JPH08249016A - プログラマブルコントローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ファームウエアやユーザープログラムの変更
があっても、その変更を容易に行うことができようにし
たプログラマブルコントローラを提供する。 【構成】 作業領域を構成するＲＡＭ１４と、ファーム
ウエア格納領域１３ａ及びユーザープログラム格納領域
１３ｂを有し、それぞれの格納領域に対応したプログラ
ムが格納されるフラッシュメモリ１３と、外部からファ
ームウエアの書き替え指令を受信すると、新しいファー
ムウエアを受信してＲＡＭ１４に一旦格納した後に、フ
ラッシュメモリ１３のファームウエア格納領域１３ａに
書き込み、また、外部からユーザープログラムの書き替
え指令を受信すると、新しいユーザープログラムを受信
してＲＡＭ１４に一旦格納した後に、フラッシュメモリ
１３のユーザープログラム格納領域１３ｂに書き込むマ
イクロプロセッサ１０とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプログラマブルコントロ
ーラ、特にそのプログラム等の変更に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】プログラマブルコントローラの内部処理
は、通常、マイクロプロセッサを使用して行われる。そ
の実行制御のためのシステムソフトウエア（以下、ファ
ームウエアという）は、出荷時にメーカーによって、Ｕ
Ｖ−ＥＰＲＯＭ、ワンタイムＲＯＭ、マスクＲＯＭ等の
不揮発性メモリに書き込まれる。また、プログラマブル
コントローラを使用するためには、ユーザーが制御のた
めのユーザープログラムを作成し、このユーザープログ
ラムを前述のファームウエアが実行し、ユーザーが期待
する制御を行っているのが一般的である。このユーザー
プログラムはバッテリーバックアップされた揮発性メモ
リ（以下ＲＡＭという）に格納されるのが一般的ではあ
るが、ユーザーの誤操作等により、プログラムの内容が
消去されてしまうと制御不能となってしまうため、ユー
ザープログラムが確定した後に、ＲＯＭに格納して制御
されることが多かった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のプログラマブル
コントローラは、ユーザーサイドにおいてファームウエ
アを書き替えることが困難であり、或るいは書き替え自
体が不可能なメモリを使用しているため、ファームウエ
アのバージョンアップ又は不具合の修正が必要となった
場合にはその対処が非常に困難であった。この対処方法
としては、制御盤に据え付けられたプログラマブルコン
トローラを取り外して分解し、基板に実装されたＲＯＭ
と新しいファームウエアを書き込んだものとを交換する
が、そのための費用、工数が多くかかるという問題点が
あり、また、交換可能にするためにはソケットが不可欠
であり、それは製品のコストアップの要因となってい
た。更に、ユーザープログラムがＲＯＭ化されている場
合には、ユーザープログラム用のＲＯＭとファームウエ
ア用のＲＯＭとが別々に必要となるため、これもコスト
アップの要因となっていた。

【０００４】上記のような問題点の対策として、例えば
特開平５−２６５７３９号公報、特開平６−２３３０２
３号公報、特開平６−４４０６４号公報等においてフラ
ッシュメモリを使用した先行技術が提案されているが、
何れもプログラマブルコントローラ固有のものであるユ
ーザープログラムの格納機能を備えたものはなく、この
部分に関しての問題点は依然として解決ができていな
い、という状況にあった。

【０００５】本発明は、上述の問題点を解決するために
なされたものであり、ファームウエアやユーザープログ
ラムの変更があっても、その変更を容易に行うことがで
きようにしたプログラマブルコントローラを提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の一つの態様に
係るプログラマブルコントローラは、作業領域を構成す
るＲＡＭと、ファームウエア格納領域及びユーザープロ
グラム格納領域を有し、それぞれの領域に対応したプロ
グラムが格納されるフラッシュメモリと、外部からファ
ームウエアの書き替え指令を受信すると、新しいファー
ムウエアを受信してＲＡＭに一旦格納した後に、フラッ
シュメモリのファームウエア格納領域に書き込み、ま
た、外部からユーザープログラムの書き替え指令を受信
すると、新しいユーザープログラムを受信してＲＡＭに
一旦格納した後に、フラッシュメモリのユーザープログ
ラム格納領域に書き込むマイクロプロセッサとを有す
る。本発明の他の態様に係るプログラマブルコントロー
ラは、上記のプログラマブルコントローラにおいて、マ
イクロプロセッサはＲＯＭを内蔵し、そして、ＲＯＭ
は、電源立ち上げ時の起動用プログラムと、フラッシュ
メモリ内のファームウエア及びユーザープログラムをそ
れぞれ書き替えるためのシステムプログラムとが格納さ
れる。本発明の他の態様に係るプログラマブルコントロ
ーラは、上記のプログラマブルコントローラにおいて、
フラッシュメモリは、更に、電源立ち上げ時の起動用プ
ログラムと、フラッシュメモリ内のファームウエア及び
ユーザープログラムをそれぞれ書き替えるためのシステ
ムプログラムとを格納するための格納領域を有する。本
発明の他の態様に係るプログラマブルコントローラは、
上記のプログラマブルコントローラにおいて、フラッシ
ュメモリは、更に、データを格納するための領域を有す
る。

