用於在可冗餘操作的工業通信網絡中進行消息傳輸的方法和用於可冗餘操作的工業通信...的製作方法
2023-10-30 04:31:52
用於在可冗餘操作的工業通信網絡中進行消息傳輸的方法和用於可冗餘操作的工業通信 ...的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於在可冗餘操作的通信網絡中進行消息傳輸的方法，所述通信網絡包括具有樹狀拓撲的第一子網和第二子網。在第一子網中根據生成樹協議傳輸消息。在此，與第一子網的網絡節點相關聯的通信設備相互交換具有拓撲信息的消息以用於形成樹狀拓撲。在第二子網中，根據並行或環形冗餘協議傳輸消息。與第二子網的網絡節點相關聯的通信設備根據並行或環形冗餘協議相互交換具有第一子網的拓撲信息的消息並且將所述消息與第一子網的本地可用的拓撲信息進行比較。根據比較結果，與第二子網的網絡節點相關聯的通信設備確定第一子網的所得出的拓撲信息。
【專利說明】用於在可冗餘操作的工業通信網絡中進行消息傳輸的方法和用於可冗餘操作的工業通信網絡的通信設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於在可冗餘操作的工業通信網絡中進行消息傳輸的方法和一種用於可冗餘操作的工業通信網絡的通信設備。
【背景技術】
[0002]工業自動化系統通常包括多個經由工業通信網絡相網際網路的自動化設備並且在製造或生產自動化的範圍中用於控制或調節裝置、機器或者設備。由於在藉助於工業自動化系統自動化的技術系統中的時間重要的框架條件，在工業通信網絡中主要應用實時通信協議，如Profinet、Profibus或實時乙太網來在自動化設備之間進行通信。
[0003]在工業自動化系統或者自動化設備的計算單元之間的通信連接的中斷能夠導致服務請求的傳輸的不期望或者不必要的重複。這造成工業自動化系統的通信連接的附加的負荷，這可能會導致進一步的系統故障或系統錯誤。此外，沒有被傳輸的或沒有完全地傳輸的消息例如阻礙工業自動化系統過渡到安全的操作狀態下或者留在安全的操作狀態下。這最終可能會導致整個生產裝置的失效和昂貴的生產停工狀態。在工業自動化系統中，常常由具有相對多的、但是相對短的消息的訊息流量而引起特殊的問題，由此加劇了上述問題。
[0004]從W02008/119649A1中已知一種用於重新配置分組交換的通信網絡的方法，所述通信網絡包括第一子網和第二子網。當在第一子網中應用第一網絡協議時，在第二子網中應用不同於第一網絡協議的第二網絡協議。兩個子網通過至少三個冗餘的數據鏈相互連接，分別僅激活所述三個冗餘的數據鏈中的一個以用於有效數據交換。在此，主數據鏈預先設定地是激活的，而至少兩個從數據鏈預先設定地是禁用的。通過第二子網的與主數據鏈連接的主橋來監視主數據鏈或者從數據鏈的失效。在這樣的失效的情況下，主橋生成第一數據包並且將其傳送給第二子網的與從數據鏈連接的從橋。根據可預設的選擇規則通過主橋來選擇從橋。接下來，通過所選擇的從橋來處理第一數據包。第一數據包包括邏輯信息，根據所述邏輯信息至少部分地執行在從橋的與從數據鏈連接的埠上的第一網絡協議並且通過在從橋的埠上執行的第一網絡協議來激活從數據鏈。
[0005]在EP2343857A1中說明了一種用於通信網絡的網絡節點，所述通信網絡包括第一子網和與所述第一子網連接的第二子網。在第一子網中應用生成樹協議，而在第二子網中應用與第一子網的協議不同的第二協議。網絡節點設立為用於第二子網的元素並且構造成用於在第二子網內進行通信。此外，網絡節點藉助於生成樹功能構造和設立為用於監視和控制第二子網的生成樹主節點。因此，第二子網被在第一子網中應用的生成樹協議視作為虛擬的網絡節點，其方式為:作為生成樹主節點的網絡節點對第二子網的其他網絡節點進行生成樹協議應用。
