JP2008210067A - Control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、不揮発性メモリとマイクロコンピュータを有する制御装置に係り、不揮発性メモリの書き換えを安全に行う機構を有し、ボイラ等の制御装置として好適に使用することができる制御装置に関する。 The present invention relates to a control device having a nonvolatile memory and a microcomputer, and more particularly to a control device that has a mechanism for safely rewriting the nonvolatile memory and can be suitably used as a control device such as a boiler.
電子技術の進展により種々の機械、産業分野にマイクロコンピュータを利用した電子制御装置が広く用いられている。このような電子装置において、使用条件や季節的条件による制御方法の変更、あるいは制御技術の改善等は、マイクロコンピュータに内蔵した書き換え可能な不揮発性メモリに制御プログラムを記憶させ、その不揮発性メモリの制御プログラムの書き換えを必要に応じて行うことによってなされている。 Due to advances in electronic technology, electronic control devices using microcomputers are widely used in various machines and industrial fields. In such an electronic device, the control method is changed according to use conditions or seasonal conditions, or the control technology is improved. For example, a control program is stored in a rewritable nonvolatile memory built in the microcomputer, and the nonvolatile memory The control program is rewritten as necessary.
この不揮発性メモリの書き換えについては、書換作業中の電源遮断、書換データ送信中の通信障害、書換データを記録したデータファイルの欠陥、ホストコンピュータのハングアップ等種々の原因により適正に行われない場合があり、書き換えを安全に行うために種々の提案が成されている。例えば、特許文献1に、データの書き込み・消去を電気的に行うことが可能なメモリと、このメモリにデータを書き込み又は消去する制御手段とを本体に備え、この本体に取り付けられ外部から情報を入力するための外部コネクタに前記データの書き込み・消去を許可する信号を入力する信号ピンを備えた携帯型電子機器が提案されている。そして、外部コネクタを装着しない限りメモリにデータの書き込み又は消去ができないことが開示されている。 This non-volatile memory rewrite is not performed properly due to various causes such as power interruption during rewrite work, communication failure during rewrite data transmission, defect in data file recording rewrite data, hang up of host computer, etc. There have been various proposals for safe rewriting. For example, in Patent Document 1, a main body is provided with a memory capable of electrically writing and erasing data and a control means for writing or erasing data in the memory, and information is externally attached to the main body. There has been proposed a portable electronic device having a signal pin for inputting a signal permitting writing / erasing of the data to an external connector for inputting. It is disclosed that data cannot be written to or erased from the memory unless an external connector is attached.
特許文献2に、データの書き込みや消去を電気的に行なえるメモリと、このメモリにデータを書き込むマイクロプロセッサとを本体に備え、この本体に取り付けられた外部コネクタの端子に、前記データの書き込みや消去を行なうための電源ラインを接続した電子装置が提案されている。そして、この発明により、従来の電子装置のように、フラッシュメモリにデータの書き込みや消去を行なうためのプログラム用電源電圧Vpp、およびマイクロプロセッサやフラッシュメモリの動作電源電圧Vccが本体内の電源部により供給されていないので、フラッシュメモリの書き換え時にプログラム用電源電圧Vppがフラッシュメモリに負荷され不用意にフラッシュメモリの書き換えが行われるのを防止できることが開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228667 includes a memory capable of electrically writing and erasing data and a microprocessor for writing data in the memory, and the data writing and erasing are connected to terminals of an external connector attached to the body. There has been proposed an electronic device to which a power line for erasing is connected. According to the present invention, the power supply voltage Vpp for programming and erasing data in the flash memory and the operating power supply voltage Vcc of the microprocessor and flash memory are supplied by the power supply unit in the main body as in the conventional electronic device. Since it is not supplied, it is disclosed that the program power supply voltage Vpp is loaded on the flash memory when the flash memory is rewritten, and the flash memory can be prevented from being rewritten inadvertently.
また、特許文献3に、農作業車両の制御を行うコントローラについて、フラッシュメモリの書き換えを安全に行うことができるコントローラが開示されている。すなわち、通常時はコントローラ側の書き込み用コネクタに保護コネクタが装着されており、フラッシュメモリの書き換えは、その保護コネクタを取り外して書き込み装置側のコネクタを装着することによって行われることが開示されている。また、この書き込み時には農作業車両の制御を行うソレノイドへの出力が切断されることが開示されている。 Patent Document 3 discloses a controller that can safely rewrite a flash memory for a controller that controls a farm vehicle. That is, it is disclosed that a protective connector is normally attached to the writing connector on the controller side, and rewriting of the flash memory is performed by removing the protective connector and attaching the writing device side connector. . Further, it is disclosed that the output to the solenoid for controlling the farm vehicle is cut off during the writing.
