特開 2024-48202 ＰＬＣ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024048202

(43)【公開日】2024-04-08

(54)【発明の名称】ＰＬＣ装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 8/65 20180101AFI20240401BHJP

   G05B 19/05 20060101ALI20240401BHJP

【ＦＩ】

G06F8/65

G05B19/05 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022154106

(22)【出願日】2022-09-27

(71)【出願人】

【識別番号】000006105

【氏名又は名称】株式会社明電舎

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100104938

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜澤 英久

(74)【代理人】

【識別番号】100210240

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 友幸

(72)【発明者】

【氏名】藤木 裕之

【テーマコード（参考）】

5B376

5H220

【Ｆターム（参考）】

5B376CA34

5H220BB07

5H220BB09

5H220CC07

5H220CC09

5H220CX01

5H220CX04

5H220JJ12

5H220JJ22

5H220JJ26

(57)【要約】

【課題】揮発領域にＦＷイメージを格納することが困難なプログラマブルコントローラへのＦＷの展開することで、外部装置を要することなくプログラマブルコントローラの起動及びＦＷの更新を低コストに行う。
【解決手段】ファームウェアイメージの更新が可能なＰＬＣ装置１において、ＭＰＳｏＣボード２は当該ファームウェアイメージの更新処理を行う。ＳｏＣボード３は、前記ファームウェアイメージに基づく演算処理を行う。ＦＰＧＡ３６は、ＭＰＳｏＣ２とＳｏＣボード３のボード間通信を可能とするＦＰＧＡ回路３７を備える。ＭＰＳｏＣボード２には、前記ファームウェアイメージを格納可能な不揮発メモリ２３が実装される。ＳｏＣボード３には、このＳｏＣボード３とＭＰＳｏＣボード２の起動時にＦＰＧＡ回路３７を介して受けた前記ファームウェアイメージを展開するＦＷ展開用メモリ３３が実装される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ファームウェアイメージの更新が可能なＰＬＣ装置であって、
前記ファームウェアイメージの更新処理を行う第一制御基板と、
前記ファームウェアイメージに基づく演算処理を行う第二制御基板と、
前記第一制御基板と前記第二制御基板との間の通信を可能とする通信回路と、
前記第一制御基板に実装され、前記ファームウェアイメージを格納可能な不揮発メモリと、
前記第二制御基板に実装され、この第二制御基板と前記第一制御基板の起動時に前記通信回路を介して受けた前記ファームウェアイメージを展開するファームウェア展開用メモリと、
を備えたことを特徴とするＰＬＣ装置。

【請求項2】

前記ファームウェアイメージのオンライン更新またはオフライン更新を選択するディップスイッチをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のＰＬＣ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）装置の起動及び更新の手順に関する。

【背景技術】

【0002】

ＰＬＣ装置が起動する際の動作モードの切替え（特許文献１）は、ＰＬＣ装置の電源がオンとなった際の当該ＰＬＣ装置の起動時に、オペレータにより操作される外部装置が接続されたＰＬＣ装置のＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を含む通信回路が確立されると、ＰＬＣ装置の外部の第２ストレージから引き出されたシステム起動用データ（システムプログラム）がＰＬＣ装置の第１ストレージに格納される（第１動作モード）。一方、前記回路が確立しない場合には、前記第１ストレージから引き出されたシステム起動用データがＰＬＣの主記憶装置に格納される（第２動作モード）。以上のようにオペレータによるＰＬＣユニットへの外部装置の着脱という簡単な操作によりＰＬＣの起動時に上記の動作モードの切替えが行える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１２４８６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＰＬＣの運転モードの切り替えはＰＬＣのＦＰＧＡに接続される外部装置が必須となるので、当該切り替えのコストを許容する必要がある。また、ＰＬＣのＦＷ（Firm Ware）の更新時にも前記外部装置の操作が必要となりコスト高の要因となる。

【0005】

本発明は、以上の事情を鑑み、不揮発領域にＦＷイメージを格納することが困難なプログラマブルコントローラへのＦＷの展開することで、外部装置を要することなくプログラマブルコントローラの起動及びＦＷの更新を低コストに行うことを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

そこで、本発明の一態様は、ファームウェアイメージの更新が可能なＰＬＣ装置であって、前記ファームウェアイメージの更新処理を行う第一制御基板と、前記ファームウェアイメージに基づく演算処理を行う第二制御基板と、前記第一制御基板と前記第二制御基板との間の通信を可能とする通信回路と、前記第一制御基板に実装され、前記ファームウェアイメージを格納可能な不揮発メモリと、前記第二制御基板に実装され、この第二制御基板と前記第一制御基板の起動時に前記通信回路を介して受けた前記ファームウェアイメージを展開するファームウェア展開用メモリと、を備える。

【0007】

本発明の一態様は、前記ＰＬＣ装置において、前記ファームウェアイメージのオンライン更新またはオフライン更新を選択するディップスイッチをさらに備える。

【発明の効果】

【0008】

以上の本発明によれば、揮発領域にＦＷイメージを格納することが困難なプログラマブルコントローラへのＦＷの展開することで、外部装置を要することなくプログラマブルコントローラの起動及びＦＷの更新を低コストに行える。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一態様であるＰＬＣ装置のブロック構成図。

