(57)【要約】【課題】  不揮発性メモリ書き換え時の消費電流の増加を最小限に抑えることができ、かつ更新時間を短くすることができるフィールド機器装置を実現する。【解決手段】  フィールドバスと、  不揮発性メモリが内蔵され、前記フィールドバスに接続された、少なくとも一台以上のフィールド機器と、  前記フィールドバスに直接あるいは間接的に接続され、前記フィールド機器内の不揮発性メモリを更新するために、前記フィールド機器の１つに更新命令を送信し、更新データを転送するホストシステムとを有するフィールド機器のメモリ更新方法において、前記不揮発性メモリの内容を消去する際は該不揮発性メモリの各ビットに”１”を書き込むようにした。【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィールドバスと、
不揮発性メモリが内蔵され、前記フィールドバスに接続された、少なくとも一台以上のフィールド機器と、
前記フィールドバスに直接あるいは間接的に接続され、前記フィールド機器内の不揮発性メモリを更新するために、前記フィールド機器の１つに更新命令を送信し、更新データを転送するホストシステムとを有するフィールド機器のメモリ更新方法において、前記不揮発性メモリの内容を消去する際は該不揮発性メモリの各ビットに”１”を書き込むようにしたことを特徴とするフィールド機器のメモリ更新方法。
【請求項２】
前記フィールド機器は２つのメモリを有し、一つのメモリに書き込まれたプログラムで機器を動作させ、他のメモリに”１”を書き込んでプログラム内容を消去した状態としたことを特徴とする請求項１記載のフィールド機器のメモリ更新方法。
【請求項３】
プログラム変更に際しては前記消去したメモリに書き込みその書き込んだプログラムで動作させ、その後他方のメモリの各ビットに”１”を書き込むようにしたことを特徴とする請求項１記載のフィールド機器のメモリ更新方法。
【請求項４】
前記フィールド機器は、メモリ更新の準備中かどうかを示すステータスを出力し、前記ホスト方法は、前記フィールド機器のステータスを確認し、メモリを更新するフィールド機器を選択することを特徴とする請求項１記載のフィールド機器のメモリ更新方法。
【請求項５】
前記メモリ手段は、不揮発性ＲＯＭで構成したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のフィールド機器のメモリ更新方法。
【請求項６】
前記不揮発性ＲＯＭは、フラッシュＲＯＭであることを特徴とする請求項５に記載のフィールド機器のメモリ更新方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセス現場で使用されるフィールド機器内の不揮発性メモリに格納されているファームウエアあるいはコンフィギュレーション情報などのデータを通信回線を介して書き替えるフィールド機器のメモリ更新方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このようなフィールド機器のメモリ更新方法の先行技術としては次のようなものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３５０５０４号公報
【特許文献２】特表２００３−５１０７１０号公報
【０００４】
上記特許文献1に記載された技術の概要は、第１のメモリ領域に計算プロセスを実行するステップと、この第１のメモリを不活性化するステップと、第２のメモリ領域を活性化するステップを有し、オンラインモードでリコンフィギュレーションを可能としたものである。
【０００５】
また、上記特許文献２に記載された技術の概要は、標準通信プロトコルを利用してホストからフィールド機器に対しプログラムインストラクションをダウンロードするステップと、それを記憶するステップと実行するステップを設け、プロセス制御ネットワーク内のフィールドデバイスを再プログラミングするものである。
【０００６】
図３にプロセス制御システムの一般的な構成を示す。ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ  ＦＩＥＬＤＢＵＳやシリアル伝送などを行うフィールドバス８には複数のフィールド機器９が接続されている。これらフィールド機器９にはアナログインプットファンクションブロックＡＩ、あるいはＰＩＤファンクションブロックＰＩＤ等が内蔵されている。
【０００７】
フィールドバス８はＩ／Ｏユニット７、バス６を介してホストシステム５に接続されている。このようなプロセス制御方法において、センサ（図示省略）からの信号を入力し、フィールド機器９相互間あるいはフィールド機器９とホストシステム５との間でデータのやりとりをして制御を実行していく。
【０００８】
このようなフィールド機器では、センサからの信号を出力信号に変換するための演算部分のプログラムやネットワーク情報を構成するコンフィギュレーション情報は、通常ＥＰＲＯＭ、ＦｌａｓｈＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリに保存されている。
【０００９】
