CN107885305A - 控制装置、控制方法以及记录介质 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够抑制部件数目的增多，并且能够在发生断电后稳定地恢复到断电前的状态的控制装置、控制方法以及程序。PLC1的控制部(30)生成断电时应保持的断电时保持信息(42)，并将生成的断电时保持信息(42)存储在主存储器(16)中。控制部(30)包括：文件***部(34)，用于对非易失性存储器(14)进行对象信息的读取和写入。当在对非易失性存储器(14)进行对象信息的读取和写入中的任意一种处理的情况下接收到断电通知时，文件***部(34)中止该处理，并使用由备用电源部供给的电力，将存储在主存储器(16)中的断电时保持信息(42)写入非易失性存储器(14)。

Description

控制装置、控制方法以及记录介质
技术领域
本发明涉及控制设备或机械的控制装置、控制方法以及程序。
背景技术
以往，作为用于控制设备或机械的FA(Factory Automation:工厂自动化)相关装置的一例，PLC(也称为可编程逻辑控制器或者可编程控制器)已为人所知。
PLC将用于控制设备或机械的控制程序所参照的设置信息等信息适当地写入非易失性存储器，在需要的时刻读取该信息。
日本特开2010-176386号公报(专利文献1)中公开了为了防止停电等来自外部电源的供电被切断的断电时信息的损坏，双重地持有写入前的数据区域和数据值以及写入后的数据区域和数据值的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-176386号公报
另外，在断电后再次启动PLC时，优选恢复到断电前的状态。然而，在日本特开2010-176386号公报中，虽然公开了防止信息损坏的技术，但没有公开在断电时写入用于恢复到断电前的状态的断电时应保持的信息(以下，称为断电时保持信息)。因此，产生了再次启动PLC时无法稳定地恢复到断电前的状态的问题。
因此，考虑到了除断电时以外的通常时使用的非易失性存储器以外，另设置用于存储断电时保持信息的专用非易失性存储器，并且除执行控制程序的处理器以外，另设置被配置为将断电时保持信息存储在专用非易失性存储器的专用处理器。然而，在这种情况下，会产生与专用非易失性存储器和专用处理器的量对应地部件数目增多的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够抑制部件数目的增多，并且能够在发生断电后稳定地恢复到断电前的状态的控制装置、控制方法以及程序。
根据本发明的某些方面的控制设备或机械的控制装置，包括：易失性存储部；非易失性存储部；备用电源部，用于在来自外部电源的供电被切断的断电时供电；以及控制部，用于生成断电时应保持的断电时保持信息，并将生成的断电时保持信息存储在易失性存储部。控制部包括：文件***部，用于对非易失性存储部进行对象信息的读取和写入。当在对非易失性存储部进行对象信息的读取和写入中的任意一种处理的情况下接收到表示来自外部电源的供电被切断的断电通知时，文件***部中止对非易失性存储部的该处理，并使用从备用电源部供给的电力，将存储在易失性存储部中的断电时保持信息写入非易失性存储部。
优选地，非易失性存储部包括第一区域和第二区域。文件***部在接收到断电通知的情况下，在对第一区域进行对象信息的读取和写入中的任意一种处理时中止该处理，在对第二区域进行对象信息的读取和写入中的任意一种处理时继续进行该处理。
优选地，文件***部将对象信息分割为多个记录单位，并对非易失性存储部以记录单位来进行读取和写入。文件***部在完成了对接收到断电通知时的处理对象的记录单位的处理后，将断电时保持信息写入非易失性存储部。
优选地，文件***部在对非易失性存储部写入对象信息的情况下，将附属于该对象信息的附属信息写入非易失性存储部。文件***部在对非易失性存储部进行对象信息的写入时接收到断电通知的情况下，根据接收到断电通知之前写入非易失性存储部的信息来更新对应于该对象信息的附属信息。