【図2】前記ＰＬＣ装置の起動のフローチャート。

【図3】前記ＰＬＣ装置のオフライン及びオンラインでのＦＷの更新のフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

【0011】

図１に示された本発明の一態様であるＰＬＣ装置１は、ＭＰＳｏＣ（Multiprocessor System on Chip）ボード２、ＳｏＣ（System on Chip）ボード３、ＬＡＮ４、ＳＤカード５及びＤＩＰ（Dual In-line Package）スイッチ６を備える。

【0012】

ＭＰＳｏＣボード２は、本発明の第一制御基板の一態様であって、ＰＬＣ装置１の動作管理やＦＷイメージの更新処理を行う。

【0013】

ＳｏＣボード３は、本発明の第二制御基板の一態様であって、ファームウェアイメージ（以下、ＦＷイメージ）に基づくＰＬＣ動作の演算処理を行う。

【0014】

ＬＡＮ４は、オンラインでの前記ＦＷイメージの更新に使用される通信インターフェースである。

【0015】

ＳＤカード５は、オフラインでの前記ＦＷイメージの更新に供される記録媒体である。

【0016】

ＤＩＰスイッチ６は、前記ＦＷイメージのオンライン更新またはオフライン更新を選択するためのディップスイッチである。

【0017】

前記ＦＷイメージとしては、例えば、後述のコア２１，２２に導入されるＬｉｎｕｘ（登録商標），ＲＴＯＳ、後述のＦＰＧＡ２６に適用されるマイクロコード、コア２１，２２を起動させるためのブートＲＯＭが挙げられる。

【0018】

（ＭＰＳｏＣボード２）
ＭＰＳｏＣボード２は、コア２１，２２、不揮発メモリ２３、揮発メモリ２４、主記憶装置２５、ＦＰＧＡ２６を実装する。

【0019】

コア２１には、ＦＷの更新機能を有するアプリケーションを実行させるＬｉｎｕｘが導入される。前記アプリケーションは、ＬＡＮ（Local Area Network）経由で更新用のＦＷイメージの受信を行う。

【0020】

コア２２は、ＰＬＣ機能としての制御機能を有するＲＴＯＳ（Real-time operating system）が導入される。

【0021】

不揮発メモリ２３は、コア２１，２２の起動用のブートＲＯＭ（Read Only Memory）やその他のＦＷイメージを格納する。

【0022】

揮発メモリ２４は、コア２１，２２の起動時に実際に動作するＦＷイメージを展開する。

【0023】

主記憶装置２５は、コア２１のＬｉｎｕｘ上で動作するアプリケーションイメージを格納する。

【0024】

ＦＰＧＡ２６は、ＳｏＣボード３とのボード間通信を可能とするＦＰＧＡ回路２７を備える。

【0025】

（ＳｏＣボード３）
ＳｏＣボード３は、コア３１、不揮発メモリ３２、ファームウェア展開用メモリ３３（以下、ＦＷ展開用メモリ３３）、揮発メモリ３４、揮発メモリ３５及びＦＰＧＡ３６を有する。

【0026】

コア３１は、ＰＬＣ機能を実行する。コア３１には、前記ＰＬＣ機能として、演算処理効率化のための、演算処理を専門的に実施するＲＴＯＳが導入される。

【0027】

不揮発メモリ３２は、コア３１の起動用のブートＲＯＭ、ＦＰＧＡ３６のマイクロコードを格納する。前記マイクロコードは、ＦＰＧＡ３６内の演算装置が動作に必要とする命令処理を統合したコード情報を意味する。

【0028】

ＦＷ展開用メモリ３３は、コア２１から送信されるコア３１の起動用のＦＷイメージを展開する。

【0029】

揮発メモリ３４は、コア３１の起動時に実際に動作する前記ＦＷイメージを展開する。

【0030】

揮発メモリ３５は、ＦＰＧＡ３６のマイクロコードを格納する。

【0031】

ＦＰＧＡ３６は、ＭＰＳｏＣ２とのボード間通信を可能とする通信回路としてのＦＰＧＡ回路３７を備える。

【0032】

図２を参照してＰＬＣ装置１の動作例として起動について説明する。

【0033】

（ＰＬＣ装置１の起動）
Ｓ１０１：ＰＬＣ装置１の電源が投入されると、ＭＰＳｏＣボード２は、コア２１の起動後、不揮発メモリ２３のブートＲＯＭによりＨＷ及びＦＰＧＡ２６の初期化処理を行う。

【0034】

Ｓ１０２：不揮発メモリ２３から揮発メモリ２４にＦＷイメージを展開する。

【0035】

Ｓ１０３：不揮発メモリ２３と揮発メモリ２４の比較診断処理を実施する。

【0036】

Ｓ１０４：ＦＰＧＡ２６，３６のボード間通信により、不揮発メモリ２３からＦＷ展開用メモリ３３へコア３１用のＦＷイメージが展開する。したがって、起動用のイメージを不揮発領域に保持できないＳｏＣボード３に起動用のイメージを展開し、ＦＷを動作できる。このように、ＦＧＰＡ２６，３６を使用したＣ２Ｃ通信によりＦＷイメージが格納できない基板上のコアに対するＰＬＣ装置の起動が実現する。

