DE69810510T2 - Verfahren zur umprogrammierung von speichern in feldgeräten über ein multipunktnetzwerk - Google Patents

Verfahren zur umprogrammierung von speichern in feldgeräten über ein multipunktnetzwerk

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Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Verfahren zum Programmieren von Einsatzortgeräten und insbesondere die Umprogrammierung von Einsatzortgeräten, die einem Multidrop-Netzwerk intelligenter Geräte zugeordnet sind, so wie es auf dem Gebiet der industriellen Steuerung verwendet wird.
    • 2. STAND DER TECHNIK
  • In der Vergangenheit war es äußerst schwer, Speicher, die Einsatzortgeräten zugeordnet sind, die in Gebieten der industriellen Steuerung verwendet werden, umzuprogrammieren. Zu mehreren Lösungen, die in der Vergangenheit verwendet wurden, gehört die Bereitstellung einer getrennten Schnittstelle zu dem zu steuernden Einsatzortgerät, wie zum Beispiel eines seriellen Ports oder einer ähnlichen Zugangsanordnung zum Herunterladen von Informationen. Eine solche Umprogrammierung findet in der Regel durch Entfernen des Steuergeräts von der Linie statt. Diese Lösung ist häufig unzureichend, da es erforderlich sein kann, daß der Bediener zu dem Einsatzortgerät geht, um ein Herunterladegerät, wie zum Beispiel einen PC, anzuschließen. Dies ist offensichtlich sehr unpraktisch und zeitaufwendig und daher die kostspieligste Art und Weise der Erzielung der notwendigen Umprogrammierung eines Einsatzortsgeräts. Aufgrund des Orts vieler Einsatzortgeräte kann diese Technik häufig unmöglich verwendet werden. Aufgrund der Beschaffenheit der abgesetzten Geräte kann ihr Ort dergestalt sein, daß sie im Freien in Gehäusen untergebracht sind, die geöffnet werden müssen, um auf den Herunterladeanschluß zuzugreifen. Solche Anordnungen sind in der Regel unerwünscht, da ungünstige Wetterbedingungen die empfindliche, in solchen Steuergeräten verwendete Elektronik beschädigen können.
  • Außerdem ist es in bestimmten Situationen möglich, daß der bei der Ermöglichung einer vollen Kommunikationsverarbeitung während der Herunterladezeit benötigte Strom wesentliche zusätzliche Stromlieferfähigkeit erfordern würde, was zu beträchtlichen zusätzlichen Kosten führt. Eine solche Stromeffektivität bereitzustellen, wäre eine äußerst kostspielige Lösung und würde auf dem Markt einen Konkurrenznachteil für das Gerät darstellen, da vergleichbare Geräte, die kein Online-Codeherunterlademerkmal enthalten, weniger Strom benötigen könnten. Dementsprechend wird dieses Herunterlademerkmal bei der vorliegenden Erfindung nicht gefordert.
  • Die britische Patentschrift GB-A-2178627 beschreibt ein System zum Formatieren eines Datenstroms.
    • KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren gemäß dem folgenden Anspruch 1.
  • Das Verfahren kann die Merkmale eines beliebigen oder mehrerer der abhängigen Ansprüche 2 bis 8 enthalten.
  • Dementsprechend kann ein Vorteil der vorliegenden Erfindung darin liegen, den Entwurf von Hardware zu ermöglichen, die flexibel genug ist, um einen Stromüberwechsel zu gestatten, das heißt, um den verfügbaren Strom für den normalen Betrieb zu verwenden oder stattdessen dieselbe Strommenge über das Busnetzwerk verfügbar wird, um zum Umprogrammieren verwendet zu werden, anstelle des Prozeßbetriebs. Außerdem unterscheidet sich die Verwendung des Kommunikations- und Stromversorgungsbusses als Technik für die Technologie von dem bisher auf dem Gebiet industrieller Steuergeräte verwendeten. Zu anderen Merkmalen gehört Software zur Steuerung der Prozessorgeschwindigkeit abhängig von den durchgeführten Funktionen, so daß niedrigere Stromanforderungen resultieren. Schließlich besteht ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, Speicher eines Einsatzortgeräts mit niedriger Stromauf nähme zu programmieren, während online kommuniziert wird.
