專利名稱：用于現(xiàn)場設(shè)備的存儲器更新系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及過程現(xiàn)場使用的現(xiàn)場設(shè)備存儲器更新系統(tǒng)，其重寫存儲在現(xiàn)場設(shè)備非易失性存儲器中的數(shù)據(jù)，如固件數(shù)據(jù)或者配置數(shù)據(jù)。
背景技術(shù)：
存儲器更新系統(tǒng)的背景技術(shù)參見JP-A-2001-350504和JP-A-2003-510710。
JP-A-2001-350504披露了以下步驟在第一存儲區(qū)執(zhí)行計(jì)算處理；釋放該第一存儲區(qū)；以及，激活第二存儲區(qū)，從而能夠以在線的方式進(jìn)行重新配置。
JP-A-2003-510710披露了以下步驟使用標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議將程序指令從主機(jī)下載到現(xiàn)場設(shè)備；以及，存儲該程序指令，從而對過程控制網(wǎng)絡(luò)中的現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行重新編程。
圖1為一圖表，圖示一過程控制系統(tǒng)的常用配置。多個現(xiàn)場設(shè)備9與現(xiàn)場總線8連接，例如基金會現(xiàn)場總線(FOUNDATION Fieldbus)或者串行傳輸現(xiàn)場總線。每個現(xiàn)場設(shè)備9采用模擬輸入功能模塊AI，或者PID功能模塊PID。
現(xiàn)場總線8通過I/O單元7以及控制總線6與主機(jī)5連接。在這樣的過程控制系統(tǒng)里，從傳感器(圖中未示出)接收到信號，并且數(shù)據(jù)在現(xiàn)場設(shè)備9之間、或者在現(xiàn)場設(shè)備9和主機(jī)5之間傳送。
在現(xiàn)場設(shè)備9中，用于執(zhí)行計(jì)算以使由傳感器接收信號轉(zhuǎn)換為輸出信號的程序，以及表示網(wǎng)絡(luò)信息的配置數(shù)據(jù)，通常是存儲在非易失性存儲器中，如EPROM、快擦寫存儲器(FlashROM)、或者EEPROM。
最近，出于過程改進(jìn)的目的，為了加強(qiáng)功能的分散化，對現(xiàn)場設(shè)備9還要求具有額外的功能，如其自診斷功能的擴(kuò)充。此外，由于具有多種不同的功能，也增加了在固件里存在缺陷的可能性。所以，現(xiàn)場設(shè)備9中的固件更新也利用現(xiàn)場總線8的通訊功能進(jìn)行。
在這種情況下，固件的二值圖像被傳送到主機(jī)系統(tǒng)5，同時也通過控制總線6、I/O單元7以及現(xiàn)場總線8傳送到現(xiàn)場設(shè)備9，然后現(xiàn)場設(shè)備9將收到的二值圖像重寫。固件的二值圖像可以通過因特網(wǎng)從網(wǎng)站上得到。
圖2為一圖表，圖示部分基金會現(xiàn)場總線的軟件下載詳細(xì)說明。此詳細(xì)說明基于一種假設(shè)利用現(xiàn)場總線通訊，現(xiàn)場設(shè)備9的固件將被更新；以及準(zhǔn)備好PREPARE_FOR_DWNLD和CANCEL_DWNLD的指令。
然而，用于更新固件的現(xiàn)場設(shè)備存在以下問題。
使用快擦寫只讀存儲器或者EEPROM，作為非易失性存儲器的現(xiàn)場設(shè)備，可以通過現(xiàn)場總線更新固件。然而，在非易失性存儲器更新期間，現(xiàn)場設(shè)備中的電流消耗會臨時增加。
圖3所示為快擦寫只讀存儲器中的數(shù)據(jù)被重寫時，電流消耗的實(shí)際測量值圖表。當(dāng)數(shù)據(jù)在快擦寫只讀存儲器中被重寫時，各扇區(qū)里的數(shù)據(jù)被擦除，以及，之后新的數(shù)據(jù)被寫入快擦寫只讀存儲器。表示扇區(qū)擦除過程中電流消耗增加的IDL(IDownload)值最大為20mA，實(shí)際測量為10mA。此外，用于數(shù)據(jù)寫入的電流消耗增加最大為20mA，而實(shí)際測量為1mA。根據(jù)這些測量，發(fā)現(xiàn)主要在扇區(qū)擦除期間內(nèi)，電流消耗明顯增加。
所以，在主機(jī)系統(tǒng)5任意地重寫存儲于現(xiàn)場設(shè)備9里的固件時，在設(shè)計(jì)電源電路和其它組件時，必須考慮到每個現(xiàn)場設(shè)備的電流消耗會有20mA的增長。因此，成本會增加。