【０００７】

【作用】本発明の一つの態様に係るプログラマブルコン
トローラにおいては、マイクロプロセッサが外部からフ
ァームウエアの書き替え指令を受信すると、新しいファ
ームウエアを受信してＲＡＭに一旦格納した後に、フラ
ッシュメモリのファームウエア格納領域に書き込み、ま
た、外部からユーザープログラムの書き替え指令を受信
すると、新しいユーザープログラムを受信してＲＡＭに
一旦格納した後に、フラッシュメモリのユーザープログ
ラム格納領域に書き込む。本発明の他の態様に係るプロ
グラマブルコントローラにおいては、マイクロプロセッ
サのＲＯＭには、電源立ち上げ時の起動用プログラム
と、フラッシュメモリ内のファームウエア及びユーザー
プログラムをそれぞれ書き替えるためのシステムプログ
ラムとが格納され、マイクロプロセッサはそのプログラ
ムに基いて書き替え等の処理を行う。本発明の他の態様
に係るプログラマブルコントローラにおいては、フラッ
シュメモリは、更に、電源立ち上げ時の起動用プログラ
ムと、フラッシュ内のファームウエア及びユーザープロ
グラムをそれぞれ書き替えるためのシステムプログラム
とを格納するための領域を有し、ＲＯＭを内蔵しないマ
イクロプロセッサを使用することができる。本発明の他
の態様に係るプログラマブルコントローラにおいては、
フラッシュメモリは、更に、データを格納するための領
域を有し、この領域に変更することがほとんどないよう
なデータを格納しておくことができる。

【０００８】

【実施例】

実施例１．図１は本発明の一実施例に係るプログラマブ
ルコントローラのハード構成を示すブロック図である。
図において、１０はマイクロプロセッサであり、１１は
そのマイクロプロセッサのＣＰＵ、１２はそれに内蔵さ
れたマスクＲＯＭである。１３はフラッシュメモリ、１
４はＲＡＭ、１５はＩ／Ｏドライバー、１６は通信ドラ
イバーである。１７は通信ドライバー１６を介して信号
の授受をする周辺装置である。このマスクＲＯＭ１２に
は電源立ち上げ時の起動用プログラム（ブート領域）と
フラッシュメモリの書き替え用のシステムプログラムが
格納されている。フラッシュメモリ１３は電気的に一括
消去・書き込み可能なメモリであり、このメモリ領域を
ファームウエア格納領域１３ａとユーザープログラム格
納領域１３ｂとに分割し、各々の領域にそれらに対応し
たプログラムが書き込まれる。なお、ここで使用するフ
ラッシュメモリ１３は、従来からあった一括消去タイプ
のものを発展させたものであり、メモリ中の或る一定の
ブロック単位で指定される領域ごとに消去することがで
きる。ＲＡＭ１４にはマイクロプロセッサのワーク領域
が確保され、デバッグ段階のユーザープログラムが格納
される。ＲＡＭ１４に格納されたユーザープログラム
は、デバッグ終了後にフラッシュメモリ１３のユーザー
プログラム格納領域１３ｂに転送される。