[0006]從W02010/105828A1中已知一種用於操作具有冗餘特性的通信網絡的方法，所述通信網絡具有環形網絡拓撲。在通信網絡內，通信設備經由數據線與其數據埠相互連接並且基於通信協議經由數據線交換控制數據以及有效數據。為了避免消息在通信網絡的網中無限地循環，除用於控制或者監視媒體冗餘的消息以外，藉助於通信協議阻止消息經由各個通信設備的所選定的數據埠進行傳輸。在通信網絡內將兩個不同的通信協議彼此並行地應用在通信設備中。例如通過將待阻塞的數據埠的監控分配給單獨的通信協議來實現不同的通信協議的並行應用。替選於此，能夠為通信協議選擇參數，使得通過第一通信協議不阻擋根據第二通信協議視為激活的連接。
【發明內容】
[0007]本發明基於下述目的，提供一種用於在可冗餘操作的、具有至少兩個子網的工業通信網絡中進行消息傳輸的方法，所述方法在應用至少兩個不同的通信協議的情況下能夠實現在設備失效或者連接失效之後快速地激活備用連接，以及提供一種適合於實施所述方法的通信設備。
[0008]根據本發明，所述目的通過一種用於在可冗餘操作的工業通信網絡中進行消息傳輸的方法和一種用於可冗餘操作的工業通信網絡的通信設備來實現。本發明的有利的改進形式在下文中說明。
[0009]按照根據本發明的方法，在具有樹狀拓撲的第一子網中根據生成樹協議傳輸消息。在此，與第一子網的網絡節點相關聯的通信設備相互交換具有拓撲信息的消息以用於形成樹狀拓撲。根據所交換的拓撲信息，通過與第一子網的網絡節點相關聯的通信設備確定作為樹狀拓撲的基本元素的根網絡節點。從根網絡節點開始建立到第一子網的其餘的網絡節點的無環路的連接。在第二子網中，根據並行或環形冗餘協議傳輸消息。第一子網和第二子網經由多個通信設備相互耦合。與第一或第二子網的網絡節點相關聯的通信設備優選是交換機或者網橋。與第二子網的網絡節點相關聯的通信設備根據並行或環形冗餘協議相互交換具有第一子網的拓撲信息的消息，並且將其與第一子網的本地可用的拓撲信息進行比較。與第二子網的網絡節點相關聯的通信設備根據比較結果確定第一子網的所得出的拓撲信息。此外，與第二子網的網絡節點相關聯的通信設備根據第一子網的被確定的所得出的拓撲信息相關於到所述第一子網的閉合的和/或斷開的連接調整所述通信設備的配置。
[0010]根據本發明，根據另一設計方案通過與第二子網的網絡節點相關聯的全部通信設備統一地確定第一子網的所得出的拓撲信息。此外，對與第一子網的網絡節點相關聯的通信設備恆定地提供所得出的拓撲信息，以用於在第一子網中應用生成樹協議。
[0011]與至今為止的途徑相反，根據本發明，在第二子網內不並行應用生成樹協議和並行或環形冗餘協議。優選在與第二子網相關聯的通信設備的網絡節點之間僅根據並行或環形冗餘協議傳輸消息。因此，對於第二子網而言不必藉助於生成樹協議形成樹狀拓撲。這決定性地有助於在設備或連接失效之後快速地激活備用連接。此外，在相應的子網中基本上以相互脫耦的方式應用生成樹協議和並行或環形冗餘協議。優選地，為了在第一子網中應用生成樹協議，第二子網通過在第一子網中將各個網絡節點相互連接的通信設備來代表。總的來說，在第一子網中的生成樹協議的應用對於第二子網中的通信設備而言顯現為透明的並且反之亦然。通過將第一子網的拓撲信息隧穿(Tunnelling)第二子網以及通過將該拓撲信息相對於在導出最佳的信息的意義上得出的拓撲信息進行調整來實現這種脫耦。所得出的該拓撲信息又能夠用於在第一子網中應用生成樹協議。
[0012]按照根據本發明的方法的一個優選的設計方案，第一子網的拓撲信息包括對第一子網的網絡節點之間的現有的連接的說明，並且從根網絡節點起到第一子網的其餘的網絡節點的無環路的連接根據確定到根網絡節點的最小的路徑成本來建立。