當(dāng)主機(jī)系統(tǒng)5為現(xiàn)場設(shè)備9一個個地更新固件時，電流消耗最多可降至20mA。然而，由于現(xiàn)場總線8的傳輸速率(31.25kbps)限制，例如，更新每個設(shè)備需要大約30分鐘。當(dāng)一個段配置有10個現(xiàn)場設(shè)備9時，為了更新所有的現(xiàn)場設(shè)備9，最多要花費(fèi)300分鐘，所以這是不實(shí)用的。
假設(shè)固件的大小大約300K字節(jié)，通訊間隔為1秒，并且每個通訊間隔期間內(nèi)傳送的字節(jié)數(shù)為大約200字節(jié)，重寫所要求的更新時間如下。
更新時間＝ROM容量×通訊間隔(秒)/傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)＝300k×1/200＝1500秒＝25分鐘所以，由于供給現(xiàn)場設(shè)備9的電源變得不充足，數(shù)據(jù)不能被重寫，以及可以連接到現(xiàn)場總線8上的現(xiàn)場設(shè)備9的數(shù)量受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為現(xiàn)場設(shè)備提供一種存儲更新系統(tǒng)，該存儲更新系統(tǒng)可以將固件更新期間的電流消耗增長最小化，還可以縮短更新時間。在本說明書中，主機(jī)系統(tǒng)負(fù)責(zé)為現(xiàn)場設(shè)備更新固件。然而，本發(fā)明還能通過使用符合現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的“臨時設(shè)備”應(yīng)用于固件的更新，例如，為了現(xiàn)場設(shè)備的維護(hù)、或者為了現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)設(shè)置而臨時連接的設(shè)置工具。該臨時設(shè)備還包括本說明書中描述的主機(jī)系統(tǒng)。


圖1為一圖表，圖示一常規(guī)過程控制系統(tǒng)配置；圖2為一圖表，圖示基金會現(xiàn)場總線詳細(xì)說明的一部分；圖3所示為非易失性存儲器更新期間電流消耗的特性圖表；圖4是表示根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的配置圖；圖5是表示MAU(媒體連接單元)的示意結(jié)構(gòu)圖；圖6是解釋將要從現(xiàn)場總線取出的電流增長的圖；以及圖7是解釋本發(fā)明實(shí)施例的執(zhí)行過程的流程圖。
優(yōu)選具體實(shí)施例參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。由于本實(shí)施例過程控制系統(tǒng)的主要配置和圖1所示配置相同，就不再做進(jìn)一步解釋。將現(xiàn)場設(shè)備9分成段，并依照過程控制系統(tǒng)的配置進(jìn)行管理，以及，在一個段內(nèi)包括多個現(xiàn)場設(shè)備9。這些段用作單元，用于更新現(xiàn)場設(shè)備9的非易失性存儲器中的內(nèi)容。
圖4圖示說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個現(xiàn)場設(shè)備9。圖5圖示說明用于該實(shí)施例的MAU(媒體連接單元)配置。
在圖4和圖5中，MAU 11被連接到現(xiàn)場總線(圖4和圖5中未示出)，并且作用為D/A轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器、發(fā)送/接收電路、以及產(chǎn)生內(nèi)部電源電壓的電路。MAU 11還起電流控制電路作用。
FB調(diào)制解調(diào)器12將信號轉(zhuǎn)換成輸出到現(xiàn)場總線的形式，并且將沿現(xiàn)場總線傳輸?shù)男盘柗聪蜣D(zhuǎn)換。圖5中TxD和TxS是輸出到現(xiàn)場總線的信號，圖5中RxD和RxS是從現(xiàn)場總線接收的信號。
快擦寫只讀存儲器2存儲數(shù)據(jù)，例如固件和配置數(shù)據(jù)。CPU 31控制整個現(xiàn)場設(shè)備。SRAM 32用作CPU 31的工作區(qū)。
