TWI520067B - 工程工具程式產品及網路系統 - Google Patents

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TWI520067B
TWI520067B TW103116208A TW103116208A TWI520067B TW I520067 B TWI520067 B TW I520067B TW 103116208 A TW103116208 A TW 103116208A TW 103116208 A TW103116208 A TW 103116208A TW I520067 B TWI520067 B TW I520067B
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校條祐輔
田中修一
岩田秀章
前澤幸寬
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三菱電機股份有限公司
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Description

工程工具程式產品及網路系統
本發明係關於用以進行可程式邏輯控制器(programmable logic controller)所具備之單元(unit)的韌體更新(firmware update)之工程工具程式及網路系統。
可程式邏輯控制器(PLC)係具備CPU單元及智慧型(intelligent)功能單元等。對於該等單元的韌體，係以手動等進行更新。因此，會在韌體的更新上耗費工數。
在專利文獻1所記載之韌體更新系統(system)中，管理裝置係透過網路而被連接於PLC裝置。並且，管理裝置係對於連接在比基幹部分更下位之PLC執行韌體的更新。
在專利文獻2所記載之資訊處理系統中，係藉由系統匯流排(bus)而將具有主(master)CPU之PLC與具有從屬(slave)CPU之複數個PLC予以連接。並且，由主CPU改寫從屬CPU的韌體。
專利文獻3所記載之韌體用更新輔助裝置係連接PC與更新對象PLC。並且，更新輔助裝置係依據從 PC傳送而來之韌體更新檔(file)，而將韌體更新檔下載(download)至PLC。此時，更新輔助裝置係一面確認更新檔的版本(version)，一面對複數台PLC進行韌體更新。
(先前技術文獻)
(專利文獻)
專利文獻1：日本特開2006-195766號公報
專利文獻2：日本特開2001-67215號公報
專利文獻3：日本特開2012-3658號公報
然而，就前述第1及第2先前技術而言，係需要用以更新韌體之PC及管理PLC。並且，對於由管理PLC所管理之PLC進行更新韌體。因此，有著系統構成變得複雜之問題。再者，就前述第3先前技術而言，由於必須將更新輔助裝置裝設於系統，而有系統構成變得複雜之問題。
本發明係有鑑於上述問題所研創者，目的在於獲得一種工程工具程式、網路系統以及可程式邏輯控制器，係可藉由簡單的構成更新複數個韌體。
為了解決上述課題以達成目的，本發明係一種工程工具程式，係對可程式邏輯控制器所具備之各功能單元寫入程式(program)者，該工程工具程式係使連接於前 述可程式邏輯控制器之電腦執行下述步驟：指示步驟(step)，係分別對複數個前述可程式邏輯控制器指示韌體的更新；以及，更新步驟，藉由將新的韌體寫入前述各功能單元而更新前述韌體。
依據本發明，可達成藉由簡單的構成而更新複數個韌體之功效。
1‧‧‧網路系統
10‧‧‧管理機器
11‧‧‧時程管理部
20、20(1)至20(N)‧‧‧PC
21、21(1)至21(N)‧‧‧工程工具
30、30(1)至30(M)‧‧‧PLC
31(1)‧‧‧CPU單元
32(1)‧‧‧智慧型功能單元
91‧‧‧CPU
92‧‧‧ROM
93‧‧‧RAM
94‧‧‧顯示部
95‧‧‧輸入部
B‧‧‧匯流排線
S100至S104‧‧‧步驟
第1圖係顯示本發明實施形態之網路系統的構成之圖。
第2圖係顯示PLC的構成例之圖。
第3圖係顯示對於1個單元開始韌體的更新時的PC的處理步驟之流程圖(flowchart)。