根据本发明的另一方面，控制设备或机械的控制装置的控制方法，包括：生成断电时应保持的断电时保持信息，并将生成的断电时保持信息存储在易失性存储部中的步骤；以及当在对非易失性存储部进行对象信息的读取和写入中的任意一种处理的情况下接收到表示来自外部电源的供电被切断的断电通知时，中止对非易失性存储部的该处理，并使用从备用电源部供给的电力，将存储在易失性存储部中的断电时保持信息写入非易失性存储部的步骤。
根据本发明的又一方面，在用于控制设备或机械的控制装置中执行的程序使控制装置的处理器执行：生成断电时应保持的断电时保持信息，并将生成的断电时保持信息存储在易失性存储部中的步骤；以及当在对非易失性存储部进行对象信息的读取和写入中的任意一种处理的情况下接收到表示来自外部电源的供电被切断的断电通知时，中止对非易失性存储部的该处理，并使用从备用电源部供给的电力，将存储在易失性存储部中的断电时保持信息写入非易失性存储部的步骤。
根据本发明，能够抑制部件数目的增多，并且能够在发生断电后稳定地恢复到断电前的状态。
附图说明
图1是表示根据本发明的实施方式的PLC的硬件构成的一个例子的示意图。
图2是表示在图1所示的PLC中执行的软件构成的一个例子的示意图。
图3是表示图1所示的PLC的主要功能构成的一个例子的示意图。
图4是表示图1所示的PLC中的断电时的处理过程的一个例子的时序图。
附图标记说明
1：PLC
2：外部电源
3：存储卡
10：处理器
12：***控制器
14：非易失性存储器
16：主存储器
18：网络接口
20：输入/输出接口
22：存储卡接口
24：电源单元
26：断电检测部
28：备用电源部
30：控制部
32：程序执行部
34：文件***部
具体实施方式
参照附图详细说明本发明的实施方式。需要说明的是，对图中相同或相应的部分赋予相同的附图标记，且不重复其说明。
＜PLC的硬件构成＞
图1是表示根据本实施方式的PLC的硬件构成的一个例子的示意图。PLC1是用于控制设备或机械的动作的控制装置。图1所示的PLC1基本上由根据通用体系结构的计算元件构成，具有与通用的个人计算机相似的硬件构成。
参照图1，PLC1包括：处理器10、***控制器12、非易失性存储器14、主存储器16、网络接口(Interface：图中标记为“I/F”)18、输入/输出接口20、电源单元24、断电检测部26以及备用电源部28。
处理器10是执行各种程序的算术逻辑运算装置，典型地，可包括：CPU(CentralProcessing Unit:中央处理器)、MPU(Micro Processing Unit:微处理器)以及GPU(Graphics Processing Unit:图形处理器)等。处理器10解释并执行从***控制器12根据内部时钟依次供给的命令代码。可以安装多个处理器10，或者可以在单个处理器10内安装多个运算核。即，可以是所谓的多处理器，也可以是多核。
***控制器12在处理器10与***装置之间交换内部数据的同时，生成处理器10所需的命令代码。此外，***控制器12具有对在处理器10中执行运算处理的结果得到的数据等进行高速缓存的功能。典型地，***控制器12通过LSI(Large Scale Integration:大规模集成电路)等来安装。
例如，主存储器16是RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)等易失性存储部，其临时存储用于在处理器10中执行程序所需的工作数据以及通过与外部的交换获取的数据等。典型地，主存储器16通过如DRAM(Dynamic Random Access Memory:动态随机存取存储器)和SRAM(Static Random Access Memory:静态随机存取存储器)的易失性存储装置来安装。
非易失性存储器14是将通过处理器10执行的程序以及由处理器10执行程序而生成的信息以非易失性的方式存储的存储设备(非易失性存储部)。
网络接口18是用于与其他装置之间进行数据交换的接口，例如，可以包括：用于与上位计算机或上位网络连接的端口；用于通过现场网络或现场总线与各种现场设备(设备、机械、传感器等)连接的端口；以及用于与其他控制装置之间进行数据交换的端口等。网络接口18可使用根据任意标准的设备，例如，可以是Ethernet(注册商标)、EtherCAT(注册商标)等有线方式或者无线LAN(Local Area Network:局域网)、蓝牙(注册商标)等无线方式中的任意一种。