しかしながら、このような従来の制御装置においては、書き換えが正常に行われなかった場合、あるいは書き変え作業中にマイクロコンピュータから不用意な出力がされた場合に、機器が作動して安全を害するようなおそれが確実に排除されているとはいえない。すなわち、特許文献1に提案された制御装置においては、外部コネクタの脱着によりメモリのデータの書き込み又は消去は確実にできるが、機器の不用意な作動が確実に防止されているとはいえない。特許文献2に提案された制御装置においても、内蔵されたプログラム用電源電圧Vppに影響されずに安全にメモリ書き換えができるといっても、同様に機器の不用意な作動が確実に防止されているとはいえない。 However, in such a conventional control device, when the rewriting is not performed normally or when an inadvertent output is output from the microcomputer during the rewriting operation, the device operates to impair safety. It cannot be said that it is definitely excluded. That is, in the control device proposed in Patent Document 1, it is possible to reliably write or erase data in the memory by detaching the external connector, but it cannot be said that inadvertent operation of the device is reliably prevented. Even in the control device proposed in Patent Document 2, even if the memory can be rewritten safely without being affected by the built-in program power supply voltage Vpp, inadvertent operation of the device is also reliably prevented. I can't say.
特許文献3に開示された制御装置においては、書き込み時には農作業車両の制御を行うソレノイドへの出力が切断されるようになっているが、不正な書き込みによりマイクロコンピュータが暴走する場合にはソレノイドへ不用意な出力がなされるおそれがある。 In the control device disclosed in Patent Document 3, the output to the solenoid that controls the farm vehicle is cut off at the time of writing. However, if the microcomputer runs away due to illegal writing, the solenoid is disabled. There is a risk that prepared output will be made.
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み、不揮発性メモリの書き換えを安全に行うことができる、すなわち、制御装置の不揮発性メモリの書き換えにおいて制御装置からの不正出力を防止する機構を有し、ボイラ等の制御装置として好適に使用することができる制御装置を提供することを目的とする。 In view of such conventional problems, the present invention can safely rewrite the nonvolatile memory, that is, has a mechanism for preventing unauthorized output from the control device in rewriting the nonvolatile memory of the control device, It aims at providing the control apparatus which can be used conveniently as control apparatuses, such as a boiler.
本発明に係る制御装置は、機器を制御するプログラムを記憶している書き換え可能な不揮発性メモリを備えたマイクロコンピュータと、前記機器への制御信号を出力する出力部と、この出力部の機器制御用電源とを有する制御装置であって、前記機器制御用電源から前記出力部への給電配線は、制御装置側第一コネクタを介しており、前記機器制御用電源から前記出力部への給電は、前記制御装置側第一コネクタが通電コネクタと結合することで可能となる一方、前記不揮発性メモリの書き換えは、前記通電コネクタを前記制御装置側第一コネクタから取り外し、外部ライタのライタ側第一コネクタを前記制御装置側第一コネクタへ結合することで可能となるものである。 A control device according to the present invention includes a microcomputer including a rewritable nonvolatile memory storing a program for controlling a device, an output unit that outputs a control signal to the device, and device control of the output unit A power supply wiring from the device control power supply to the output unit via a control device side first connector, and the power supply from the device control power supply to the output unit is The control device side first connector can be coupled with the energization connector, while the non-volatile memory can be rewritten by removing the energization connector from the control device side first connector and the external writer side first This is made possible by connecting a connector to the control device side first connector.
上記発明において、前記外部ライタのライタ側第二コネクタと結合し、前記不揮発性メモリの書換信号を受け入れる制御装置側第二コネクタを備え、前記不揮発性メモリの書き換えは、前記制御装置側第一コネクタと結合させた前記ライタ側第一コネクタを介して前記外部ライタから書換モードであることを指示する書換モード信号を前記マイクロコンピュータへ送るとともに、前記制御装置側第二コネクタと結合させた前記ライタ側第二コネクタを介して前記外部ライタからの書換信号を前記不揮発性メモリへ送ることで可能となるようになっているのがよい。 In the above invention, the controller includes a controller-side second connector that is coupled to the writer-side second connector of the external writer and receives a rewrite signal of the nonvolatile memory, and the nonvolatile memory is rewritten by the controller-side first connector A rewrite mode signal instructing that the rewrite mode is in effect is sent from the external writer to the microcomputer via the writer side first connector coupled to the writer side, and the writer side coupled to the controller side second connector It is preferable that a rewrite signal from the external writer is sent to the nonvolatile memory via the second connector.