第4圖係顯示相對於1個單元之韌體的更新處理的處理步驟之流程圖。
第5圖係顯示對於複數個單元開始韌體的更新時之網路系統的處理步驟之流程圖。
第6圖係顯示相對於複數個單元之韌體的更新處理之處理步驟之流程圖。
第7圖係顯示PC的硬體(hardware)構成之圖。
以下係依據圖式詳細說明本發明實施形態之工程工具程式及網路系統。另外，本發明並非由本實施形 態所限定者。
實施形態
第1圖係顯示本發明實施形態之網路系統的構成之圖。本實施形態之網路系統1係對於PLC(可程式邏輯控制器)所具備之單元(功能單元)的韌體自動地進行更新之系統。
網路系統1係具備管理機器(生產管理裝置)10、PC(Personal Computer，個人電腦)20(1)至20(N)、以及PLC30(1)至30(M)。其中，M、N係2以上之自然數。
在網路系統1中，係使用網路而將各PC20(1)至20(N)連接於管理機器10。再者，於各PC20(1)至20(N)係連接有所要管理之PLC。於此係顯示於PC20(1)連接有PLC30(1)、PLC30(2)，於PC20(2)連接有PLC30(3)至30(5)，於PC20(N)連接有PLC30(M)之情形。因此，PC20(1)係管理PLC30(1)、30(2)，PC20(2)係管理PLC30(3)至30(5)，PC20(N)係管理PLC30(M)。
另外，在以下的說明中，有將PC20(1)至20(N)的任一個或複數個稱為PC20之情形。再者，有將PLC30(1)至30(M)之任一個或複數個稱為PLC30之情形。
各PC20(1)至20(N)分別具有工程工具(engineering tool)21(1)至21(N)。工程工具21(1)至21(N)係進行PLC30的控制之工具(系統設定程式)。工程工具21(1)至21(N)係分別用以將用以使PLC30(1)至30(M)進行動作之程式寫入PLC30(1)至30(M)之軟體(software)。
換言之，工程工具21(1)至21(N)係用以對使PLC30(1)至30(M)的動作施行方式進行編程(programming)之工具。工程工具21(1)至21(N)係記錄於可供電腦讀取之非暫態記錄媒體(nontransitory computer readable medium)等。
本實施形態之工程工具21(1)至21(N)係具備對於PLC30所具備之韌體進行更新之功能。另外，在以下之說明中，有將工程工具21(1)至21(N)的任一者或複數個稱為工程工具21之情形。
管理機器10係控制PC20之電腦等。管理機器10係具有進行生產工程的時程(schedule)管理之時程管理部11。時程管理部11係記憶有配置於各場所之PLC30的開啟順序(啟動順序)、以及各PLC30的動作時程(生產計劃)。由時程管理部11進行時程管理之生產步驟係使用PLC30所執行者。
於此，針對PLC30的構成例進行說明。另外，由於PLC30(1)至30(M)分別具有相同之構成，故於此針對PLC30(1)進行說明。第2圖係顯示PLC的構成例之圖。PLC30(1)係具有CPU單元31(1)以及智慧型功能單元32(1)。
CPU單元31(1)係控制PLC30(1)。CPU單元31(1)在從工程工具21(1)接收到韌體更新之指示時，係從工程工具21(1)接收更新用韌體。CPU單元31(1)在接收到更新用韌體時，進行CPU單元31(1)所具備之韌體的更新。
智慧型功能單元32(1)係具有例如A/D轉換(Analog/Digital Conversion，類比/數位轉換)單元、或D/A(Digital/Analog Conversion，數位/類比轉換)單元等輸入輸出裝置以外的功能之單元。智慧型功能單元32(1)在從工程工具21(1)接收到韌體更新之指示時，係從工程工具21(1)接收更新用韌體。智慧型功能單元32(1)在接收到更新用韌體時，進行智慧型功能單元32(1)所具備之韌體的更新。
