[發明專利]用于運行工業自動化系統的包括多個通信設備的通信網絡的方法和控制單元

在審

• 申請號: 201680088968.1
• 申請日: 2016-09-29
• 公開（公告）號: CN109691020A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 埃爾明·薩基克
• 申請（專利權）人: 西門子股份公司
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/819;H04L12/813;H04L12/823;H04L12/70
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 閆昊

為了運行工業自動化系統的包括多個通信設備的通信網絡，多個控制單元分別控制多個相關聯的控制設備的功能。對于每個控制單元在能預設的資源使用持續時間期間使相關聯的通信設備的能預設的系統資源份額可用。控制單元同步地在出現預設的同步事件時檢測通信設備的狀態參量，并且將狀態參量相互調準。此外，控制單元對于至少一個過去的資源使用持續時間測定：取決于對于路徑測定可用的測定時間，對于要測定的通信路徑得到何種品質標準變化，并且根據品質標準變化測定用于同步事件的第一校正值。在將狀態參量相互調準時，控制單元根據不一致的狀態參量測定用于同步事件的第二校正值。

背景技術

工業自動化系統用于監視、控制和調節技術過程，尤其是在加工自動化、過程自動化和建筑自動化領域中的技術過程，并且實現控制裝置、傳感器、機器和工業設施的運行，該運行應盡可能自主地且與人類干預無關地進行。由于信息技術對于自動化系統的意義持續增加，用于可靠地提供分布在自動化系統之上的功能的方法對于提供監視、控制和調節功能愈發重要，其中自動化系統包括大量聯網的控制或計算單元。

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能夠導致不期望或不必要地重復傳輸服務要求。這引起工業自動化系統的通信連接的附加負擔，附加負擔能夠導致另外的系統干擾或錯誤。此外，未傳輸的或未完整傳輸的消息例如能夠阻礙工業自動化系統過渡或保留在安全的運行狀態下。這最后能夠導致整個生產設施的失效和高成本的生產停滯。在工業自動化系統中，由具有相對大量的、但是相對短的消息的報告通信定期地導致特別的難題，由此加強了上述問題。

軟件定義網絡的目的是通過如下方式實現通信網絡功能的虛擬化：通信設備、如路由器或交換機在功能上劃分成與控制平面和數據平面相關聯的部件。數據平面包括用于指向端口地轉發數據包或數據幀的功能或部件。相反，控制平面包括用于控制轉發或控制數據平面的部件的管理功能。借助OpenFlow例如限定用于軟件執行的控制平面的標準。將硬件抽象為虛擬服務能夠實現放棄手動地配置硬件，這特別是通過實現網絡通信的可編程的中央控制的方式來實現。

從US 2013/268686A1中已知用于發送連接結構的要求的方法，其中OpenFlow交換機將具有參數要求的消息發送給配置服務器，以便由OpenFlow控制器獲得連接參數。根據具有參數化要求的消息，OpenFlow交換機從配置服務器接收IP地址和OpenFlow連接參數組，其中OpenFlow連接參數組至少包括第一OpenFlow控制器的連接參數。OpenFlow交換機根據IP地址和第一OpenFlow控制器的OpenFlow連接參數組將具有連接結構要求的消息發送給第一OpenFlow控制器。以該方式，能夠實現在OpenFlow交換機與OpenFlow控制器之間的自動的連接結構。

在WO 2014/108178A1中描述一種用于借助于中央控制單元將引導結束交換機與通信網絡連接的方法，其中通信網絡包括多個交換機，這些交換機被中央控制單元控制。為了控制交換機，中央控制單元將具有用于交換機的控制信息的數據包經由與具有有效數據的數據包相同的通信路徑傳輸。交換機分別包括傳輸管道，在傳輸管道中存儲用于數據包的轉發規則，并且其經由本地的交換機端口訪問。用于具有控制信息的數據包的通信路徑通過如下方式設計：通過中央控制單元將預設的轉發規則存儲在交換機的傳輸管道中。交換機中的至少一個具有所選擇的端口，經由該端口將引導結束交換機與通信網絡連接。為了將轉發規則通過中央控制單元存儲在引導結束交換機中，使用臨時的通信路徑，該通信路徑包括在所選擇的端口與中央控制單元之間的通信路徑以及在所選擇的端口與引導結束交換機的本地端口之間的通信路徑。該臨時的通信路徑實現對引導結束交換機的傳輸管道進行訪問。

WO2015/096761A1描述用于軟件定義網絡(SDN)的數據通信導向的動態的區形成，其中網絡部件從多個SDN控制器中的一個SDN控制器接收控制信息。網絡部件測定可用的通信規劃區，并為每個所測定的通信規劃區選擇一個本地的區控制器。根據控制信息和一個區形成格式選擇主-區控制器，其中主-區控制器和本地的區控制器從SDN控制器中選出。此外，網絡部件將對本地的區控制器、區成員和主-區控制器的說明傳輸給SND控制器中的至少一些。