输入/输出接口20相当于输入/输出单元，与现场设备之间交换现场信号(数字输入/输出信号、模拟输入/输出信号、脉冲信号等)。
存储卡接口22对存储卡3(例如SD卡(注册商标)等)进行信息的读取和写入。
电源单元24将从外部电源2供给的电力转换为规定的电压并供给至各部。典型地，电源单元24包括开关调节器等。电源单元24包括电源按钮，根据对电源按钮的用户操作，切换将规定的电压供给至各部的接通状态以及不将规定的电压供给至各部的断开状态。
断电检测部26监控电源单元24的动作状态，在检测到断电开始时刻的情况下将断电信号输出到***控制器12。断电开始时刻是指，从由外部电源2经由电源单元24规定的电压被供给至各部的状态改变为该电压不被供给至各部的状态的时刻。断电开始时刻包括：包含在电源单元24的电源按钮***作，从而从接通状态切换为断开状态的时刻；以及因停电等从外部电源2向电源单元24的供电被切断的时刻。
备用电源部28仅在从断电开始时刻起的规定时间(例如，数10msec～数100msec)内，向各部供给规定的电压。例如，备用电源部28由电容器等蓄电器构成，基于在断电开始时刻之前从电源单元24供给的电力进行充电，从断电开始时刻起放电。
＜PLC的软件构成＞
图2是表示在PLC中执行的软件构成的一个例子的示意图。参照图2，在PLC1中执行的软件由实时OS(Operating System:操作***)100、PLC控制程序110以及用户程序120这三个层级组成。
实时OS100是根据计算机体系结构而设计，提供用于由处理器10执行PLC控制程序110以及用户程序120的基本执行环境。
实时OS100包括文件***102，其提供对非易失性存储器14的信息的读取和写入的功能。
PLC控制程序110是在实时OS100的上层动作，并用于向用户程序120提供所需的功能的平台。PLC控制程序110由实现与***设备之间的接口控制功能等的多个子***构成。
作为包含在PLC控制程序110的子***，例如，包括调度程序、输出处理程序、输入处理程序、序列命令运算程序以及动作运算程序等。
调度程序控制各执行循环中的处理开始以及处理中断后的处理再开始。
输出处理程序将通过执行用户程序120生成的输出数据，再配置为适合向网络接口18和/或输入/输出接口20传输的形式。
输入处理程序将通过网络接口18和/或输入/输出接口20接收到的输入数据，再配置为适合用户程序120使用的形式。
序列命令运算程序是在用户程序120中使用的某种序列命令被执行时被调用，用于实现该命令的内容而执行的程序。
动作运算程序是根据由用户程序120的指示而执行，并算出对用于驱动设备或机械的电机驱动器输出的命令值的程序。
用户程序120是在PLC控制程序110的上层动作，并用于控制设备或机械的程序。
实时OS100和PLC控制程序110在PLC1的制造阶段被存储在非易失性存储器14。但是用户可以将存储有实时OS100和PLC控制程序110的存储卡3(参照图1)连接到PLC1，并从存储卡3将实时OS100和PLC控制程序110安装到非易失性存储器14。
用户程序120由用户根据成为控制对象的设备或机械而任意地设计，并安装于PLC1。
[PLC的功能构成]
图3是表示PLC1的主要功能构成的一个例子的示意图。参照图3，PLC1具有包括程序执行部32和文件***部34的控制部30。
控制部30控制成为控制对象的设备或机械。控制部30是由图1所示的处理器10执行图2所示的软件，从而被实现的功能块。程序执行部32是由处理器10主要执行图2所示的PLC控制程序110和用户程序120，从而被实现的功能块。文件***部34是由处理器10执行图2所示的文件***102，从而被实现的功能块。
控制部30将程序执行部32中的处理所使用的各种信息随时存储到用作工作存储器的主存储器16中。