  • Die vorliegende Erfindung kann die obigen Vorteile durch Definieren eines Betriebsverfahrens für eine Busnetzwerktechnologie erzielen, die ein Protokoll für ein Multidrop-Netzwerk, d. h. ein einziges Zweileitungs- Paar-Netzwerk, intelligenter Geräte für verschiedene industrielle Verwendungszwecke, einschließlich Prozeßsteuerung, definiert. Diese Geräte können allgemein als Einsatzortgeräte und Hostgeräte kategorisiert werden. Die Einsatzortgeräte weisen eine direkte Schnittstelle zu dem gesteuerten Prozeß, wie zum Beispiel Sensoren oder Stellgliedern, auf. Beispiele für diese Art von Steuerung wären die Verwendung von Drucksendern, Temperatursendern, Ventilsteuerungen usw. Die in dem Einsatzortgerät verwendete Steuerspeichertechnologie speichert die Software zur Prozeßsteuerung. Eine Programmierung solcher Geräte erfordert eine relativ signifikante Energiemenge. Folglich sind solche Geräte so ausgelegt, daß eine feste Strommenge aus dem Netzwerk abgeleitet wird, mit dem es verbunden ist, und es kann deshalb möglicherweise nicht zulässig sein, während des Programmierungszyklus mehr Energie zu entnehmen. Somit maximiert die vorliegende Erfindung die Verwendung der Stromentnahme des Geräts während des normalen Betriebsmodus, das heißt, des Steuerbetriebs, im Gegensatz zu der Programmierung des Speicherbetriebs, während die Software gleichzeitig während eines Herunterlade- oder Umprogrammierungsmodus nur einfache Netzwerkkommunikationen ausführen kann, so daß eine konstante Energieentnahme aus dem Netzwerk aufrechterhalten wird. Sollte es notwendig werden, neue Software in ein Einsatzortgerät herunterzuladen, würde dementsprechend unter der für die vorliegende Erfindung beschriebenen Technik ein Bediener ein Hostgerät als das Steuergerät benutzen, das eine größere Kapazität als das Einsatzortgerät aufweist. Ein Bediener leitet dann manuell eine Folge von Schritten ein, zu der das Senden eines Befehls zu dem Einsatzortgerät gehört, daß ein Herunterladevorgang bevorsteht.
  • Als Reaktion auf ein solches von dem Hostgerät empfangenes Herunterlade-Eingangssignal würde sich das Einsatzortgerät, das nicht über seine eigene Stromquelle verfügt und Energie nur aus dem Netzwerk entnimmt, selbst in den ordnungsgemäßen Zustand zum Herunterladen seiner aktuellen Anwendung und zum Umprogrammieren seines Speichers versetzen. Solche Anordnungen durch das Einsatzortgerät sind zum Beispiel das Anhalten der normalen Datenverarbeitung des Geräts, das Anhalten etwaiger anderer Gerätekomponenten, die für den Herunterladevorgang nicht kritisch sind, so daß solche Komponenten nur minimal Energie entnehmen. Dem folgt eine Verringerung der Betriebsfrequenz des Mikroprozessors, der Kommunikationssoftware ausführt, und das Bereitstellen einer Anzeige für das Hostgerät, daß das Herunterladen beginnen kann. Nachdem diese Schritte stattgefunden haben, ist in dem Einsatzortgerät zusätzliche Energie für die Zeit verfügbar, wenn der Speicher durch das Hostgerät gelöscht oder umprogrammiert wird.
  • Zu diesem Zeitpunkt sendet das Hostgerät eine neue Geräteanwendung über das Netzwerk. Während jedes Segment der neuen Anwendung empfangen wird, speichert das Einsatzortgerät diese in einem Bereich seines Speichers, der für neue Anwendungen oder neue Programme reserviert ist. An einem bestimmten Zeitpunkt könnte das Einsatzortgerät es notwendig finden, seinen Speicher vor der Programmierung zu löschen. Dies kann während eines der oben beschriebenen Schritte erfolgen, das heißt, während des Versetzens in den ordnungsgemäßen Zustand zum Empfangen von Speichern oder nach der Versetzung in den Empfangsmodus und nachdem zusätzliche Energie als Reaktion darauf, daß das Hostgerät die neue Anwendung über das Netzwerk sendet, verfügbar geworden ist.
  • Nach dem Empfang der Anwendungsinformationen gibt das Gerät dann entweder eine negative oder positive Antwort auf das von dem Hostgerät empfangene Herunterladen zurück. Wenn die Antwort positiv ist, schließt es die Herunterladeprozedur ab, indem zu der neuen Anwendung umgeschaltet und das zugeordnete Steuergerät dann aufgrund der neuen empfangenen Informationen betrieben wird.
    • KURZE DARSTELLUNG DER ZEICHNUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird ausführlich mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es zeigt:
  • Fig. 1 ein Blockschaltbild eines industriellen Steuernetzwerks, einschließlich eines Hostgeräts und einer Anzahl von Einsatzortgeräten, mit denen wiederum verschiedene industrielle Anlagen gesteuert werden.
    • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Mit Bezug auf Fig. 1 ist ein Multidrop-Netzwerk, d. h. ein einziges Zwei-Leitungspaar-Netzwerk intelligenter Geräte für verschiedene industrielle Steuerzwecke, wie zum Beispiel Prozeßsteuern, gezeigt. In der Zeichnung ist das Multidrop-Netzwerk 100 mit einem Hostgerät 200 verbunden. Es versteht sich, daß mehr als ein Hostgerät mit dem Netzwerk verbunden sein kann. Hostgeräte sind in der Regel als digitale Steuersystemstationen konfiguriert und werden gewöhnlich von einem Bediener bedient. Wie gezeigt, ist dem Hostgerät 200 eine Stromquelle 210 zugeordnet, die das Hostgerät 200 mit Strom versorgt und außerdem über das Netzwerk 100 die Einsatzortgeräte, die keine lokale Stromquelle enthalten, mit Strom versorgt. Dabei würde es sich um Einsatzortgeräte wie zum Beispiel 400 und 500 handeln.
  • Den Einsatzortgeräten 300, 400 und 500 ist jeweils ein Prozeß zugeordnet, wie zum Beispiel 350, 450 bzw. 550. Die Form des Prozesses muß für die vorliegende Erfindung nicht unbedingt verstanden werden, sondern es ist lediglich erforderlich, daß das zugeordnete Einsatzgerät die Steuerung bereitstellt.
  • Zum Beispiel ist dem Einsatzortgerät 300 eine lokale Stromquelle 310 zugeordnet, während die Einsatzortgeräte 400 und 500, wie bereits erwähnt, ihre Energie aus der Stromquelle 210 oder einer ähnlichen, einem Einsatzortgerät zugeordneten über das Netzwerk 100 entnehmen.
  • Das Einsatzortgerät 500 enthält einen Speicher mit einem oberen Speicher 520 und einem unteren Speicher 530. In aller Regel besteht ein solcher Speicher aus einer oberen und unteren Hälfte mit jeweils 256 Kilobyte mit einer Gesamtspeichergröße von ungefähr 512 Kilobyte. Die Größe ist ungefähr die doppelte Größe einer relativ großen Anwendung, die für die Prozeßsteuerung in einem typischen industriellen Steuervorgang zu erwarten ist. Der obere Speicher 520 dient zum Annehmen neuer Anwendungsinformationen während der Herunterladevorgänge. Der untere Speicher 530 enthält die normale oder gerade ablaufende Anwendung. Der Entwurf von Einsatzortgeräten, wie zum Beispiel 400 oder 500, ist dergestalt, daß die Stromentnahme der Nicht-Speicher-Komponenten während des Herunterladens reduziert werden kann, so daß der Speicher in der Lage ist, den zusätzlichen Strom zu entnehmen, den er während der Zyklen des Löschens und Programmierens während eines etwaigen Herunterladens von einem Hostgerät wie zum Beispiel 200 benötigt.
  • Es versteht sich, daß das den Kern der vorliegenden Erfindung bildende Verfahren, das das Verfahren zum Umprogrammieren von Einsatzortgeräten, wie zum Beispiel 400 und 500, durch das Hostgerät, wie zum Beispiel 200, umfaßt, die folgenden Schritte enthält, wobei zuerst ein Befehl durch das Hostgerät 200 zu einem Einsatzortgerät, wie zum Beispiel 500, gesendet wird, der anzeigt, daß das Herunterladen bevorsteht.
  • Es versteht sich, daß die Einzelheiten der Hardware und Software des vorliegenden Systems nicht Teil der vorliegenden Erfindung sind und es lediglich erforderlich ist, daß sie die Funktionen durchführen, die hier beschrieben werden sollen, um den in der vorliegenden Erfindung gelehrten Prozeß zum Umprogrammieren zu bewirken.
  • Als Reaktion auf den Empfang des Befehls, daß ein Herunterladen von dem Hostgerät 200 durch ein Einsatzortsgerät 500 bevorsteht, versetzt sich das Einsatzortgerät selbst in den ordnungsgemäßen Zustand zum Herunterladen einer Anwendung und zum Umprogrammieren seines Speichers. Die Sequenz von Operationen enthält das Beenden der normalen Datenverabeitung des Geräts, zurück zu einem Hostgerät über den Bus 100. Dem folgt das Anhalten des Betriebs anderer Komponenten, die für einen Herunterladevorgang nicht kritisch sind, so daß solche Komponenten nur eine minimale Energiemenge entnehmen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Betriebsfrequenz eines in dem Einsatzortsgerät 500 enthaltenen Mikroprozessors 510 reduziert, um die Kommunkationssoftware zu betreiben. Nachdem diese Vorgänge abgeschlossen sind, wird eine Anzeige dieser über das Netzwerk 100 zu dem Hostgerät 200 gesendet, daß das Einsatzortgerät 500 bereit ist, ein Herunterladen von Informationen anzunehmen.
