）であればステップＳ３に進み、アクティベイト分離オプションが確認される。

ステップＳ４の判断分岐では、機器単位で従来手順によりアクティベイト処理するか分離オプション機能で後に一括して処理するかを分岐し、機器単位の処理ではステップＳ５でその機器のアクティベイト処理を実施し、ステップＳ６で機器のリセット後にソフトウェアの切り替え作業を実施する。

ステップＳ４の分岐で分離オプション機能が選択された場合には、その機器のアクティベイト処理は保留され、ステップＳ７で次の機器に対してソフトウェアダウンロードを実施してステップＳ８に進む。アクティベイト分離オプション機能は、ダウンロード実行前にユーザが機器毎に確認／変更することができ、デフォルトは「機器単位」である。

ステップＳ８の判断分岐では、分離オプションによるソフトウェアダウンロードを実施する最後の機器である場合にはステップＳ９に進み、最後の機器でない場合にはステップＳ１に戻り次の機器の分離オプションを確認してダウンロードを続行する。

ステップＳ９では、アクティベイト処理を保留してソフトウェアのダウンロードを終了した機器に対してアクティベイト処理をセグメント単位で今実施するかを確認し、ステップＳ１０の判断分岐に進む。アクティベイト処理を実施する場合にはステップＳ５及びＳ６に進み、でアクティベイト処理とリセット後のソフトウェア切り替えを実施する。

ステップＳ１０の判断分岐でアクティベイト処理の実施キャンセルすることも可能である。その場合には、ソフトウェアはダウンロードされているがアクティベイト処理を実行していないために，旧ソフトウェアで機器は動作している。従って、ソフトウェアの切り替えが完了するためには、後にアクティベイト処理を実行する必要がある。

図３は、アクティベイト処理手段の処理手順を説明するフローチャートであり、ドメインダウンロード完了状態の機器の取り扱いを示す。このフローチャートは、図２のフローチャートにおけるステップＳ８から進んだステップＳ１の処理の詳細である。

分離オプションによりソフトウェアのダウンロードが完了すると、ステップＳ１１では機器の状態が確認される。ステップＳ１２で機器の状態がドメインダウンロード完了（DWNLD_OK）の状態となっていればステップＳ１３で分離オプションをチェックする。

ステップＳ１４でその機器の分離オプションが「機器単位での実施」であれば、ステップＳ１５に進み、アクティベイト処理の実施がチェックされ、実施する場合にはステップＳ１６でアクティベイト処理が実行されて終了する。

ステップＳ１４の分離オプションチェックが「セグメント単位での実施」の場合にはステップＳ１７に進み、再度ダウンロードを実行するかがチェックされる。実行する場合にはステップＳ１８で通常のダウンロードが実施されて終了し、実行しない場合にはキャンセルされて終了する。尚、ステップＳ１５のアクティベイト処理の実施チェックでキャンセルの場合にも直ちに終了する。

ステップＳ１２のチェックで、機器の状態がドメインダウンロード完了（DWNLD_OK）の状態となっていない場合及びステップＳ１５のチェックでアクティベイト処理を実施しない場合にはステップＳ１８で通常のダウンロードが実施されて終了する。

以上説明した実施形態は、本発明を階層型の制御システムの上位装置内に適用したものであるが、これに限定されるものではなく、フィールドバス及びこれと通信するフィールド機器のソフトウェア切り替えに汎用的に適用することが可能である。

本発明を階層型の制御システムに適用したフィールドバスシステム一実施形態を示す機能ブロック図である。 アクティベイト分離手段の処理手順を説明するフローチャートである。 アクティベイト処理手段の処理手順を説明するフローチャートである。 フィールドバスの仕様の準拠したソフトウェアダウンロードの処理の流れを示すフローチャートである。 FOUNDATIONフィールドバス仕様書に規定されている、ソフトウェアのダウンロード実行に関する機器内部の状態遷移を示す図である。

符号の説明

１ 上位装置
２ 制御バス
３ フィールドコントロールステーション
４ Ｉ／Ｏバス
５１、５２ インターフェイスカード
６１、６２、６３、６４ フィールドバス
７１、７２、７３、７４ フィールド機器
８ 汎用通信バス
９ フィールドバスビルダ
１０ 機器管理手段
１００ ソフトウェアダウンロード手段
２００ アクティベイト分離手段
３００ アクティベイト処理手段

Claims (8)

1. ソフトウェアが実装されたフィールド機器をフィールドバスに接続したフィールドバスシステムにおいて、
   前記ソフトウェアを前記フィールド機器にダウンロードするソフトウェアダウンロード手段と、
   所定のフィールド機器へソフトウェアをダウンロードした後、ソフトウェアを切り替えるアクティベイト処理を保留し、他のフィールド機器へのソフトウェアのダウンロードを実行させるアクティベイト分離手段と、
   を備えたことを特徴とするフィールドバスシステム。
2. 前記アクティベイト処理を保留したフィールド機器に対して、アクティベイト処理を開始するアクティベイト処理手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のフィールドバスシステム。
3. 前記アクティベイト処理手段は、前記アクティベイト処理を保留したフィールド機器に対して、セグメント単位でアクティベイト処理を実行することを特徴とする請求項２に記載のフィールドバスシステム。
4. 前記アクティベイト処理手段は、前記アクティベイト処理を保留してソフトウェアのダウンロードを完了したフィールド機器に対して、任意の時点で一括してアクティベイト処理を実行することを特徴とする請求項２に記載のフィールドバスシステム。
5. 前記アクティベイト処理手段は、前記アクティベイト処理を保留してソフトウェアのダウンロードを完了したフィールド機器に対して、アクティベイト処理から開始することを特徴とする請求項２に記載のフィールドバスシステム。
6. 前記ソフトウェアダウンロード手段は、前記アクティベイト処理を保留してソフトウェアのダウンロードを完了したフィールド機器に対して、最初からダウンロード処理を開始することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のフィールドバスシステム。
7. 前記ソフトウェアダウンロード手段は、前記フィールドバスを介して前記フィールド機器と通信する上位装置内に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のフィールドバスシステム。
8. 前記フィールドバス及びフィールド機器は、FOUNDATIONフィールドバス規格に準拠することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のフィールドバスシステム。
   

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