[實用新型]用于可冗余操作的工業通信網絡的通信設備

有效

• 申請號: 201320379071.8
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN203563079U
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 赫爾曼·昂斯特;迪特爾·克洛茨;約阿希姆·洛邁爾
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/707
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;田軍鋒

技術領域

本實用新型涉及一種用于可冗余操作的工業通信網絡的通信設備。

背景技術

工業自動化系統通常包括多個經由工業通信網絡相互聯網的自動化設備并且在生產或過程自動化的范圍中用于控制或調節裝置、機器或設備。由于在借助于工業自動化系統自動化的技術系統中的對時間要求嚴格的框架條件，在用于在自動化設備之間通信的工業通信網絡中主要應用實時通信協議，如Profinet、Profibus或實時以太網(Real-Time-Ethernet)。

在工業自動化系統的計算單元或自動化設備之間的通信連接的中斷可能會導致服務請求的傳輸的不期望的或不必要的重復。這造成工業自動化系統的通信連接的額外的負荷，這可能會導致進一步的系統故障或錯誤。在工業自動化系統中，通常由具有相對多的、但是相對短的消息的訊息交換引起特殊的問題，由此加劇上述問題。

為了能夠補償通信連接或通信設備的失效，通信協議，如媒體冗余協議、高可用性無縫冗余協議或并行冗余協議被研發用于高可用性的、可冗余操作的工業通信網絡。媒體冗余協議（MRP）在IEC62439標準中定義并且能夠實現在有擾動地冗余傳輸消息的情況下在具有簡單的環形拓撲的網絡中的各個連接失效的補償。

在IEC62439-3標準中定義高可用性無縫冗余協議（HSR）和并行冗余協議（PRP），并且能夠實現消息的無擾動的冗余傳輸。根據高可用性無縫冗余協議和并行冗余協議，每個消息由進行發送的通信設備復制，并且以兩種不同的路徑發送到接收器。通過接收器側的通信設備，從接收數據流中過濾掉代表副本的冗余的消息。

在冗余的HSR或PRP通信網絡中，提供對冗余的通信網絡的訪問的網絡部件能夠具有不同的作用。這種一方面在HSR或PRP通信網絡中的用戶或終端設備和另一方面不具有HSR/PRP功能的終端設備或網絡區段之間傳輸電報的網絡部件稱作HSR/PRP代理或冗余盒（Redbox）。原則上，用于對冗余的HSR或PRP通信網絡進行訪問的網絡部件能夠連接多個HSR環或者對HSR和PRP網絡區段之間的通信進行轉換。在該情況下，網絡部件稱作HSP-HSR耦合器或方盒（Quadbox）或HSR-PRP耦合器。

從EP?2?165?474?A2中已知一種用于操作網絡的方法，所述網絡具有交換機以及連接到交換機上的網絡基礎設施設備。交換機由控制單元來控制。接到交換機和控制單元之間的冗余單元對交換機和控制單元之間的數據流進行分析并且根據分析結果將數據插入到數據流中或者將數據從數據流中移除。

從EP?2?282?452?A1中描述一種用于在環型通信網絡內進行數據傳輸的方法，在所述方法中根據高可用性無縫冗余協議來進行數據傳輸，并且通信網絡包括至少一個主節點、一個源節點和一個目的節點。每個節點具有帶有相應的第一和第二相鄰節點的第一和第二通信接口。此外，每個節點經由第一通信接口接收數據幀，并且將所接收到的數據幀更改或未經更改地經由第二通信接口無額外延遲地進行轉發。主節點將第一和第二冗余的數據幀或空的數據幀發送給其第一或第二相鄰節點。在接收兩個冗余的數據幀時，源節點在預定的保留區域中以過程數據來填充相應的數據幀。隨后，每個已填充的數據幀立即并且單獨地轉發給源節點的第一或第二相鄰節點。最終，目的節點從冗余的數據幀對中的所接收到的已填充的第一數據幀中提取過程數據。

從EP?2?413?538?A1中已知一種用于在通信系統中進行冗余通信的方法，所述通信系統包括多個通信網絡。通信網絡經由至少一個耦合節點相互連接。基于在數據傳輸之前限定的信息防止源自第一通信網絡的數據從第二通信網絡向回傳輸到第一通信網絡中。

在較早的申請號為12169919.3的歐洲專利申請中描述了一種用于可冗余操作的工業通信網絡的通信設備，所述通信設備包括多個第一和第二發送和接收單元，所述第一和第二發送和接收單元分別具有用于工業通信網絡的網絡連接的接口并且分別分配給多個可冗余操作的子網中的一個。第一和第二發送和接收單元經由耦合元件與用于所有可冗余操作的子網的共同的信號處理單元連接。為每對分配給第一發送和接收單元和與其相關聯的第二發送和接收單元的端口以及分配給信號處理單元的端口相應地設立虛擬局域網。信號處理單元為全部的第一和第二發送和接收單元根據相應的虛擬局域網的標記將待發送的消息并行地轉發給相應的第一和第二發送和接收單元并且檢測接收到的冗余的消息。

實用新型內容