【0037】

Ｓ１０５：コア２１、２２のＯＳを起動させる。コア２２はこのタイミングで起動して、ＯＳも起動する。

【0038】

Ｓ１０６：ＳｏＣ３はＳ１０１と同じＰＬＣ装置１の電源投入のタイミングでコア３１を起動させ、不揮発メモリ３２のブートＲＯＭにより、ＨＷ及びＦＰＧＡ３６の初期化処理を行う。すなわち、コア３１からＦＷイメージを受理するために待ち受け処理を行うためにブートＲＯＭを稼働させる。ブートＲＯＭは、軽量のため、不揮発メモリ３２に格納可能である。

【0039】

Ｓ１０７：不揮発メモリ３２から揮発メモリ３５へＦＰＧＡ３６のマイクロコードを展開する。

【0040】

Ｓ１０８：Ｓ１０４の展開完了後、ＦＷ展開用メモリ３３から揮発メモリ３４へＦＷイメージを展開する。

【0041】

Ｓ１０９：Ｓ１０３と同様にＦＷ展開用メモリ３３と揮発メモリ３４の比較診断処理を実施する。

【0042】

Ｓ１１０：コア３１のＯＳを起動する。

【0043】

図３を参照してＰＬＣ装置１の動作例としてオフライン及びオンラインでのＰＬＣ装置１のＦＷの更新について説明する。

【0044】

（オフラインでのＰＬＣ装置１のＦＷ更新）
Ｓ２０１：ＤＩＰスイッチ６を操作し、ＳＤカード５からブートする設定を行う。このようにＭＰＳｏＣボード２の使用により、コア２１にＬｉｎｕｘの更新用のアプリケーションを動作させることで、ＦＷの更新に関してオフライン及びオンラインともに対応可能となる。

【0045】

Ｓ２０２：ＰＬＣ装置１の電源を投入し、コア２１の起動後、ＳＤカード５のブートＲＯＭによりＨＷ及びＦＰＧＡ２６初期化処理を実施する。

【0046】

Ｓ２０３：ＳＤカード５から不揮発メモリ２３へＦＷイメージを展開する。

【0047】

Ｓ２０４：ＳＤカード５及び不揮発メモリ２３のＦＷイメージの比較診断処理を実施する。

【0048】

Ｓ２０５：電源を落とし、ＤＩＰスイッチ６を通常起動用の設定に戻す。

【0049】

（オンラインでのＰＬＣ装置１のＦＷ更新）
Ｓ３０１：コア２１でＬｉｎｕｘの動作開始後、ＬＡＮ経由でＦＷイメージをＬｉｎｕｘ上の更新用アプリケーションを介して揮発メモリ２４へ展開する。このようにＳ２０１と同様にＭＰＳｏＣボード２の使用により、コア２１にＬｉｎｕｘの更新用のアプリケーションを動作させることで、ＦＷの更新に関してオフライン及びオンラインともに対応可能となる。

【0050】

Ｓ３０２：Ｌｉｎｕｘ上の更新用アプリケーションにより揮発メモリ２４から不揮発メモリ２３へＦＷイメージを展開する。

【0051】

Ｓ３０３：ＰＬＣ装置１を再起動する。

【0052】

以上の実施形態のＰＬＣ装置１によれば、揮発領域にＦＷイメージを格納することが困難なＰＬＣ装置１へのＦＷの展開することで、外部装置を要することなくＰＬＣ装置１の起動及びＦＷの更新を低コストに行える。

【0053】

特に、ＦＷイメージの本体を不揮発メモリ２３に確保し、起動中のＯＳ動作環境を揮発メモリ２４に保持することで、ＤＩＰスイッチ６の切り替え不要でオンラインによるＦＷ更新に対応可能となる。

【0054】

また、ＤＩＰスイッチ６の利便性も保持できるように、従来手法となるオフライン更新も同様に実施可能となる。

【0055】

さらに、高集積のプリント板で大きな部品が配置できず、少ないピンパッケージで小容量の部品を使用する必要がある場合に、不揮発メモリが低容量（実施例では不揮発メモリ３２）でＦＷイメージ全体を保持できない制御基板（ＳｏＣボード３）に対してＦＰＧＡ２６，３６を介してＦＷイメージを展開してＯＳの起動を行える。

【符号の説明】

【0056】

１…ＰＬＣ装置
２…ＭＰＳｏＣボード、２１，２２…コア、２３…不揮発メモリ、２４…揮発メモリ、２５…主記憶装置、２６…ＦＰＧＡ
３…ＳｏＣボード、３１…コア、３２…不揮発メモリ、３３…ＦＷ展開用メモリ、３４…揮発メモリ、３５…揮発メモリ、３６…ＦＰＧＡ
４…ＬＡＮ
５…ＳＤカード
６…ＤＩＰスイッチ

【図1】

【図2】

【図3】