また、前記不揮発性メモリの書き換えは、前記制御装置側第一コネクタと結合させた前記ライタ側第一コネクタを介して前記外部ライタから書換モードであることを指示する書換モード信号を前記マイクロコンピュータへ送るとともに、前記ライタ側第一コネクタを介して前記外部ライタからの書換信号を前記不揮発性メモリへ送ることで可能となるようになっているのがよい。 The nonvolatile memory can be rewritten from the external writer via the writer-side first connector coupled to the controller-side first connector to the microcomputer with a rewrite mode signal instructing the rewrite mode. It is preferable that it is made possible by sending a rewrite signal from the external writer to the nonvolatile memory via the writer side first connector.
本発明に係る制御装置によれば、不揮発性メモリの書き換え作業中には制御装置から不用意な出力がされるということがない。 According to the control device of the present invention, no inadvertent output is generated from the control device during the rewriting operation of the nonvolatile memory.
以下、本発明の実施の形態について図面を基に説明する。図1は本発明に係る制御装置の構成を示す模式図である。また、図1は、本制御装置の通常使用状態を表している。本制御装置100は、図1に示すように、機器の制御を行うための出力部27に出力電流(出力信号)を供給する機器制御用電源25と、マイクロコンピュータ10を作動させるCPU電源21の2つを有する。機器制御用電源25の電圧は、例えば12Vとし、CPU電源21の電圧は5Vとすることができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a control device according to the present invention. Moreover, FIG. 1 represents the normal use state of this control apparatus. As shown in FIG. 1, the
出力部27に出力される出力電流は、機器制御用電源25から制御装置100に設けられた制御装置側第一コネクタ31およびこれに装着された通電コネクタ32を経て出力部27に至る給電配線26によって供給されるようになっている。出力部27から出力される出力電流により機器の作動、操作が行われる。なお、マイクロコンピュータ10による機器の制御は出力制御回路16に設けられるNPNトランジスタ161へのON/OFF信号により行われる。
The output current output to the
上述のように、通電コネクタ32は、通常時において制御装置側第一コネクタ31に装着されているが、制御装置側第一コネクタ31から取り外すことができる。通電コネクタ32が制御装置側第一コネクタ31から取り外されると出力部27に給電されなくなる。
As described above, the current-carrying connector 32 is normally attached to the control device-side
マイクロコンピュータ10は、制御プログラムを記憶する不揮発性メモリ15を有しており、制御装置100の主要部を構成している。不揮発性メモリ15には、例えば、ボイラのダンパ装置、送風機、燃料点火装置、燃料供給装置等を制御するためのプログラムが記録されている。また、マイクロコンピュータ10は、CPU電源21から電源回路17を通じて給電されて作動している。
The
本制御装置100には、図1に示すように、出力部27が機器制御用電源25により給電されている状況を検出するために、機器制御用電源25の電圧を分圧信号として入力する回路18が設けられている。また、制御装置側第一コネクタ31からマイクロコンピュータ10に至る書換モード信号を送るための回路19が設けられている。さらに、本制御装置100には、制御装置側第二コネクタ35が設けられ、マイクロコンピュータ10に作動用電力を供給するために制御装置側第二コネクタ35からマイクロコンピュータ10に至る回路47が設けられている。さらに、制御装置側第二コネクタ35からマイクロコンピュータ10に至る回路48が設けられ、制御装置側第二コネクタ35を介してマイクロコンピュータ10に信号または書換信号を送信することができるようになっている。回路48は、例えば、シリアル方式の伝送路とすることができる。なお、図1の状態において、上記各回路19、47、48は不通状態になっている。
As shown in FIG. 1, the
本制御装置100において、不揮発性メモリ15の書き換えは以下のように行われる。すなわち、まず、通電コネクタ32を制御装置側第一コネクタ31から取り外す。これにより、出力部27に出力電流が供給されなくなるので、不揮発性メモリ15の書き換え中の不要な出力を確実に遮断でき、安全が確保される。この場合、出力部27に出力電流が供給されなくなったことをマイクロコンピュータ10は回線18からの信号がなくなったことで検出できるので、出力部27に出力電流が供給されなくなったことを操作者に明示するようにすることができる。