存储在主存储器16中的信息包括：应在程序执行部32的运行过程中持续保持的继时性保持信息40；以及用于在断电后的启动时恢复到断电前的状态所需的断电时应保持的断电时保持信息42等。
例如，继时性保持信息40包括：用户程序120主体、PLC控制程序110主体、PLC控制程序110的子***的二进制信息、控制用设置信息以及内部历史信息。
控制用设置信息是在由PLC控制程序110设置和参照的信息中，不需要在断电时保持，可以在任意时刻预先保持的信息。例如，控制用设置信息是PLC控制程序110的子***的初始化文件和网络配置信息。
内部历史信息是指由PLC控制程序110设置和参照，表示在PLC1的内部发生的事件的信息(日志信息)。故障分析用信息等也包含在内部历史信息中。
例如，断电时保持信息42包括保持变量以及控制用标记。保持变量是由用户程序120设置和参照，并与成为控制对象的设备或机械的状态相关联的参数。例如，在PLC1用于控制机器人手臂的情况下，该参数包括机器人手臂的位置信息等。存储在主存储器16中的保持变量由控制部30根据控制对象的状态变化来更新。在断电后PLC1启动时，保持变量用于PLC1掌握断电之前的控制对象的状态。
控制用标记是由PLC控制程序110设置和参照，并与用户程序120的动作状态连动而改变的标记参数。存储在主存储器16中的控制用标记由控制部30根据用户程序120的动作状态来更新。在断电后PLC1启动时，用于PLC控制程序110使用户程序120的动作状态恢复到断电之前的状态，需要控制用标记。
程序执行部32根据用户程序120或PLC控制程序110，将存储在主存储器16中的信息中的至少一部分作为对象信息，将对非易失性存储器14的对象信息的读取和写入指示给文件***部34。
具体而言，程序执行部32在存储在主存储器16中的继时性保持信息40中，确定应写入非易失性存储器14的信息。程序执行部32向文件***部34输出将确定的继时性保持信息40写入非易失性存储器14的指示。
程序执行部32若从断电检测部26接收到断电信号，则从主存储器16读取断电时保持信息42，并将读取的断电时保持信息42的写入指示和断电通知向文件***部34输出。
文件***部34对非易失性存储器14的文件***管理区域14a进行信息管理。具体而言，文件***部34根据来自程序执行部32的指示，对非易失性存储器14进行所指示的对象信息的读取和写入。文件***部34对所指示的对象信息依次进行处理。
文件***部34将对应于对象信息的写入信号输出到非易失性存储器14，从而向非易失性存储器14写入对象信息。此时，文件***部34将对象信息分割为多个记录单位，并对非易失性存储器14以每个记录单位进行读取或写入。记录单位具有预定的尺寸。
文件***部34在向非易失性存储器14写入对象信息之前，将附属于该对象信息的附属信息作为报头写入非易失性存储器14。附属信息中包括写入对象信息的存储区域的地址等。
文件***部34在从程序执行部32接收到继时性保持信息40或断电时保持信息42的写入指示的情况下，按照该指示，向非易失性存储器14的文件***管理区域14a依次写入继时性保持信息40或断电时保持信息42。
但是，文件***部34当在接收到断电时保持信息42的写入指示和断电通知的情况下正在进行之前所指示的对继时性保持信息40的处理(写入或读取)时，中止对该继时性保持信息40的处理，开始断电时保持信息42的写入处理。
在接收到断电通知的情况下，从外部电源2通过电源单元24的供电被切断，从备用电源部28向PLC1供电。从备用电源部28供电的时间(以下，称为备用电源保持期间)是有限的。因此，在完成继时性保持信息40的处理之后开始断电时保持信息42的写入的情况下，备用电源保持期间有可能在断电时保持信息42的写入完成之前结束。
然而，文件***部34在接收到断电通知的情况下，相比正在处理的继时性保持信息40会优先进行断电时保持信息42的写入。此外，备用电源部28的可蓄电量设置为备用电源保持期间相比通常可以预想到的写入断电时保持信息42所需的时间长。由此，能够更加可靠地将断电时保持信息42写入非易失性存储器14。
