[發明專利]用于在工業通信網絡中進行冗余的信息傳輸的方法和通信設備

有效

• 申請號: 201410406017.7
• 申請日: 2014-08-14
• 公開（公告）號: CN104378291B
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 赫爾曼·昂斯特;弗朗茨-約瑟夫·格茨;迪特爾·克洛茨;約阿希姆·洛邁爾;馬蒂亞斯·舍費爾
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H04L12/707
• 分類號: H04L12/707
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 丁永凡;張春水

為了在具有任意聯網的網絡拓撲的工業通信網絡中進行冗余的消息傳輸，為工業通信網絡之內的兩個網絡節點之間的至少部分冗余的通信連接確定彼此無關的路徑。在此，彼此無關的路徑包括單個通信網絡的單獨的網絡節點。具有副本標識符的消息根據與確定的路徑相對應的轉發規則在工業通信網絡的通信設備的發送和接收單元之間交換。

技術領域

本發明涉及一種用于在工業通信網絡中進行冗余的消息傳輸的方法以及一種用于能冗余運行的工業通信網絡的通信設備。

背景技術

通常，工業自動化系統包括多個工業自動化設備，所述工業自動化設備經由工業通信網絡彼此聯網并且在生產自動化或過程自動化的范圍中用于控制或調節設施、機器或設備。由于借助于工業自動化設備而自動化的工程系統中的時間關鍵的框架條件，在工業通信網絡中為了在自動化設備之間進行通信通常應用實時通信協議，例如Profinet、Profibus或Real-Time-Ethernet。

極其有問題的是工業自動化設備或工業自動化系統的計算機單元之間的通信連接的中斷，因為這除了信息丟失之外例如能夠引起不期望地或不必地重復傳輸服務請求。由此，造成工業自動化系統的通信連接的附加的負荷，這能夠引起其他的系統干擾或錯誤。此外，沒有傳輸的或沒有完全傳輸的消息例如能夠阻止工業自動化系統過渡或保持在安全的運行狀態中。在最不利的情況下，能夠造成整個生產設施的失效并且造成昂貴的生產中止。在工業自動化系統中，特殊的問題通常由具有相對多、但是相對短的消息的指令信息流量造成，由此加強上述問題。

為了能夠補償通信連接或通信設備的失效，研發通信協議，例如媒體冗余協議、高可用性無縫冗余協議、并行冗余協議或(快速)生成樹協議以用于高可用性的、可冗余運行地用在工業通信網絡中。

媒體冗余協議(MRP)在標準IEC62439中定義并且在含沖突地冗余傳遞消息的情況下實現對具有簡單的環形拓撲的網絡中的各個連接失效進行補償。含沖突的媒體冗余法基本上能夠借助相對小的耗費實現。然而，缺點是，一方面消息在錯誤情況下能夠丟失并且另一方面在通信網絡的重新配置期間首先存在干擾狀態。這種干擾狀態必須通過疊加的通信協議、例如借助于中繼或傳輸網絡層上的TCP/IP來確保，以便避免通信連接的中斷。

高可用性無縫冗余協議(HSR)和并行冗余協議(PRP)在標準IEC 62439-3中定義并且能夠實現無沖突地冗余地傳遞消息，尤其在拓撲改變時沒有切換沖突的情況下。根據高可用性無縫冗余協議和并行冗余協議，每個消息由用于發送的通信設備復制并且以兩個不同的路徑傳送給接收器。通過接收側的通信設備將為副本的冗余的消息從接收到的數據流中濾除。

在冗余的HSR或PRP通信網絡中，提供到冗余的通信網絡上的存取的網絡部件具有不同的作用。在HSR或PRP通信網絡中的參與者或終端設備一方和沒有HSR/PRP功能的終端設備或網絡段另一方之間中繼電報的這種網絡部件稱作為HSR/PRP代理或RedBox。原則上，網絡部件能夠為了到冗余的HSR或PRP通信網絡的存取而將多個HSR環連接或實現HSR和PRP網絡段之間的通信。在該情況下，網絡部件稱作為HSR-HSR-耦合器或QuadBox或HSR-PRP耦合器。

從EP 2 165 474 A2中已知一種用于運行網絡的方法，所述網絡具有交換器以及連接于所述交換器的網絡基礎設施。交換器由控制單元控制。在交換器和控制單元之間接入的冗余單元分析交換器和控制單元之間的數據流并且根據分析結果將數據插入到數據流中或將數據從數據流中移除。