[0013]生成樹協議例如能夠是根據IEEE802.1d的生成樹協議、根據IEEE802.1w的快速生成樹協議或者根據IEEE802.1s的多生成樹協議。具有第一子網的拓撲信息的消息例如是網橋協議數據單元(Brou)或者優選分別包括在與第二子網的網絡節點相關聯的通信設備之間交換和比較的埠優先級向量。
[0014]並行或環形冗餘協議例如是根據IEC62439-3，第四條(Clause4)的並行冗餘協議、根據IEC62439-3，第五條(Clause5)的高可用性無縫冗餘協議、或者根據IEC62439的媒體冗餘協議。在應用高可用性無縫冗餘協議作為環形冗餘協議的情況下，與第二子網的網絡節點相關聯的通信設備優選分別包括至少一個第一和第二發送和接收單元，所述至少一個第一和第二發送和接收單元分別具有用於第二子網的網絡連接的接口。在這種情況下，第二子網具有環形拓撲。此外，兩個發送和接收單元具有相同的網絡地址和優選相同的設備標識符。此外有利的是，信號處理單元分別與第一和第二發送和接收單元連接，所述信號處理單元將待發送的消息並行地轉發給兩個發送單元並且檢測由接收單元所接收到的冗餘的消息。此外，將信號處理單元優選分別與耦合元件連接，經由所述耦合元件將單向連結的網絡節點或無冗餘的子網與信號處理單元連接。按照根據本發明的方法的另一設計方案，相互冗餘的消息通過一致的序列號來標明，其中將已經無錯地接收到的消息的序列號存儲在與信號處理單元相關聯的存儲單元中。因此，信號處理單元在接收到新的消息時檢驗所述新的消息的序列號與已經存儲的序列號的一致性。
[0015]在根據本發明的另一有利的設計方案應用媒體冗餘協議作為環形冗餘協議的情況下，在第二子網中將通信設備配置為監視和控制單元。在這種情況下，第二子網具有環形拓撲。監視和控制單元根據所發送的測試數據包檢測在環形拓撲內的中斷並且控制將具有尋址到配置為監視和控制單元的通信設備的第一端子的有效數據的數據包轉發給通信設備的第二端子。
[0016]根據本發明的通信設備設置為用於並且適合用於可冗餘操作的工業通信網絡，所述工業通信網絡包括具有樹狀拓撲的第一子網以及根據生成樹協議進行的消息傳輸、第二子網以及根據並行或環形冗餘協議進行的消息傳輸和與兩個子網耦合的多個通信設備。例如，第一和第二發送和接收單元、具有多路復用單元和冗餘處理單元的信號處理單元以及與信號處理單元連接的耦合元件設置為用於根據並行或環形冗餘協議在第二子網內進行消息傳輸的機構。耦合元件優選是高速總線，經由所述高速總線例如能夠將單向連結的網絡節點或者無冗餘的子網與信號處理單元連接。耦合元件尤其能夠是具有相關聯的控制器的背板式交換機。替選於此，耦合元件原則上也能夠藉助於矩陣交換網絡(Matrix-Schaltnetzes)來實現。信號處理單元優選藉助於現場可編程門陣列(FPGA)來實現。
[0017]此外，根據本發明的通信設備包括用於將具有第一子網的拓撲信息的消息根據並行或環形冗餘協議與和第二子網相關聯的另一通信設備的網絡節點進行交換的機構。所述機構例如能夠通過第一和第二發送和接受單元、信號處理單元、耦合元件和與信號處理單元相關聯的協議封裝器來實現。根據本發明，拓撲信息設置用於確定作為樹狀拓撲的基本元素的根網絡節點。在此，根網絡節點形成用於建立到第一子網的其餘的網絡節點的無環路的連接的起點。附加地，設有用於將具有第一子網的拓撲信息的所交換的消息與第一子網的本地可用的拓撲信息進行比較的並且用於根據比較結果確定第一子網的所得出的拓撲信息的機構。所述機構例如能夠通過信號處理單元來實現。