近年、プロセスの改善等を目的とした機能分散を進める上で、フィールド機器９にも自己診断機能の拡張などの付加機能が求められるようになってきた。また、機能が豊富になったために、バグが発生する可能性も大きくなってきている。そのため、フィールドバス８の通信機能を用いてフィールド機器９内部のファームウエアを更新することも行われている。
【００１０】
このような場合、ホストシステム５にファームウエアのバイナリイメージを入力し、バス６、Ｉ／Ｏユニット７、フィールドバス８を介してこのバイナリイメージをフィールド機器９に伝送して書き換えを行う。ファームウエアのバイナリイメージは、ウエブサイトからインターネットを経由して取得することもある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図４は従来用いられているフィールド機器の回路ブロックである。ＣＰＵ１０はＲＯＭの動作に従って動作するが、ここでは不揮発性メモリとしてＦｌａｓｈＲＯＭ＃１，＃２,ＥＥＰＲＯＭ等を有している。
今仮にＦｌａｓｈＲＯＭ＃１でプログラムが動作しているとし、新しいソフトを書き込むデバイスがＦｌａｓｈＲＯＭ＃２であるとする。そして、書き込み後はＦｌａｓｈＲＯＭ＃２で動作する。
【００１２】
ここで、新しいソフトをＦｌａｓｈＲＯＭ＃２に書き込む場合、そのデバイスの内容を一度消去する必要があるが、消去時には20ｍＡ程度の電流が新たに必要となる。新たに必要となる電流はＣＰＵ１０からＭＡＵ２０に対して電流を供給（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）している。しかしながら、このようなフィールド機器では、ファームウエアを更新するためには次のような課題があった。
【００１３】
不揮発性メモリとしてＦｌａｓｈＲＯＭやＥＥＰＲＯＭを使用しているフィールド機器では、フィールドバスを介してファームウエアの更新を行うことができる。しかし、更新時にはフィールド機器の消費電流が一時的に大きく増加するという課題があった。
【００１４】
図５にＦｌａｓｈＲＯＭを書き替えるときの消費電流の実測値例を示す。図において横軸は時間、縦軸は供給電流を示している。
ＦｌａｓｈＲＯＭを書き替えるときは、まずセクタ単位で消去した後、書き込みを行う。セクタ消去時の消費電流の増加量ＩＤＬは最大２０ｍＡ、実測１０ｍＡであった。また、書き込み時の消費電流の増加は最大２０ｍＡであるが、実測では１ｍＡであった。このことから、主としてセクタ消去時に消費電流が大きく増加することがわかる。
【００１５】
このため、ホストシステム５が任意にフィールド機器９のファームウエアを書き替えるとすると、フィールド機器１台あたり２０ｍＡの消費電流の増加を見込んで電源などの設計を行わなければならず、コストが増大してしまうという課題があった。
【００１６】
ホストシステム５が１台ずつ順番にフィールド機器９のファームウエアを更新するとすると、消費電流の増加分は最大２０ｍＡに抑えることができる。しかしながら、フィールドバスの伝送レート（31.25kbps）の制限により、更新のために例えば３０分／台程度の時間が必要であるために、セグメント内に１０台のフィールド機器が接続されているとすると最大３００分の時間が必要になり、実用的でないという課題もあった。
【００１７】
例えば、ファームウエアのサイズを約３００ｋバイトとする。通信間隔を１秒、通信間隔毎の転送バイト数を２００バイトとすると、書き替えには
更新時間＝ＲＯＭ容量×通信間隔（秒）÷転送バイト数
＝３００ｋ×１÷２００＝１５００秒＝２５分
の更新時間が必要である。
【００１８】
このため、フィールド機器９への供給電流が不足して書き替えることができず、またフィールドバス８に接続することができるフィールド機器９の台数が制限されてしまうという課題もあった。
【００１９】
従って本発明が解決しようとする課題は、ファームウエア更新時の消費電流の増加を最小限に抑えることができ、かつ更新時間を短くすることができるフィールド機器のメモリ更新方法を実現することにある。なお，ここではホストシステムからフィールド機器に対してファームウェア更新を実施することについて記載してあるが，フィールドバス規格における「テンポラリデバイス」，すなわちフィールド機器のメンテナンスやパラメータ設定用に一時的に接続される設定用ツール上からファームウェアを更新する場合も同様である．本発明に記載のホストシステムに，前記テンポラリデバイスも含まれることは言うまでもない．
【課題を解決するための手段】
【００２０】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
フィールドバスと、
不揮発性メモリが内蔵され、前記フィールドバスに接続された、少なくとも一台以上のフィールド機器と、
前記フィールドバスに直接あるいは間接的に接続され、前記フィールド機器内の不揮発性メモリを更新するために、前記フィールド機器の１つに更新命令を送信し、更新データを転送するホストシステムとを有するフィールド機器のメモリ更新方法において、前記不揮発性メモリの内容を消去する際は該不揮発性メモリの各ビットに”１”を書き込むようにしたものである。
メモリ更新時の消費電流の増加を抑えることができ、かつ更新時間を短縮できる。
【００２１】
請求項２記載の発明は、