文件***部34在完成对接收到断电通知时正在处理的对象信息的记录单位的处理后，可通过丢弃剩余的记录单位的数据来中止对继时性保持信息40的处理。如上所述，文件***部34被设计为按照每个记录单位进行处理。因此，当接收到断电通知时也能够以记录单位的划分中止处理，从而无需对文件***部34另外安装在记录单位的中途中止处理的设计，能够容易地设计出文件***部34。
此外，文件***部34当在接收到断电通知的情况下中止了向非易失性存储器14的继时性保持信息40的写入时，根据已结束向非易失性存储器14写入的信息来更新附属信息。
＜断电时的处理过程＞
图4是表示PLC1中的断电时的处理过程的一个例子的时序图。在图4所示的例子中，假设断电发生在正在对非易失性存储器14写入继时性保持信息40(即，文件***部34正在将继时性保持信息40的写入信号向非易失性存储器14输出)的时刻t1。
在时刻t1，断电检测部26检测到断电，并向控制部30输出断电信号。此时，备用电源部28开始供电。接收断电信号的程序执行部32从主存储器16读取断电时保持信息42，并将读取的断电时保持信息42和断电通知向文件***部34输出。
接收到断电通知的文件***部34进行中止对非易失性存储器14写入继时性保持信息40的处理。具体而言，文件***部34当接收到断电通知时，仅继续进行正在写入的记录单位的处理，而丢弃该记录单位之后的记录单位的数据。此外，文件***部34根据处理完的数据来更新与在接收到断电通知时正在处理的继时性保持信息40所对应的附属信息。
当接收到断电通知时完成了正在写入的记录单位的处理，并且，从完成了附属信息的更新的时刻t2开始，文件***部34将断电时保持信息42的写入信号向非易失性存储器14输出，开始写入断电时保持信息42。此后，文件***部34在时刻t3完成断电时保持信息42的写入。其中，如上所述，备用电源部28的可蓄电量设置为备用电源保持期间相比通常可以预想到的写入断电时保持信息42所需的时间长。由此，文件***部34能够在备用电源保持期间结束的时刻t4之前的时刻t3完成断电时保持信息42的写入。结果，能够更加可靠地将断电时保持信息42存储在非易失性存储器14中，PLC1能够在断电后启动时恢复到断电前的状态。
＜变形例＞
上述说明中，文件***部34设为当在接收到断电通知的情况下正在进行继时性保持信息40的处理(读取或写入)时，始终中止该处理。然而，根据用户程序的内容，会有欲使一部分继时性保持信息40优先于断电时保持信息42的情况。
因此，文件***部34可将非易失性存储器14的文件***管理区域14a分割为第一区域和第二区域的两个区域。文件***部34在正在向第一区域写入继时性保持信息40时接收到断电通知的情况下，与上述说明同样地，中止该继时性保持信息40的处理。
另一方面，文件***部34在正在向第二区域写入继时性保持信息40时接收到断电通知的情况下，不中止该继时性保持信息40的处理，并继续进行该继时性保持信息40的写入处理。文件***部34在完成该继时性保持信息40的全部写入处理后，开始写入断电时保持信息42。在该情况下，会有无法将断电时保持信息42写入非易失性存储器的情况，但可以将优先于断电时保持信息42的继时性保持信息40写入非易失性存储器14中。
需要说明的是，程序执行部32在将继时性保持信息40的写入指示向文件***部34输出的情况下，可以根据该继时性保持信息40的优先级来指定应写入第一区域和第二区域中的哪一个。
此外，断电时保持信息42中可以至少包括断电时应保持的信息，除此之外也可以包括断电时不一定需要的信息(例如，内部历史信息(日志信息))。
＜优点＞
如上所述，根据本实施方式的PLC1的控制部30生成在断电时应保持的断电时保持信息42，并将生成的断电时保持信息42存储在主存储器16中。此外，控制部30包括用于对非易失性存储器14进行对象信息的读取和写入的文件***部34。文件***部34当正在对非易失性存储器14进行对象信息的读取和写入中的任意一种处理的情况下接收到断电通知时，中止该处理，并使用从备用电源部28供给的电力，向非易失性存储器14写入存储在主存储器16的断电时保持信息42。
由此，能够更加可靠地将断电时保持信息42存储在非易失性存储器14，PLC1在断电后启动时能够稳定地恢复到断电前的状态。