[0018]此外，根據本發明的通信設備包括用於根據第一子網的被確定的所得出的拓撲信息對通信設備的相關於到第一子網的閉合的和/或斷開的連接進行配置調整的機構。所述機構例如能夠通過耦合元件的控制器來實現。優選的是，根據本發明的通信設備構建為用於僅根據並行或環形冗餘協議在第二子網內進行消息傳輸。因此，在相應的子網中的生成樹協議和並行或環形冗餘協議基本上能夠以相互脫耦的方式應用。這能夠實現在設備或者連接失效之後顯著縮短的恢復時間。
[0019]並行或環形冗餘協議能夠是並行冗餘協議、高可用性無縫冗餘協議或者媒體冗餘協議。如果環形冗餘協議是高可用性無縫冗餘協議，那麼與第二子網的網絡節點相關聯的通信設備優選分別包括至少一個第一和第二發送和接收單元，所述至少一個第一和第二發送和接收單元分別具有用於第二子網的網絡連接的接口。在這種情況下，第二子網具有環形拓撲。此外，兩個發送和接收單元具有相同的網絡地址和相同的設備標識符。優選的是，第一和第二發送和接收單元與信號處理單元連接，所述信號處理單元包括用於將待發送的消息並行地轉發給兩個發送單元的多路復用單元和用於處理由兩個接收單元所接收到的消息的冗餘處理單元。附加地，冗餘處理單元優選包括過濾單元，所述過濾單元設立為用於檢測所接收到的冗餘的消息。此外，信號處理單元能夠與耦合元件連接，經由所述耦合元件將單向連結的網絡節點或者無冗餘的子網與信號處理單元連接。
[0020]按照根據本發明的通信設備的另一設計方案，相互冗餘的消息通過一致的序列號來標明。在此，信號處理單元優選與存儲單元相關聯，所述存儲單元設立為用於存儲已經無錯地接收到的消息的序列號。有利的是，冗餘處理單元設立為用於在接收到新的消息時檢驗已經存儲的序列號。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]下面利用實施例根據附圖詳細闡明本發明。附圖示出:
[0022]圖1示出在無錯的連接狀態下的可冗餘操作的工業通信網絡，所述通信網絡包括具有樹狀拓撲的第一子網和具有環形拓撲的第二子網；
[0023]圖2示出在第二子網中具有連接錯誤的狀態下的根據圖1的通信網絡；
[0024]圖3示出在第一子網中具有連接錯誤的狀態下的根據圖1的通信網絡；
[0025]圖4示出與第二子網的網絡節點相關聯的通信設備，
[0026]圖5示出與應用並行冗餘協議的子網的網絡節點相關聯的通信設備。
【具體實施方式】
[0027]在圖1中示出的工業通信網絡包括具有樹狀拓撲以及根據生成樹協議進行消息傳輸的第一子網I和具有環形拓撲以及根據環形冗餘協議進行消息傳輸的第二子網2。在與第二子網2的網絡節點相關聯的通信設備201-206之間的消息僅根據環形冗餘協議來傳輸。
[0028]第一子網I和第二子網2經由多個通信設備101、104、105、110、202、203、205、206相互耦合。在本實施例中，為了避免不期望的環形連接，在通信設備101、104、105、110、202、203、205、206之間僅激活三個連接。去激活的連接在附圖中通過虛線來代表，而實線表示激活的連接。這適用於兩個子網1、2。
[0029]與第一子網I的網絡節點相關聯的通信設備101-110相互交換具有拓撲信息的消息100以用於形成樹狀拓撲並且根據所交換的拓撲信息確定作為樹狀拓撲的基本元素的根網絡節點。在本實施例中，生成樹協議是快速生成樹協議。但是，後面的實施方案同樣適用於Spanning Tree Protocol、多生成樹協議或者類似的生成樹協議。在本實施例中，藉助節點標識符和相關聯的優先級根據快速生成樹協議將與通信設備101相關聯的網絡節點確定為根網絡節點。因此，通信設備101是根橋。具有第一子網I的拓撲信息的在第一子網I的通信設備ιο?-no之間交換的消息loo例如能夠是網橋協議數據單元(Brou)，第一子網I的通信設備101-110藉助於 所述網橋協議數據單元配置其埠狀態。通過配置埠狀態尤其激活或者去激活網絡節點之間的連接。