同樣地，各PLC30(2)至30(M)分別具有未圖示之CPU單元31(2)至31(M)、以及未圖示之智慧型功能單元32(2)至32(M)。CPU單元31(2)至31(M)係具有與CPU單元31(1)相同之功能，智慧型功能單元32(2)至32(M)係具有與智慧型功能單元32(1)相同之功能。另外，在以下的說明中，有將CPU單元31(1)至31(M)之任一個或複數個稱為CPU單元31之情形。再者，有將智慧型功能單元32(1)至32(M)之任一個或複數個稱為智慧型功能單元32之情形。
接著，針對1台PC20對於1個單元開始韌體的更新時之PC20的動作進行說明。第3圖係顯示對於1個單元開始韌體的更新時之PC的處理步驟之流程圖。在第3圖中係顯示工程工具21(1)確認處於其管理下之PLC30(1)的韌體是否可進行更新(升級)(Version upgrade)之步驟(在執行更新的執行開始前的準備步驟)。
PC20(1)之工程工具21(1)係對於處於管理下之PLC30(1)的1個單元開始確認是否可進行韌體的更新 (步驟S100)。
此時，工程工具21(1)係存取(access)成為確認對象之單元，並從該單元取得韌體版本。並且，工程工具21(1)係依據所取得之韌體版本，而確認成為確認對象之單元是否可進行韌體的更新(是否為更新對象)(步驟S101)。進行韌體的更新之單元係例如為CPU單元31(1)或智慧型功能單元32(1)。
工程工具21(1)在所取得之韌體版本比欲更新之韌體的版本更舊時，係判斷為PLC30(1)的韌體為可更新。
工程工具21(1)在判斷為PLC30(1)的韌體為可更新時(步驟S101，是(Yes))，將儲存於外部機器之更新對象之韌體儲存於安裝有工程工具21(1)之PC20(步驟S102)。並且，工程工具21(1)係推移至韌體更新之執行階段(步驟S103)。另外，只要是在韌體更新的執行前，更新對象之韌體可在任意的時序(timing)儲存於PC20。
另一方面，工程工具21(1)係在判斷為PLC30(1)的韌體為不可更新時(步驟S101，否(No))，停止韌體更新的執行(步驟S104)。
接著，針對韌體更新的執行處理進行說明。第4圖係顯示相對於1個單元之韌體的升級處理之處理步驟之流程圖。在第4圖中係顯示工程工具21(1)對1個單元(例如CPU單元31(1))執行韌體的更新，至更新結束為止之處理步驟。
在工程工具21(1)推移至韌體更新之執行階段時(第3圖之步驟S103之後)，工程工具21(1)係開始執行韌體的更新(步驟S110)。
工程工具21(1)係對PLC30(1)指示1個單元(CPU單元31(1))之更新執行(步驟S111)。該更新執行之指示係從工程工具21(1)傳送至成為更新對象之單元。
PC20(1)係從更新對象之PLC30(1)讀出並備份(backup)PLC30(1)內的資料(data)(程式、參數(parameter)等)、以及現在的韌體(步驟S112)。
具體而言，工程工具21(1)係對PLC30(1)的CPU單元31(1)發出備份指示。接收到該指示之CPU單元31(1)係使PLC30(1)內的程式、參數、以及現在的韌體資料備份至PC20(1)。
在備份完成後，工程工具21(1)係對於PLC30(1)的CPU單元31(1)寫入預先儲存之新的韌體。藉此，執行韌體的更新(步驟S113)。對於CPU單元31(1)寫入之新的韌體係例如為對於安裝於CPU單元31(1)之韌體加入新的功能之韌體。
另外，工程工具21(1)亦可對於CPU單元31(1)寫入舊版本之韌體。換言之，改寫成新的韌體之動作，亦可為降級(downgrade)。如此，工程工具21(1)係執行韌體的升級(upgrade)或降級作為對於CPU單元31(1)之韌體的更新處理。以下係針對工程工具21(1)對於CPU單元31(1)執行韌體的升級之情形進行說明。
執行過更新之CPU單元31(1)係自行確認韌體的更新是否已正常完成(步驟S114)。CPU單元31(1)係將確認結果通知工程工具21(1)。
在更新未正常完成時(步驟S114，否(第1次))，工程工具21(1)係對於PLC30(1)的CPU單元31(1)寫入所儲存之新的韌體。藉此，執行韌體的更新(步驟S113)。
並且，執行過韌體的更新之CPU單元31(1)係自行確認韌體的更新是否已正常完成(步驟S114)。CPU單元31(1)係將確認結果通知工程工具21(1)。