【０００９】次に、図１のプログラマブルコントローラ
の動作を、通常運転、ファームウエアの書き替え及びユ
ーザープログラムの書き替えの項目に分けて、図２〜図
４のフローチャートを参照しながら説明する。 （１）通常運転 図２は図１のプログラマブルコントローラの処理過程を
示したフローチャートである。まず、電源が立ち上がっ
た直後に、マイクロプロセッサ１０のＣＰＵ１１はマス
クＲＯＭ１２内に格納されている起動プログラムの実行
を開始する。そして、マスクＲＯＭ１２についての必要
な初期処理を行い（Ｓ１）、その後に、その起動プログ
ラムによってフラッシュメモリ１３内のファームウエア
に制御が移され、フラッシュメモリ１３についての初期
処理を行い（Ｓ２）、その後、入力転送（Ｓ３）、フラ
ッシュメモリ１３に格納されたユーザープログラムの実
行（Ｓ４）、出力転送（Ｓ５）、及びその他の処理（Ｓ
７）を繰返し行い、プログラマブルコントローラとして
の制御を行う。

【００１０】（２）ファームウエアの書き替え オペレータからの外的な操作によって周辺装置１７より
ファームウエアの書き替え指令（Ｓ７）を受信すると、
マイクロプロセッサ１０はファームウエア書き替え処理
に移行し（Ｓ９）、マスクＲＯＭ１２に格納されている
フラッシュメモリ書き替え用プログラムの実行を開始さ
せる。

【００１１】図３はファームウエアの書き替えの処理過
程を示したフローチャートである。ファームウエアの書
き替え用プログラムは、まず、周辺装置１７より送信さ
れる新ファームウエアをＲＡＭ１４の所定の領域に格納
し（Ｓ１１）、そして、フラッシュメモリ１３のファー
ムウエア格納領域１３ａに格納されているプログラムを
消去する（Ｓ１２）。ＲＡＭ１４の所定領域より新ファ
ームウエアを逐次読み出し、フラッシュメモリ１３のフ
ァームウエア格納領域１３ａに書き込む（Ｓ１３）。そ
して、照合を行い、正常に転送が行われたことを確認す
る（Ｓ１４）。以上の処理によってファームウエアの書
き替えの処理が終了する。

【００１２】（３）ユーザープログラムの書き替え ユーザーは、プログラムのデバッグ時等の頻繁に書き替
えが発生する状態では、ＲＡＭ１４上のワークエリアで
作業を行う。そして、デバッグが終了し安定して運転が
行える状態になった時に、周辺装置１７よりユーザープ
ログラムの書き替え指令がなされる（Ｓ８）。

【００１３】図４はこのときのユーザープログラムの書
き替えの処理過程を示したフローチャートである。ま
ず、ラッシュメモリ１３のユーザープログラム格納領域
１３ｂに格納されているプログラムを消去し（Ｓ１
５）、その領域１３ｂにユーザープログラムを転送する
（Ｓ１６）。そして、照合を行い、正常に転送が行われ
た事を確認する（Ｓ１７）。これ以降は、フラッシュメ
モリ（不揮発性メモリ）１３に新しいユーザープログラ
ムが格納されたことになり、ユーザープログラムのバッ
クアップが不要なメンテナンスフリーの状態となる。

【００１４】なお、本実施例においてはマイクロプロセ
ッサのマスクＲＯＭ１２の初期処理と、フラッシュメモ
リ１３の初期処理とをそれぞれ行ったが、この処理に区
別は特になく、例えばマスクＲＯＭ１２の領域の大きさ
を考慮して初期処理中にこの領域に入る部分をマスクＲ
ＯＭ１２内に、入りきらない部分をフラッシュメモリ１
３に格納しても良い。また、本実施例においては、ＲＯ
Ｍ内蔵型のマイクロプロセッサを使用したが、一般にＲ
ＯＭを内蔵したマイクロプロセッサは、ＲＯＭなしのタ
イプと比較して高価であり、ＲＯＭを内蔵しないマイク
ロプロセッサを使用することにより、製品のコストダウ
ンが実現することができる。従って、以下、ＲＯＭを内
蔵しないマイクロプロセッサを使用した実施例を説明す
る。

【００１５】実施例２．図５は本願の発明の他の実施例
に係るプログラマブルコントローラのハード構成を示す
ブロック図である。図５の実施例においては、フラッシ
ュメモリ１３を、ファームウエア格納領域１３ａ、ユー
ザープログラム格納領域１３ｂと、更に、電源立ち上げ
時の起動用プログラム及びファームウエア書き替え処理
プログラムが格納される領域１３ｃとに分割し、各々の
領域に対応したプログラムを格納する。その動作は上記
実施例において既に説明したとおりである。