[0030]從根網絡節點起建立到第一子網的其餘的網絡節點的無環路的連接。這也適用於通過具有環形拓撲的第二子網2的轉接連接。為此，與第二子網2的網絡節點相關聯的通信設備201-206根據環形冗餘協議相互交換具有第一子網I的拓撲信息的消息200並且將這些消息與第一子網的本地可用的拓撲信息進行比較。在本實施例中，具有第一子網I的拓撲信息的在第二子網2的通信設備201-206之間交換的消息200分別具有埠優先級向量，從所述埠優先級向量的比較中，全部通信設備201-206根據比較結果統一地確定作為第一子網I的所得出的拓撲信息的根優先級向量。根據第一子網I的所確定的得出的拓撲信息，與第二子網2的網絡節點相關聯的通信設備201-206相關於到所述第一子網I的閉合的和/或斷開的連接調整所述通信設備的配置。在本實施例中，與第一子網I和第二子網2的網絡節點相關聯的通信設備101-110、201-206是交換機或者網橋。
[0031]第一子網I的通過第二子網2的通信設備201-206統一確定的所得出的拓撲信息也提供給第一子網I的通信設備101-110以用於在第一子網I中應用生成樹協議。因此，為了在第一子網I中應用生成樹協議，第二子網2能夠通過第一子網I中的將各個網絡節點相互連接的通信設備、尤其通過功能性的RSTP網橋來代表。因此，通過第二子網2進行的轉接連接對於第一子網I的通信設備而言是透明的。
[0032]第一子網I的拓撲信息尤其包括對第一子網I的網絡節點之間的現有連接和其路徑成本的說明。根據到根網絡節點的最小的路徑成本的確定，第一子網的通信設備101-110以自主交互的方式建立從根網絡節點起到第一子網I的其餘的網絡節點的無環路的連接。對此的更詳細的細節能夠參考例如IEEE802.1w的快速生成樹協議獲知。
[0033]在無錯的連接狀態下，為了避免根據圖1的環路連接，將在通信設備103和104之間的、104和202之間的、203和204之間的、106和108之間的、107和108之間的以及107和109之間的連接去激活。在圖2所示出的在第二子網2中的通信設備201和202之間的連接錯誤的情況下，根據在第二子網2中應用的環形冗餘協議激活通信設備203和204之間的連接，而不會對第一子網I產生影響。以相應的方式，也在圖3中示出的在通信設備206和105之間的連接錯誤對第二子網2不具有深遠的後果。也就是說，為了處理錯誤，僅根據在第一子網I中應用的生成樹協議保持通信設備205和110之間的連接是激活的，而這不會影響其餘的通信設備201-204、206。其他的處理錯誤的措施、即激活通信設備106和108之間的以及107和108之間的連接並且去激活通信設備105和107之間的連接保持局限於第一子網I。因此，錯誤處理原則上總是能夠基於在那裡應用的通信協議在直接出現錯誤或者發生故障的子網中進行。
[0034]在圖4中詳細地示出通信設備201，所述通信設備與第二子網2的網絡節點相關聯並且以環形結構與其他通信設備202-206連接。原則上，第二子網2的其餘的通信設備202-206也能夠相同地構成。通信設備204例如能夠與工業的製造或生產自動化系統的SCADA系統(數據採集與監視控制)相關聯。