於再度未正常完成更新時(步驟S114，否(第2次))，工程工具21(1)係對於PLC30(1)的CPU單元31(1)寫入所備份之舊版本之韌體(步驟S115)。
換言之，若兩次皆未正常完成更新，就會對CPU單元31(1)恢復(restore)(再設定)舊版本之韌體。藉此，於CPU31(1)係寫回舊版本之韌體。
工程工具21(1)係進行儲存於經過更新之CPU單元31(1)的記憶體(memory)之資料(程式、參數)與備份於PC20(1)之資料(備份資料)之比對(步驟S116)。
再者，在更新正常完成時(步驟S114，是)，工程工具21(1)係進行儲存於經過更新之CPU單元31(1)的記憶體(memory)之資料(程式、參數)與備份於PC20(1)之資料(備份資料)之比對(步驟S116)。
如此，當完成更新成新版本之韌體或寫回舊版本之韌體時，進行CPU單元31(1)內的資料與備份於 PC20(1)之資料之比對。
並且，工程工具21(1)係依據資料的比對而確認雙方的資料是否一致。在並非一致時(步驟S116，不一致)，工程工具21(1)係以備份於PC20(1)之資料將CPU單元31(1)內的記憶體資料予以覆寫(步驟S117)。換言之，在韌體被更新成新的韌體時，以備份於PC20(1)之程式及參數將CPU單元31(1)內的記憶體資料予以覆寫。
藉此，工程工具21(1)係使在韌體的更新前所取得之程式及參數與更新後的程式及參數一致。並且，工程工具21(1)係重設(reset)PLC30(1)(步驟S118)。
再者，在依據資料的比對而確認到雙方的資料為一致時(步驟S116，一致)，工程工具21(1)係重設PLC31(1)(步驟S118)。工程工具21(1)在重設完PLC30(1)後，係使PLC30(1)重新啟動，而完成更新(步驟S119)。
接著，針對對於具有複數個PLC之各單元執行更新之情形的處理進行說明。第5圖係顯示對於複數個單元開始韌體的更新時之網路系統的處理步驟之流程圖。在第5圖中係顯示時程管理部11及工程工具21對網路系統1整體的PLC確認是否可進行韌體的更新的步驟(至開始更新之執行為止之準備步驟)。
管理機器10的時程管理部11係對於處於管理下之PLC30中的複數個單元分別開始確認是否可進行韌體的更新(步驟S130)。時程管理部11係依據生產計劃等，而選擇欲更新之單元的機種(型號)。
並且，時程管理部11對於安裝有工程工具21之PC20通知欲更新之單元的機種。再者，時程管理部11係確認所選擇之單元的韌體是否有必要更新。具體而言，時程管理部11係對於管理所選擇之單元之各工程工具21傳送可更新PLC(單元)的有無確認指示(步驟S131)。
藉此，接收到指示之工程工具21係確認所選擇之各單元的韌體的版本(步驟S132)。具體而言，工程工具21係對於所選擇之單元指示韌體的版本確認。藉此，接收到指示之單元係將韌體的版本傳送至工程工具21。工程工具21係藉由從所選擇之各單元接收韌體的版本，而確認所選擇之各單元的韌體版本。
在確認到各單元的韌體的版本後，於網路系統1中，係按每個所選擇之單元執行第3圖所示之處理(步驟S100至S104)。在對於全部的單元結束到步驟S104為止之處理時，開始以下之第6圖所示之處理。
第6圖係顯示相對於複數個單元的韌體之更新處理的處理步驟之流程圖。在網路系統1中，時程管理部11係從工程工具21收集用以實施韌體的更新之單元資訊。並且，時程管理部11係針對網路系統1的整體算出更新所需時間及更新的最佳時期，並依據所算出之時間及時期，對各工程工具21發出更新指示。
具體而言，時程管理部11係對於管理成為韌體的更新對象之單元之各工程工具21，要求更新對象的單元的相關資訊。
各工程工具21係將對應於來自時程管理部11的要求之資訊傳送至時程管理部11。各工程工具21係將對應於來自時程管理部11的要求之單元中可進行韌體的更新之單元的資訊通知時程管理部11(步驟S140)。藉此，時程管理部11係從各PC20的各工程工具21取得可更新之單元的資訊(步驟S141)。
時程管理部11係預先記憶對各單元的韌體進行更新所需之時間、以及重設各PLC30之順序(啟動順序)之資訊作為更新資訊。時程管理部11係算出使成為更新對象之全部的單元的韌體更新之時間、與至網路系統1復原為止之時間之合計時間作為更新合計時間。時程管理部11係依據更新資訊算出更新合計時間。