In the
つぎに、不揮発性メモリ15の書き換えを行うため、図2に示すように、外部ライタ40のライタ側第一コネクタ44を制御装置側第一コネクタ31に装着し、ライタ側第二コネクタ45を制御装置側第二コネクタ35に装着する。これにより、外部ライタ40とマイクロコンピュータ10との間で信号の授受が可能になる。
Next, in order to rewrite the
ライタ側第一コネクタ44が制御装置側第一コネクタ31に装着されることにより、外部ライタ40から回路19を通じて、不揮発性メモリ15の書き換えが行われるようにする書換モード信号がマイクロコンピュータ10へ送信される。この書換モード信号をマイクロコンピュータ10が受信することにより不揮発性メモリ15の書き換えが可能になる。また、CPU用電源21からマイクロコンピュータ10への給電が遮断される。
When the writer side first connector 44 is attached to the controller side
そして、ライタ側第二コネクタ45が制御装置側第二コネクタ35に装着されることにより、回路47を通じてマイクロコンピュータ10に所要の給電がされるようになる。回路48を通じて、外部ライタ40からマイクロコンピュータ10に書込信号を送信することができるようになり、不揮発性メモリ15の書き換えが確実に行われるようになる。
When the writer-side second connector 45 is attached to the control device-side
不揮発性メモリ15の書き換えが終了すると、不揮発性メモリ15の書き換えが正常に行われたか否かのチェックを実施し、正常であった場合に揮発性メモリ15の書き換えが正常に行われたことを表示する。操作者は、この表示を確認した後で、ライタ側第一コネクタ44およびライタ側第二コネクタ45をそれぞれ制御装置側第一コネクタ31、制御装置側第二コネクタ35から取り外し、通電コネクタ32を制御装置側第一コネクタ31に装着する。これにより、制御装置100は機器への出力を行うことができるようになる。
When rewriting of the
本制御装置100の不揮発性メモリ15の書き換えはこのようにして行われるので、不揮発性メモリ15の書換作業において安全性が確保される。すなわち、書換作業中の不慮の事故によるマイクロコンピュータ10の誤作動の場合、不揮発性メモリ15の書換作業中にライタ側第一コネクタ44またはライタ側第二コネクタ45が取り外された場合、あるいは、外部ライタ40がハングアップした場合においても、また、書き換えが適正に行われなかった場合においても機器が不用意に作動することがなく安全性が確保される。このような安全の確保は、ボイラの制御装置のように、爆発、人的または物的被害を与えるおそれがあるものについては重要である。
Since rewriting of the
以上本発明に係る制御装置100について説明した。本発明に係る制御装置100は上述の実施例に限定されない。上述の例は、制御装置側第一コネクタ31と制御装置側第二コネクタ35が別置されており、制御装置100の状態を一見で識別することができるという利点があるが、このような識別が確保されていれば、図3に示すように、制御装置側第一コネクタ31と制御装置側第二コネクタ35が結合され一体になった構成にすることができる。すなわち、制御装置側第一コネクタ311は、制御装置側第一コネクタ31および制御装置側第二コネクタ35を一体にした構成になっており、ライタ側第一コネクタ441は、ライタ側第一コネクタ44およびライタ側第二コネクタ45を一体にした構成になっている。これにより、制御装置100をコンパクトにすることができる。
The
また、本例の場合は、不揮発性メモリ15を書き換えるときにCPU用電源21からマイクロコンピュータへの給電を遮断し、外部ライタ40からマイクロコンピュータ10へ給電を行うようにしたが、CPU用電源21の安定性、安全性が確保できる場合には、マイクロコンピュータへの給電を常にCPU用電源21から行うようにすることもできる。この場合は、外部ライタ40からマイクロコンピュータ10へ給電を行う回路47を設ける必要がなくなり、また、外部ライタ40の電源装置を簡単にできる利点がある。
Further, in this example, when the
ボイラの制御装置に設けた不揮発メモリの書換作業を行った。図4に、不揮発性メモリ15の書換作業を行う場合の機器の構成を示す。図4に示すように、パソコン110に接続された外部ライタ40を制御装置100に接続する。接続は、制御装置100の制御装置側第一コネクタ31に装着されていた通電コネクタ32を取り外した後、外部ライタ40のライタ側第一コネクタ44を、制御装置側第一コネクタ31に接続する。そして、外部ライタ40のライタ側第二コネクタ45を、制御装置100の制御装置側第二コネクタ35に接続する。
The rewriting work of the non-volatile memory provided in the control device of the boiler was performed. FIG. 4 shows the configuration of the device when the
図5は、制御装置100がボイラに使用される場合の実施例の構成を示す図面である。図5に示すように、ボイラ120は、ボイラ本体121と、送風機130と、ダンパ135と、燃料供給手段140と、制御装置100を有している。また、燃料供給手段140によりボイラ本体121に供給される燃料の温度を測定する燃料温度測定装置143が設けられ、送風機130およびバンパ135を経てボイラ本体121に送風される空気の温度を測定する空気温度測定装置133が設けられている。なお、この例のボイラ本体121は、竪型ボイラの場合を示しており、バーナ125により燃料を燃焼させ、火炎126により水管123を加熱することにより水蒸気を生成するようになっている。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an embodiment when the