[0035]作為用於在第二子網內進行消息傳輸的機構，通信設備201包括至少一個第一發送和接收單元11和第二發送和接收單元12、具有多路復用單元131和冗餘處理單元132的信號處理單元13、以及與信號處理單元13連接的耦合元件14。兩個發送和接收單元11、12具有相同的網絡地址和相同的MAC設備標識符。然而在應用具有兩個通信網絡擴展卡的基於PC的解決方案時，所述發送和接收單元能夠具有不同的MAC地址。在該情況下，兩個MAC地址中的一個由兩個擴展卡作為共同的MAC地址一致地用於發送或接收過程。多路復用單元131用於將待發送的數據包並行地轉發給兩個發送單元11、12，而冗餘處理單元132設置用於處理由兩個接收單元11、12接收到的數據包40、41。冗餘處理單元132還包括過濾單元133，所述過濾單元設立用於檢測所接收到的冗餘的數據包。
[0036]在本實施例中，信號處理單元藉助於現場可編程門陣列(FPGA)來實現。耦合元件14是具有相關聯的控制器的背板式交換機並且將多個自動化設備31-33與信號處理單元13連接。此外，耦合元件14分別經由互聯端子與自動化設備31-33連接。信號處理單元13具有存儲單元135，在所述存儲單元中存儲有帶有對與耦合元件14連接的全部自動化設備31-33的說明的表格(代理節點表)。
[0037]作為用於將具有第一子網I的拓撲信息的消息200根據環形冗餘協議進行交換的機構，圖4中示出的通信設備201包括第一發送和接收單元11和第二發送和接受單元12、信號處理單元13、耦合元件14和與信號處理單元相關聯的協議封裝器136。此外，信號處理單元13設置用於將具有第一子網I的拓撲信息的所交換的消息200與在通信設備201中本地可用的拓撲信息進行比較。此外，信號處理單元13在本實施例中構造並且設立為用於根據比較結果確定第一子網I的所得出的拓撲信息。
[0038]此外，耦合元件14的控制器141有利地設置用於通信設備201相關於到第一子網I的閉合的或者斷開的連接的配置調整。在此，配置調整根據第一子網I的所確定的得出的拓撲信息來進行。
[0039]通信設備201優選設立為用於根據高可用性無縫冗餘協議和根據媒體冗餘協議進行消息傳輸。為了根據高可用性無縫冗餘協議進行消息傳輸，冗餘處理單元132包括存儲單元134，所述存儲單元設立為用於存儲已經無錯地接收到的消息的序列號。因此，冗餘處理單元13在接受到新的消息時檢驗所述新的消息的序列號與已經存儲的序列號的一致性並且必要時拋棄冗餘的消息，所述冗餘的消息通過一致的序列號來標識並且能夠相應地檢測。
[0040]之前說明的實施例的特徵能夠單獨地或者以所說明的相互組合的方式來實現。特別是，本發明的應用不局限於應用環形冗餘協議的兩個第二子網，而是上述實施方案以類似的方式也適用於應用並行冗餘協議的第二子網。在圖5中示例地示出用於應用並行冗餘協議的第二子網的通信設備201。在該情況下，第二子網例如包括兩個相互冗餘的區域網
21、22，藉助所述區域網分別將在圖5中示出的通信設備201的發送和接收單元11、12連接，所述通信設備此外包括與圖4中示出的通信設備201相應的部件。對此包括尤其具有多路復用單元131、冗餘處理單元132、用於代理節點表的存儲單元135和協議封裝器136的信號處理單元13以及具有相關聯的控制器的耦合元件14。所述部件在其功能方面相應於圖4中示出的通信設備的那些適用於並行冗餘協議的部件。
【權利要求】