此外，可以对断电时以外的通常时使用的非易失性存储器14(即，供写入继时性保持信息40的非易失性存储器14)写入断电时保持信息42。进一步地，由对非易失性存储器14进行继时性保持信息40的读取和写入的文件***部34来进行断电时保持信息42的写入处理。因此，不需要区分用于继时性保持信息40的非易失性存储器和处理器以及用于断电时保持信息42的非易失性存储器和处理器，能够抑制部件数目的增多。
应当认为本公开的实施方式在全部点是例示而非限制。本发明的范围并不由上述说明来表示，而是由权利要求书来表示，意在包含与权利要求书均等的意思和范围内的全部变更。

Claims (6)

1.一种控制装置，用于控制设备或机械，其中，
所述控制装置包括：
易失性存储部；
非易失性存储部；
备用电源部，用于在来自外部电源的供电被切断的断电时供电；以及
控制部，用于生成断电时应保持的断电时保持信息，并将生成的所述断电时保持信息存储在所述易失性存储部中，
所述控制部包括：
文件***部，用于对所述非易失性存储部进行对象信息的读取和写入，
当在对所述非易失性存储部进行对象信息的读取和写入中的任意一种处理的情况下接收到表示来自所述外部电源的供电被切断的断电通知时，所述文件***部中止对所述非易失性存储部的该处理，并使用从所述备用电源部供给的电力，将存储在所述易失性存储部中的所述断电时保持信息写入所述非易失性存储部。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，
所述非易失性存储部包括第一区域和第二区域，
在接收到所述断电通知的情况下，所述文件***部在对所述第一区域进行对象信息的读取和写入中的任意一种处理时中止该处理，在对所述第二区域进行对象信息的读取和写入中的任意一种处理时继续进行该处理。
3.根据权利要求1所述的控制装置，其中，
所述文件***部将对象信息分割为多个记录单位，并对所述非易失性存储部以记录单位来进行读取和写入，
所述文件***部在完成了对接收到所述断电通知时的处理对象的记录单位的处理后，将所述断电时保持信息写入所述非易失性存储部。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制装置，其中，
所述文件***部在对所述非易失性存储部写入对象信息的情况下，将附属于所述对象信息的附属信息写入所述非易失性存储部，
所述文件***部在对所述非易失性存储部进行对象信息的写入时接收到所述断电通知的情况下，根据接收到所述断电通知之前写入所述非易失性存储部的信息来更新对应于该对象信息的所述附属信息。
5.一种控制方法，该控制方法是在用于控制设备或机械的控制装置中的控制方法，其中，
所述控制装置包括：
易失性存储部；非易失性存储部；以及备用电源部，用于在来自外部电源的供电被切断的断电时供电，
所述控制方法包括：
生成断电时应保持的断电时保持信息，并将生成的所述断电时保持信息存储在所述易失性存储部中的步骤；以及
当在对所述非易失性存储部进行对象信息的读取和写入中的任意一种处理的情况下接收到表示来自所述外部电源的供电被切断的断电通知时，中止对所述非易失性存储部的该处理，并使用从所述备用电源部供给的电力，将存储在所述易失性存储部中的所述断电时保持信息写入所述非易失性存储部的步骤。
6.一种记录有计算机可读取的程序的记录介质，所述程序在用于控制设备或机械的控制装置中执行，其中，
所述控制装置包括：
易失性存储部；非易失性存储部；以及备用电源部，用于在来自外部电源的供电被切断的断电时供电，
所述程序使所述控制装置的处理器执行：
生成断电时应保持的断电时保持信息，并将生成的所述断电时保持信息存储在所述易失性存储部中的步骤；以及
当在对所述非易失性存储部进行对象信息的读取和写入中的任意一种处理的情况下接收到表示来自所述外部电源的供电被切断的断电通知时，中止对所述非易失性存储部的该处理，并使用从所述备用电源部供给的电力，将存储在所述易失性存储部中的所述断电时保持信息写入所述非易失性存储部的步骤。
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