【００１６】なお、図１及び図５の周辺装置１７よりの
通信は、プログラマブルコントローラと１：１の通信、
通信ネットワークを介したｎ：ｎの通信、又はモデムを
使用した電話回線による通信を含む。

【００１７】また、本発明においては、ファームウエ
ア、ユーザープログラム、電源立ち上げ時のブート処理
のための起動用プログラム及びファームウエア書き替え
プログラムを格納する領域の他に、頻繁な変更を必要と
しないデータを格納する領域を設けてもよい。

【００１８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、マイクロ
プロセッサが外部からファームウエアの書き替え指令を
受信すると、新しいファームウエアを受信してＲＡＭに
一旦格納した後に、フラッシュメモリ内のファームウエ
ア領域に書き込み、また、外部からユーザープログラム
の書き替え指令を受信すると、新しいユーザープログラ
ムを受信してＲＡＭに一旦格納した後に、フラッシュメ
モリ内のユーザープログラム領域に書き込むようにした
ので次のような効果が得られている。 システムプログラムの入れ替えに際してのオンボード
状態での作業が可能となり、従来のように本体の分解等
の作業を必要としない。 上記の実現に伴って、従来は困難であったバージョ
ンアップ等を含むファームウエアの書き替えに専門的な
技術知識を必要としないため、メーカーからの新しいフ
ァームウエアの供給をユーザーサイドで行うことが可能
となる。従って、アップグレードキットとして製品化が
可能であり、且つプログラマブルコントローラでは現状
このような機能を実現したものはなく、大きな特徴とし
て市場に与えるインパクトも大である。 指定領域消去が可能なフラッシュメモリを使用したこ
とにより、従来ＲＯＭ運転と称していたＲＯＭへのユー
ザープログラムの格納を、システムプログラムと同居さ
せる形で、同時に実現しており、従来必要であったユー
ザープログラム格納ＲＯＭ、ソケット類が不要となり、
コストダウンが可能となる。この機能はこれまで、ユー
ザーオプションによるメモリ追加か、最初からメーカー
で専用のメモリを搭載して実現させていたものであり、
追加部品なしでこの機能が実現できたことは、ユーザ
ー、メーカーともにメリット大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るプログラマブルコント
ローラのハード構成を示すブロック図である。

【図２】図１のプログラマブルコントローラの処理過程
を示したフローチャートである。

【図３】図２のファームウエア書き替え処理の詳細を示
したフローチャートである。

【図４】図２のユーザープログラム書き替え処理の詳細
を示したフローチャートである。

【図５】本発明の他の実施例に係るプログラマブルコン
トローラのハード構成を示すブロック図である。

フロントページの続き (72)発明者 池田 大作 東京都小平市天神町１丁目171番地 光洋 電子工業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業領域を構成するＲＡＭと、 ファームウエア格納領域及びユーザープログラム格納領
   域を有し、それぞれの領域に対応したプログラムが格納
   されるフラッシュメモリと、 外部からファームウエアの書き替え指令を受信すると、
   新しいファームウエアを受信して前記ＲＡＭに一旦格納
   した後に、前記フラッシュメモリ内のファームウエア格
   納領域に書き込み、また、外部からユーザープログラム
   の書き替え指令を受信すると、新しいユーザープログラ
   ムを受信して前記ＲＡＭに一旦格納した後に、前記フラ
   ッシュメモリのユーザープログラム格納領域に書き込む
   マイクロプロセッサとを有することを特徴とするプログ
   ラマブルコントローラ。
2. 【請求項２】 前記マイクロプロセッサはＲＯＭを内蔵
   し、前記ＲＯＭには、電源立ち上げ時の起動用プログラ
   ムと、前記フラッシュメモリ内のファームウエア及びユ
   ーザープログラムをそれぞれ書き替えるためのシステム
   プログラムとが格納されることを特徴とする請求項１記
   載のプログラマブルコントローラ。
3. 【請求項３】 前記フラッシュメモリは、更に、電源立
   ち上げ時の起動用プログラムと、前記フラッシュメモリ
   内のファームウエア及びユーザープログラムをそれぞれ
   書き替えるためのシステムプログラムとを格納するため
   の格納領域を有することを特徴とする請求項１記載のプ
   ログラマブルコントローラ。
4. 【請求項４】 前記フラッシュメモリは、更に、データ
   を格納するための格納領域を有することを特徴とする請
   求項３記載のプログラマブルコントローラ。