前記フィールド機器は２つのメモリを有し、一つのメモリに書き込まれたプログラムで機器を動作させ、他のメモリに”１”を書き込んでプログラム内容を消去した状態としたものである。プログラム変更に際して即対応可能である。
【００２２】
請求項３記載の発明は、
プログラム変更に際しては前記消去したメモリに書き込みその書き込んだプログラムで動作させ、その後他方のメモリの各ビットに”１”を書き込むようにしたことを特徴とするものである。
【００２３】
請求項４記載の発明は、
前記フィールド機器は、メモリ更新の準備中かどうかを示すステータスを出力し、前記ホストシステムは、前記フィールド機器のステータスを確認し、メモリを更新するフィールド機器を選択することを特徴とするものである。
【００２４】
請求項５記載の発明は、
前記メモリ手段は、不揮発性ＲＯＭで構成したことを特徴とするものである。
【００２５】
請求項６記載の発明は、
前記不揮発性ＲＯＭは、フラッシュＲＯＭであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば次のような効果がある。
請求項１〜６の発明によれば、不揮発性メモリの内容を消去する際は該不揮発性メモリの各ビットに”１”を書き込むようにし、フィールド機器は２つのメモリを有し、一つのメモリに書き込まれたプログラムで機器を動作させ、他のメモリに”１”を書き込んでプログラム内容を消去した状態とし、プログラム変更に際しては前記消去したメモリに書き込みその書き込んだプログラムで動作させ、その後他方のメモリの各ビットに”１”を書き込むようにしたので、
【００２７】
メモリ更新時の消費電流の増加を抑えることができ、かつ更新時間を短縮できる。メモリ更新時に電流不足になることがなくなり、１つのセグメント内に接続できるフィールド機器の台数が制限されることもないという効果もある。また、短時間でメモリ更新を行うことができるという効果もある。
更に、通常動作プログラム中にロムの消去を行うのでプラントなどに悪影響を及ぼさない。回路構成が簡単になる。本質安全防爆設計に際し電流が増えないので設計が容易である等の効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。プロセス制御システムの構成は図5と同じなので、説明を省略する。フィールド機器９はシステムの構成に応じてセグメントに分割され管理されている。１つのセグメントには複数のフィールド機器９が含まれている。また、フィールド機器９内部の不揮発性メモリの内容を更新するときは、このセグメントを単位として行われる。
【００２９】
図１は本発明に係るフィールド機器のメモリ更新方法の一実施例を示すフローチャートである。
図１のステップ１において、ソフトウエア・ダウンロードを開始する。
ステップ２において、動作ロムの確認を行う。
ステップ３において、動作していないロムに新しいソフトウエアをダウンロードする。
【００３０】
ステップ４において、ダウンロードされたプログラムにて通常動作を開始する。ステップ５において、CPUが仕事をしていない時間に、動作していないロムの消去をある一定バイト数毎、開始する。
ステップ６において、動作していないロムの内容が全て”１”になっているか否かを判断する。このときロムに書かれた内容がすべて”１”になっていれば終了。なっていなければ、順次”１”を書き込み、消去を実施する。
【００３１】
ここで、図２を用いて、フラッシュロムの書き込み消去について説明する。図２に示すようにフラッシュロムには”１”と ”０”の２値によるデジタル信号が書き込まれている。この内容を消去するということは書かれた内容をすべて”１”にすることである。全てを”１”にするには２つの方法がある。このうち消去による方法は大きな電流を消費する。また、再書き込みにより全てを”１”にする場合は電流消費が小さい。
本発明ではメモリの内容を消去するに際し書き込みによりすべて”１”にする方法を採用する。
【００３２】
すなわち、本発明ではフラッシュロムの内容の消去をフラッシュロムが本来持っている消去機能を使う代わりに通常動作プログラムにおいて、各ビットに全て”１”を書き込むことにより消去と同じ効果を得るようにしている。
このことによりソフトウエアダウンロード中においても消費電流が増えることがないので、一つのＩ／Ｏモジュールに接続される台数が減ることがない。また、本質安全防爆設計を行う場合にも電流が増えないので設計が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施例を示すフローチャートである。
【図２】フラッシュロムの消去と書き込みの概念を示す説明図である。
【図３】プロセス制御システムの一般的な構成を示すブロック構成図である。
【図４】不揮発性メモリの更新時の消費電流を示す特性図である。
【図５】不揮発性メモリの更新時の消費電流を示す特性図である。
【符号の説明】
【００３４】
５  ホストシステム
６  バス
７  Ｉ／０
８  フィールドバス
９  フィールド機器
１０  ＣＰＵ
２０  ＭＡＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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