邏輯電路33包括必需的數(shù)字電路。EEPROM 34存儲CPU 31使用的參數(shù)。CPU31、SRAM 32、邏輯電路33、FB調(diào)制解調(diào)器12和快擦寫只讀存儲器2通過現(xiàn)場總線35互相連接。從測量過程參數(shù)的傳感器4輸出的信號被發(fā)送到CPU 31。
依照存儲在快擦寫存儲器2里的程序，CPU 31提取傳感器4的輸出以及沿著現(xiàn)場總線傳送的數(shù)據(jù)，對控制輸出進(jìn)行計(jì)算，并把結(jié)果輸出到現(xiàn)場總線35。
如上所述，為了重寫非易失性存儲器(如快擦寫只讀存儲器2)的內(nèi)容，必須在重寫前擦除存儲在該非易失性存儲器里的數(shù)據(jù)。當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備9接收到更新指令時，為了存儲器的更新，現(xiàn)場設(shè)備9轉(zhuǎn)換到備用狀態(tài)。也就是說，CPU 31激活I(lǐng)CTRL(電流增加控制信號；正邏輯)，以及，從現(xiàn)場總線提供的電流增加到高于正常值。在存儲器中的數(shù)據(jù)擦除完成之后，CPU 31解除電流增加控制信號，從現(xiàn)場總線提供的電流恢復(fù)到正常值。
通常，為了擦除存儲器，根據(jù)基金會現(xiàn)場總線的軟件下載標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場設(shè)備9被設(shè)置成DWNLD_PREPARING狀態(tài)。也就是說，主機(jī)系統(tǒng)5對現(xiàn)場設(shè)備9是否處在DWNLD_PREPARING狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，以確定存儲器當(dāng)前是否被擦除。
當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備9之一在準(zhǔn)備更新存儲器時，通過監(jiān)測每個現(xiàn)場設(shè)備9的DWNLD_PREPARING狀態(tài)，主機(jī)系統(tǒng)5不向其它現(xiàn)場設(shè)備發(fā)送更新指令。因此，可以避免兩個或更多的現(xiàn)場設(shè)備同時執(zhí)行擦除操作時所要求的大量電流消耗。
圖5中，當(dāng)來自ICTRL的觸發(fā)信號被發(fā)送到電流控制電路40時，電流控制電路40控制從現(xiàn)場總線提供的電流Iset提高。
換言之，如圖6所示，依照CPU 31中的程序，在對快擦寫只讀存儲器2進(jìn)行擦除前，ICTRL(電流增加控制信號)被設(shè)置為高水平(H)，并且在完成擦除之后被設(shè)置為低水平(L)。
當(dāng)電流Iset急劇地增加或減少時，經(jīng)過現(xiàn)場總線的通信受到不利影響。因而，依照現(xiàn)場總線的物理層標(biāo)準(zhǔn)(IEC 61158-2)，電流變化的趨勢必須是恒定值或者較小。所以電流控制電路40包括一個適當(dāng)?shù)臅r間常數(shù)電路，以抑制電流Iset的變化率。電流探測電阻43是將電流Iset維持在要求值的反饋電阻，并與電流控制電路40連接。
在軟件下載標(biāo)準(zhǔn)(FF-883)為基金會現(xiàn)場總線定義的狀態(tài)中，執(zhí)行快擦除只讀存儲器擦除的狀態(tài)通常應(yīng)該為DWNLD_PREPARING狀態(tài)。當(dāng)主機(jī)系統(tǒng)5將下載準(zhǔn)備指令PREPARE_FOR_DWNLD寫成參數(shù)DOMAIN_DESCRIPTER時，執(zhí)行轉(zhuǎn)換到DWNLD_PREPARING狀態(tài)。通過將此寫入操作作為觸發(fā)，快擦寫只讀存儲器2的內(nèi)容被擦除。
用于擦除快擦寫只讀存儲器2的內(nèi)容所要求的Iset增加的時間是幾秒到幾十秒，取決于快擦寫只讀存儲器2的特性。只要位于同一現(xiàn)場總線段內(nèi)的快擦寫只讀存儲器2擦除的時間不重疊，整個總線的電流增加只是ΔIset。作為結(jié)果，可以降低設(shè)備連接到現(xiàn)場總線的限制。
圖7是表示更新快擦寫只讀存儲器2過程的流程圖。首先，在步驟A-1，獲取段內(nèi)所有設(shè)備型號的信息，如制造和目標(biāo)的型號、節(jié)點(diǎn)地址、標(biāo)識和固件修訂號。這些信息可以在執(zhí)行程序時獲得，或者預(yù)先通過特定方式獲得。