このような構成のボイラ120において、制御装置100は、燃料温度測定装置143および空気温度測定装置133からのデータを管理しており、また、送風機130、ダンパ135、燃料供給手段140等を制御している。例えば、制御装置100は、水蒸気を利用する負荷側からの信号(図示せず)、燃料温度測定装置143および空気温度測定装置133からの信号に基づき最適風量および燃料量を算出し、空気比が一定になるように送風機130を制御する。また、ボイラ起動時には、ボイラ120の停止状態から燃焼再開を行う場合に、ボイラ内に残留する排ガスを除去するプレパージ作業を行ってボイラ120を起動させる。つぎに、着火操作、低燃焼位操作、高燃焼位操作等の各作業を行ってボイラ120が運転される。これらの各操作において、制御装置100は、ダンパ135の制御を行う。このような制御装置100による各装置の制御は、不揮発性メモリ15に記憶されたプログラムによって行われる。そして、例えば、蒸気設備の改変等により負荷側の設定条件の変更があった場合に、不揮発性メモリ15の書き換えが行われる。
In the
書換作業は、まず、ハードウエアバージョン・現ROMバージョン・ボイラの設定データを収集する。ここで、ROMバージョンとは、不揮発メモリ15に記憶されているデータのバージョンのことであり、ハードウエアバージョンとは、ボイラ機種識別およびソフトウェアとの互換識別データからなるもので、不揮発メモリ15とは別の不揮発メモリ(図示省略)に記憶されているものである。収集したハードウエアバージョン・現ROMバージョンデータが、外部ライタ40に備えられた対象ハードウエアバージョン・ROMバージョンデータと一致した場合に、書き換え作業を実施する。
In the rewriting operation, first, hardware version, current ROM version, and boiler setting data are collected. Here, the ROM version is the version of data stored in the
つぎに、外部ライタ40から書換モード信号をマイクロコンピュータ10へ送り、マイクロコンピュータ10の動作モードを書換モードにし、この後、マイクロコンピュータ10のブートプログラムを起動する。これにより、マイクロコンピュータ10は、外部ライタ40からの信号を受け入れるようになる。ブートプログラムが起動した後、パソコン110を操作して不揮発性メモリ15にデータを書き込むプログラム(ローダプログラム)をマイクロコンピュータ10に送信する。このローダプログラムが起動中に、所要の書き換えプログラムを外部ライタ40からマイクロコンピュータ10に送信して、不揮発性メモリ15の書き換えを行う。
Next, a rewrite mode signal is sent from the
不揮発性メモリ15の書き換えが終わると、書き換えが正常に完了したとき、書き換えが正常に完了した表示がパソコン110に表される。この表示を確認後、外部ライタ40のライタ側第一コネクタ44およびライタ側第二コネクタ45を、制御装置100から取り外し、制御装置側第一コネクタ31に通電コネクタ32を装着して書換作業が完了する。
When rewriting of the
10 マイクロコンピュータ
15 不揮発性メモリ
16 出力制御回路
17 電源回路
18、19 回路
21 CPU用電源
25 機器制御用電源
26 給電配線
27 出力部
31、311 制御装置側第一コネクタ
32 通電コネクタ
35 制御装置側第二コネクタ
40 外部ライタ
44、441 ライタ側第一コネクタ
45 ライタ側第二コネクタ
47、48 回路
100 制御装置
110 パソコン
120 ボイラ
121 ボイラ本体
123 水管
125 火炎
126 バーナ
130 送風機
133 空気温度測定装置
135 ダンパ
140 燃料供給手段
143 燃料温度測定装置
10 Microcomputer
15 Non-volatile memory
16 Output control circuit
17 Power supply circuit
18, 19 circuit
21 Power supply for CPU
25 Power supply for device control
26 Power supply wiring
27 Output section
31, 311 Controller side first connector
32 Power connector
35 Control device side second connector
40 External writer
44, 441 Writer side first connector
45 Writer side second connector
47, 48 circuits
100 control unit
110 PC
120 boiler
121 Boiler body
123 water pipe
125 flame
126 Burner
130 Blower
133 Air temperature measuring device
135 damper
140 Fuel supply means
143 Fuel temperature measuring device
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