  • Als Ergebnis der obigen Schritte versteht sich, daß dem Einsatzortgerät 500 nun über das Netzwerk 100 zusätzliche Energie zur Verfügung steht. Dabei ist zusätzliche Energie zum Löschen oder Umprogrammieren seines internen Speichers verfügbar.
  • Das Hostgerät 200 sendet nun eine neue Geräteanwendung über das Netzwerk 100 zu dem Einsatzortgerät 500. Das Einsatzortgerät 500 arbeitet, während Segmente der neuen Anwendung empfangen werden, um diese in einem Bereich seines Speichers 520 zu speichern, der für neue Anwendungen reserviert ist. An einem bestimmten Punkt entweder vor oder nach dem Empfang des oben skizzierten Schritts muß möglicherweise der Speicher gelöscht werden, um genug Raum zur Speicherung des neuen Programms bereitzustellen.
  • Nachdem das Einsatzortgerät 500 die neuen Anwendungsinformationen von dem Hostgerät 200 empfangen und in seinem Speicher 530 gespeichert hat, gibt das Gerät entweder eine positive oder eine negative Antwort auf das Herunterladen zurück. Wenn die Antwort positiv ist und die Informationen ordnungsgemäß in den Speicher übernommen wurden, schließt es die Herunterladeprozedur ab, indem es zu der neuen Anwendung umschaltet und seinen zugeordneten Prozeß 550 gemäß den empfangenen Informationen steuert, und wird zu diesem bestimmten Zeitpunkt neu gestartet.
  • Obwohl nur eine einzige Anwendung der vorliegenden Erfindung gezeigt wurde, ist für Fachleute offensichtlich, daß zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen, die nur durch den Schutzumfang der angefügten Ansprüche beschränkt werden soll.

Claims (8)

1. Verfahren zum Herunterladen von Anwendungsinformationen von einem Hostgerät zu einem Gerät am Einsatzort über ein Netzwerk, das Kommunikation und Stromversorgung für das Gerät am Einsatzort bereitstellt, wobei bei dem Verfahren das Hostgerät über das Netzwerk einen Befehl zu dem Gerät am Einsatzort sendet, daß ein Herunterladen bevorsteht; wobei das Gerät am Einsatzort als Reaktion auf den Befehl sich selbst in einen Zustand zum Empfangen der heruntergeladenen Informationen versetzt; wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß ein enthaltener Speicher für eine Umprogrammierung vorbereitet wird; und der Betrieb von Gerätekomponenten, die für den Herunterladevorgang nicht kritisch sind, angehalten wird, wodurch diese Komponenten nur minimal Strom verbrauchen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Betrieb des Geräts am Einsatzort, um das Herunterladen einer Anwendung zu empfangen, und dadurch, daß der Schritt des Umprogrammierens des Speichers weiterhin den Schritt des Stoppens der normalen Datenverarbeitung eines angeschlossenen Steuergeräts umfaßt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt des Verringerns der Betriebsfrequenz eines in dem Gerät am Einsatzort enthaltenen Mikroprozessors.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich dem Hostgerät angezeigt wird, daß das Herunterladen beginnen kann, wodurch das Hostgerät eine neue Geräteanwendung über das Netzwerk sendet und das Gerät am Einsatzort betrieben wird, während Segmente der neuen Anwendung unter Speicherung der Segmente in einem enthaltenen Speicher empfangen werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich vor dem Empfang der neuen Geräteanwendung aus dem Hostgerät über das Netzwerk Speicher in dem Gerät am Einsatzort gelöscht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich nach dem Empfang der neuen Geräteanwendung aus dem Hostgerät über das Netzwerk Speicher in dem Gerät am Einsatzort gelöscht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch den Schritt des Reagierens auf das Hostgerät als Reaktion auf den Empfang der Herunterladung.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, gekennzeichnet durch den Schritt des Betreibens des Geräts am Einsatzort als Reaktion auf die Herunterladeprozedur durch Wechseln zu der neuen Anwendung, wodurch ein zugeordneter Prozeß neugestartet wird.
DE69810510T 1997-10-28 1998-10-01 Verfahren zur umprogrammierung von speichern in feldgeräten über ein multipunktnetzwerk Expired - Lifetime DE69810510T2 (de)

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