在步驟A-2，獲取將要更新固件的型號的信息。這些信息包括更新存儲器的現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)量，在本實(shí)施例中，現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)量被指定為“N”。然后，在步驟A-3，選擇存儲將要更新的二值圖像的文件。
在步驟A-4，將已經(jīng)更新的設(shè)備的數(shù)量“m”設(shè)置為0；在步驟A-5，將“n”設(shè)置為1。在步驟A-6，進(jìn)行檢查，以確定是否段內(nèi)的所有現(xiàn)場設(shè)備的更新都已完成。此過程是這樣確定的將已經(jīng)更新的現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)量“m”與需要更新的現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)量“N”進(jìn)行比較，其差額是否小于1。
在步驟A-7，進(jìn)行檢查，以確定是否所有將要更新的現(xiàn)場設(shè)備當(dāng)前都已為更新操作做好準(zhǔn)備。當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備之一當(dāng)前在準(zhǔn)備中時，程序控制退回到步驟A-7之前(入口狀態(tài))，并在步驟A-7等待，直到所有要更新的現(xiàn)場設(shè)備都完成了更新操作的準(zhǔn)備。
當(dāng)所有要更新的現(xiàn)場設(shè)備為存儲器更新做好準(zhǔn)備時，在步驟A-8，更新指令被發(fā)送到第n個現(xiàn)場設(shè)備，用于開始更新的數(shù)據(jù)發(fā)送。然后，在步驟A-9，“n”增加1。
在步驟A-10，當(dāng)段內(nèi)的一個現(xiàn)場設(shè)備的更新完成時，例如，段內(nèi)任一現(xiàn)場設(shè)備當(dāng)前均不執(zhí)行更新操作時，已經(jīng)完成更新的設(shè)備的數(shù)量“m”增加1，并且程序控制回到步驟A-6。當(dāng)段內(nèi)現(xiàn)場設(shè)備的更新在繼續(xù)執(zhí)行時，程序控制不執(zhí)行任何更進(jìn)一步的過程，退回到步驟A-6。
具體而言，在步驟A-7，確認(rèn)所有將要更新的現(xiàn)場設(shè)備已經(jīng)為存儲器的更新做好準(zhǔn)備，更新指令被順序地發(fā)送到現(xiàn)場設(shè)備，以開始更新數(shù)據(jù)的傳送。所以，由于一次只執(zhí)行一個現(xiàn)場設(shè)備的存儲器的擦除，電流消耗的增加可以被降到最小。
另外，由于僅有少量電流消耗增加的寫操作是并行執(zhí)行的，所以可以顯著縮短存儲器的更新時間。在一個段連接有10個現(xiàn)場設(shè)備的情況下，這些現(xiàn)場設(shè)備的擦除是逐個進(jìn)行的，并且這10個現(xiàn)場設(shè)備的快擦寫只讀存儲器2的寫入操作是并行執(zhí)行的，由于擦除該快擦除只讀存儲器2中所有扇區(qū)需要15到30秒，更新時間＝快擦除只讀存儲器2的數(shù)據(jù)擦除時間×連接設(shè)備數(shù)量+每個設(shè)備的寫操作時間＝15秒×10+30分鐘＝32.5分鐘這樣，在采取逐個設(shè)備更新操作方式所需時間的約十分之一內(nèi)，可以完成此種更新操作。
本實(shí)施例可以獲得以下優(yōu)點(diǎn)當(dāng)探測到當(dāng)前沒有將要更新非易失性存儲器的現(xiàn)場設(shè)備正在為更新存儲器做準(zhǔn)備時，更新指令被發(fā)送給一要更新的現(xiàn)場設(shè)備，并且更新數(shù)據(jù)也被發(fā)送到該現(xiàn)場設(shè)備。
在存儲器更新的準(zhǔn)備期間，進(jìn)行需要大量電流消耗的存儲器的擦除。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，只有在當(dāng)前沒有現(xiàn)場設(shè)備為存儲器的更新做準(zhǔn)備時，才發(fā)送更新指令，所以一次只允許一個現(xiàn)場設(shè)備存儲器的擦除。只有在存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)擦除時，現(xiàn)場設(shè)備才改變電流增加控制信號，并將從現(xiàn)場總線提供的電流增加到大于正常值。接著，在完成該存儲器擦除后，現(xiàn)場設(shè)備將電流增加控制信號恢復(fù)到初始水平，并將從現(xiàn)場總線提供的電流恢復(fù)到正常值。按照這樣的安排，整個現(xiàn)場總線的電流消耗增長可以被減到最小。