該更新合計時間係從成為更新對象之全部的單元的韌體中最初的韌體的更新開始至網路系統1復原為止之時間。
時程管理部11係使用更新資訊，而算出用以更新各單元的韌體之最佳時期(時序)(步驟S142)。並且，時程管理部11係依據各PLC30的動作時程(生產計劃)，而設定使韌體更新之時期(更新時期)為不會於網路系統1之生產工程產生障礙之時間帶(生產計劃時程之空窗時間等)。在網路系統1之生產工程中不會產生障礙之時間帶係例如PLC30未運作之時間帶。
時程管理部11係將所設定之更新時期設定於生產計劃(生產工程)之工作(task)(步驟S143)。並且，當 更新的預定時刻來臨時，時程管理部11係對各工程工具21依序發出對於各單元之指示(步驟S144)。
從時程管理部11接收到更新指示之各工程工具21係分別按照第4圖所說明之處理步驟，而執行各單元的更新。當全部的單元的更新完成時，時程管理部11係按照更新資訊而重設各PLC30。
第7圖係顯示PC的各硬體構成之圖。另外，PC20(1)至20(N)由於具有相同之構成，故於此係針對PC20(1)的構成進行說明。PC20(1)係具有CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)91、ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)92、RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)93、顯示部94、以及輸入部95。在PC20(1)中，該等CPU91、ROM92、RAM93、顯示部94、以及輸入部95係經由匯流排線(bus line)B而連接。
CPU91係藉由屬於電腦程式(工程工具程式)之工程工具21(1)將用以使PLC30(1)動作之程式寫入PLC30(1)。
顯示部94係液晶監視器(monitor)等之顯示裝置，依據來自CPU91之指示，而顯示PLC30(1)所具備之各單元的韌體的版本等。輸入部95係構成為具備滑鼠(mouse)及鍵盤(keyboard)，用以輸入來自使用者之外部輸入之指示資訊(韌體的更新所需之參數等)。輸入至輸入部95之指示資訊係被傳送至CPU91。
工程工具21(1)係被儲存於ROM92內，並經 由匯流排線B而載入(load)至RAM93。CPU91係執行載入至RAM93之工程工具21(1)。具體而言，在PC20(1)中，係按照使用者之來自輸入部95之指示輸入，由CPU91從ROM92內讀出工程工具21(1)並展開於RAM93內的程式儲存區域，而執行各種處理。CPU91係將在進行各種處理時所產生之各種資料暫時性地儲存於形成於RAM93內之資料儲存區域。
PC20(1)所執行之工程工具21(1)係在將用以使PLC30(1)動作之程式(韌體等)寫入PLC30(1)時，或在更新韌體時，被載入至主記憶裝置上，該等工程工具係被產生於主記憶裝置上。
另外，在更新未正常完成時，時程管理部11亦可進行生產計劃之修正。此時，工程工具21係算出未正常完成更新之單元的恢復所需時間，並傳送至時程管理部11。藉此，時程管理部11係依據恢復所需時間，而自動地進行生產計劃之修正。
再者，於網路系統1亦可配置PC20以外的電腦來取代PC20。再者，配置於網路系統1之PC20係不限於複數個而亦可為1個。
如此，在本實施形態中，係自動地更新PLC30所具備之單元的韌體。再者，時程管理部11係配合生產計畫時程的空窗時間而進行更新。因此，可縮短操作員之作業時間，並可消除生產工程之延遲。
再者，由於時程管理部11係依據重設各 PLC30之順序的資訊，而算出更新各韌體之最佳時期，故可圓滑地啟動應用網路系統1之工廠等。
再者，在本實施形態中，由於在韌體的更新前自動地備份PLC30的資料(程式、參數等)，並對更新後的新的韌體設定備份過之資料，故可避免進行在更新前後會矛盾之動作。
再者，在本實施形態中，由於由PC20對PLC30所具備之單元內的韌體進行更新，故無需使用特殊的輔助裝置(介面(interface)機器)即可更新韌體。