1.一種用於在能冗餘操作的工業通信網絡中進行消息傳輸的方法，其中， -在具有樹狀拓撲的第一子網中根據生成樹協議傳輸消息，其中與所述第一子網的網絡節點相關聯的通信設備相互交換具有拓撲信息的消息以用於形成樹狀拓撲，並且根據所交換的拓撲信息通過與所述第一子網的網絡節點相關聯的所述通信設備確定作為樹狀拓撲的基本元素的根網絡節點，並且其中，從所述根網絡節點起建立到所述第一子網的其餘的網絡節點的無環路的連接， -在第二子網中，根據並行或環形冗餘協議傳輸消息， -所述第一子網和所述第二子網經由多個通信設備相互耦合， -與所述第二子網的網絡節點相關聯的通信設備根據所述並行或環形冗餘協議相互交換具有所述第一子網的拓撲信息的消息，與所述第一子網的本地可用的拓撲信息進行比較，並且根據比較結果確定所述第一子網的所得出的拓撲信息， -與所述第二子網的網絡節點相關聯的所述通信設備根據所述第一子網的所確定的得出的所述拓撲信息相關於到所述第一子網的閉合的和/或斷開的連接調整所述通信設備的配置， -通過與所述第二子網的網絡節點相關聯的全部通信設備統一地確定所述第一子網的所得出的所述拓撲信息， -通過與所述第二子網的網絡節點相關聯的所述通信設備提供所得出的一致的拓撲信息以用於在所述第一子網中應用生成樹協議。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述第一子網的拓撲信息包括對所述第一子網的網絡節點之間的現有連接的說明，並且其中，根據確定到所述根網絡節點的最小的路徑成本建立從所述根網絡節點起到所述第一子網的其餘的網絡節點的無環路的連接。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，在與所述第二子網的網絡節點相關聯的通信設備之間僅根據並行或環形冗餘協議來傳輸消息。
4.根據權利要求1至3之一所述的方法，為了在所述第一子網中應用所述生成樹協議，所述第二子網通過所述第一子網中的將各個網絡節點相互連接的通信設備來代表。
5.根據權利要求1至4之一所述的方法,其中，所述生成樹協議是SpanningTreeProtoco 1、快速生成樹協議或多生成樹協議。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，具有所述第一子網的拓撲信息的所述消息是網橋協議數據單元。
7.根據權利要求5或6所述的方法，其中，具有所述第一子網的拓撲信息的所述消息分別包括埠優先級向量，在與所述第二子網的網絡節點相關聯的通信設備之間交換和比較所述埠優先級向量。
8.根據權利要求1至7之一所述的方法，其中，與第一和/或第二子網的網絡節點相關聯的通信設備是交換機或網橋。
9.根據權利要求1至8之一所述的方法，其中，所述並行或環形冗餘協議是並行冗餘協議、高可用性無縫冗餘協議或媒體冗餘協議。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，所述第二子網具有環形拓撲，並且其中，所述並行或環形冗餘協議是高可用性無縫冗餘協議，並且其中，與所述第二子網的網絡節點相關聯的所述通信設備分別包括至少一個第一和第二發送和接收單元，所述至少一個第一和第二發送和接收單元分別具有用於所述第二子網的網絡連接的接口，其中兩個發送和接收單元具有相同的網絡地址和相同的設備標識符，並且其中，信號處理單元分別與所述第一和第二發送和接收單元連接，所述信號處理單元將待發送的消息並行地轉發給兩個發送單元並且檢測由接收單元所接收到的冗餘的消息，並且其中，耦合元件分別與所述信號處理單元連接，經由所述耦合元件將單向連結的網絡節點或無冗餘的子網與所述信號處理單元連接。
11.根據權利要求10所述的方法，其中相互冗餘的消息通過一致的序列號來標識，並且其中將已經無錯地接收到的消息的序列號存儲在與所述信號處理單元相關聯的存儲單元中，並且其中，所述信號處理單元在接收到新的消息時檢驗所述新的消息的序列號與已經存儲的序列號的一致性。