因此，在存儲器更新的過程中不會發(fā)生電流不足，連接到一個段的現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)量的強(qiáng)制限制也可以被取消了。此外，存儲器的更新只需要很短的時間。
另外，由于依照現(xiàn)場總線基金會標(biāo)準(zhǔn)，從現(xiàn)場總線提供的電流的增加時間被定義為DWNLD_PREPARING狀態(tài)所在的時間，更新過程可以依照標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行。
此外，由于在電流增長及減小期間內(nèi)，從現(xiàn)場總線提供電流的變化率受到時間常數(shù)電路的抑制，因此可防止經(jīng)過現(xiàn)場總線的通信波動。
權(quán)利要求
1.一種用于現(xiàn)場設(shè)備的存儲器更新系統(tǒng)，包括現(xiàn)場總線；一個或多個現(xiàn)場設(shè)備，其采用非易失性存儲器并且連接到所述現(xiàn)場總線；主機(jī)系統(tǒng)，其直接或間接地連接到所述現(xiàn)場總線，并將更新指令和更新數(shù)據(jù)發(fā)送到所述現(xiàn)場設(shè)備之一，以更新所述現(xiàn)場設(shè)備的所述非易失性存儲器；以及電流控制電路，其控制從所述現(xiàn)場總線提供的電流；其中，在所述現(xiàn)場設(shè)備擦除存在于所述非易失性存儲器中的數(shù)據(jù)之前，所述電流控制電路增加從所述現(xiàn)場總線提供的電流至大于正常值的數(shù)值；以及，在所述現(xiàn)場設(shè)備完成存在于所述非易失性存儲器中的所述數(shù)據(jù)擦除之后，從所述現(xiàn)場總線提供的電流恢復(fù)到所述正常值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器更新系統(tǒng)，其中，在從所述現(xiàn)場總線提供的所述電流增加期間，所述現(xiàn)場設(shè)備處于DWNLD_PREPARING狀態(tài)，符合基金會現(xiàn)場總線的軟件下載標(biāo)準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器更新系統(tǒng)，其中所述電流控制電路具有電流變化率限制電路，其限制由所述現(xiàn)場總線提供電流的變化率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的存儲器更新系統(tǒng)，其中所述電流變化率限制電路是時間常數(shù)電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器更新系統(tǒng)，其中所述現(xiàn)場設(shè)備輸出狀態(tài)信息，指示所述現(xiàn)場設(shè)備處于為更新所述非易失性存儲器的準(zhǔn)備狀態(tài)；以及基于由所述現(xiàn)場設(shè)備輸出的所述狀態(tài)信息，所述主機(jī)系統(tǒng)選擇一將要更新所述非易失性存儲器的現(xiàn)場設(shè)備。
全文摘要
一種用于現(xiàn)場設(shè)備的存儲器更新系統(tǒng)，包括現(xiàn)場總線；一個或多個現(xiàn)場設(shè)備，其采用非易失性存儲器，并與現(xiàn)場總線連接；主機(jī)系統(tǒng)，其直接或間接地與現(xiàn)場總線連接，并將更新指令和更新數(shù)據(jù)發(fā)送到現(xiàn)場設(shè)備之一，以更新該現(xiàn)場設(shè)備的非易失性存儲器；以及，電流控制電路，其控制從所述現(xiàn)場總線提供的電流。在該現(xiàn)場設(shè)備將存在非易失性存儲器中的數(shù)據(jù)擦除之前，電流控制電路將從現(xiàn)場總線提供的電流增加到一高于正常值的數(shù)值，以及，在現(xiàn)場設(shè)備完成該存在于非易失性存儲器中的數(shù)據(jù)擦除后，從現(xiàn)場總線提供的電流恢復(fù)到正常值。
文檔編號G05B19/18GK1627262SQ20041009665
公開日2005年6月15日 申請日期2004年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月9日
發(fā)明者齊藤洋二, 高橋誠一郎, 落合覺, 新國雅章 申請人:橫河電機(jī)株式會社