再者，由於由PC20更新韌體，故可按每個單元設定是否執行更新。再者，在更新未正常完成時，由於會進行生產計劃之修正，故可執行效率良好之生產。
依據如此之實施形態，由於由PC20的工程工具21對PLC30所具備之複數個單元內的各韌體進行更新，故可以簡單的構成更新複數個韌體。
再者，由於將使韌體更新之時期設定於生產工程不會產生障礙之時間帶，故無須改變生產工程即可對PLC30所具備之單元的韌體進行更新。
(產業上的可利用性)
如上述，本發明之工程工具程式及網路系統係適合用於韌體的更新。
1‧‧‧網路系統
10‧‧‧管理機器
11‧‧‧時程管理部
20、20(1)至20(N)‧‧‧PC
21、21(1)至21(N)‧‧‧工程工具
30、30(1)至30(M)‧‧‧PLC

Claims (8)

  1. 一種工程工具程式產品，係對可程式邏輯控制器所具備之複數個功能單元分別寫入程式者，該工程工具程式產品之特徵在於：使連接於前述可程式邏輯控制器之電腦執行下述步驟：指示步驟，係分別對複數個前述可程式邏輯控制器指示韌體的更新；以及更新步驟，藉由將新的韌體寫入前述各功能單元而升級更新前述各功能單元之各者的前述韌體，或者，將較更新開始前的韌體更舊的韌體寫入前述各功能單元，藉以將前述功能單元之各者的前述韌體降級更新。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之工程工具程式產品，其中，使前述電腦執行下述處理：依照前述可程式邏輯控制器的啟動順序而按每個前述功能單元依序指示前述韌體的更新之處理；以及更新前述韌體之處理。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之工程工具程式產品，其中，更使電腦執行下述步驟：判斷步驟，依據前述可程式邏輯控制器所進行之生產計劃，而判斷前述可程式邏輯控制器未運作之時序；並使電腦執行下述處理： 在前述時序中指示前述韌體的更新之指示之處理；以及更新前述韌體之處理。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之工程工具程式產品，其中，更使電腦執行下述步驟：第1備份步驟，在更新前述韌體之前，將設定於前述功能單元之程式及參數予以備份；以及再設定步驟，在前述韌體正常更新之後，將所備份之前述程式及參數再設定於前述功能單元內。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之工程工具程式產品，其中，更使電腦執行下述步驟：第2備份步驟，在開始更新前述韌體之前，將更新前述韌體之前的韌體予以備份；以及復原步驟，在前述韌體未正常完成更新時，將前述已備份的韌體寫回前述更新未正常完成之單元。
  6. 一種網路系統，係包括：複數個可程式邏輯控制器；以及電腦，係連接於前述複數個可程式邏輯控制器，並控制前述複數個可程式邏輯控制器；其中，前述複數個可程式邏輯控制器係分別具有功能單元；前述電腦係使用對前述功能單元寫入程式之工程工具程式，而升級更新前述功能單元之各者的韌體，或者，將較更新開始前的韌體更舊的韌體寫入，藉以 將前述功能單元之各者的前述韌體降級更新。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之網路系統，更包括：管理機器，係控制前述電腦，並設定使用前述可程式邏輯控制器之生產計劃；並且，前述電腦係在前述韌體的更新開始之前，將更新前述韌體之前之韌體予以備份，且在前述韌體的更新未正常完成時，將前述已備份的韌體寫回前述更新未正常完成之單元；前述管理機器係依據更新未正常完成之單元的恢復所需之時間，而再設定前述生產計劃。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之網路系統，其中，前述功能單元係判定前述韌體的更新是否正常完成，並將判定結果通知前述電腦；前述電腦係在從前述功能單元接收到前述韌體的更新未正常完成之通知時，將前述已備份的韌體寫回前述更新未正常完成之單元。
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