12.根據權利要求9所述的方法，其中，所述第二子網具有環形拓撲，並且其中，所述並行或環形冗餘協議是媒體冗餘協議，並且其中，在所述第二子網中將通信設備配置為監視和控制單元，所述監視和控制單元根據被發送的測試數據包檢測在所述環形拓撲內的中斷並且控制將具有尋址到配置為監視和控制單元的所述通信設備的第一端子的有效數據的數據包轉發給所述通信設備的第二端子。
13.一種用於能冗餘地操作工業通信網絡的通信設備，所述工業通信網絡包括具有樹狀拓撲以及根據生成樹協議進行消息傳輸的第一子網、具有根據並行或環形冗餘協議進行消息傳輸的第二子網和與兩個子網耦合的多個通信設備，所述通信設備具有: -用於根據所述並行或環形冗餘協議在所述第二子網內進行消息傳輸的機構； -用於將具有所述第一子網的拓撲信息的消息根據所述並行或環形冗餘協議與和第二子網的網絡節點相關聯的另外的通信設備進行交換的機構，其中，所述拓撲信息設置用於確定作為樹狀拓撲的基本元素的根網絡節點，並且其中，所述根網絡節點形成用於建立到所述第一子網的其餘的網絡節點的無環路的連接的起點； -用於將具有所述第一子網的拓撲信息的所交換的消息與所述第一子網的本地可用的拓撲信息相比較的並且用於根據比較結果確定所述第一子網的所得出的拓撲信息的機構； -用於根據所述第一子網的被確定的所得出的所述拓撲信息對所述通信設備相關於到所述第一子網的閉合的和/或斷開的連接進行配置調整的機構。
14.根據權利要求13所述的通信設備，其中，所述通信設備設立為用於僅根據所述並行或環形冗餘協議在所述第二子網內進行消息傳輸。
15.根據權利要求13或14所述的通信設備,其中，所述生成樹協議是SpanningTreeProtocol、快速生成樹協議或者多生成樹協議。
16.根據權利要求15所述的通信設備，其中，具有所述第一子網的拓撲信息的所述消息是網橋協議數據單元。
17.根據權利要求15或16所述的通信設備，其中，具有拓撲信息的所述消息分別包括在與所述第二子網的網絡節點相關聯 的通信設備之間交換和比較的埠優先級向量。
18.根據權利要求13至17之一所述的通信設備，其中，與所述第一和/或第二子網的網絡節點相關聯的通信設備是交換機或網橋。
19.根據權利要求13至18之一所述的通信設備，其中，所述並行或環形冗餘協議是並行冗餘協議、高可用性無縫冗餘協議或媒體冗餘協議。
20.根據權利要求19所述的通信設備，其中，所述第二子網具有環形拓撲，並且其中，所述並行或環形冗餘協議是高可用性無縫冗餘協議，並且其中，與所述第二子網的網絡節點相關聯的所述通信設備分別包括至少一個第一和第二發送和接收單元，所述至少一個第一和第二發送和接收單元分別具有用於所述第二子網的網絡連接的接口，其中，兩個發送和接收單元具有相同的網絡地址和相同的設備標識符，並且其中，信號處理單元分別與所述第一和第二發送和接收單元連接，並且其中，所述信號處理單元具有用於將待發送的消息並行地轉發給兩個發送單元的多路復用單元和用於處理由兩個接收單元所接收到的消息的冗餘處理單元，其中，所述冗餘處理單元包括過濾單元，所述過濾單元設立為用於檢測所接收到的冗餘的消息，並且其中，耦合元件分別與所述信號處理單元連接，經由所述耦合元件將單向連結的網絡節點或無冗餘的子網與所述信號處理單元連接。
21.根據權利要求20所述的通信設備，其中，相互冗餘的消息通過一致的序列號來標識，並且其中，所述信號處理單元與存儲單元相關聯，所述存儲單元設立為用於存儲已經無錯地接收到的消息的序列號，並且其中所述冗餘處理單元設立為用於在接收到新的消息時檢驗已經存儲的序列號。
【文檔編號】H04L12/58GK103581164SQ201310308408
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月22日 優先權日:2012年7月20日
【發明者】馬塞爾·基斯林 申請人:西門子公司