[发明专利]用于可冗余操作的工业通信网络的通信设备以及用于操作通信设备的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于可冗余操作的工业通信网络的通信设备以及一种用于操作通信设备的方法。 

背景技术

在分布式工业自动化系统中，在记录、评估和传输测量和控制数据时应该确保，完整的和未经更改的数据特别是在对时间要求严格的工业生产过程中实时存在。要避免有意的、无意的或由技术错误引起的改变，因为这在工业自动化系统内能够导致不一致的系统状态以及伴随经济上严重后果的停工时间的系统故障。 

附加地，在工业自动化系统的计算单元之间的通信连接的中断可能会导致不期望或不必要地重复服务请求的传输。这造成工业自动化系统的通信连接的额外的负荷，这可能会导致进一步的系统干扰或故障。在工业自动化系统中，通常由具有相对多的、但是相对短的消息的讯息交换引起特殊的问题，由此加剧上述问题。 

为了能够补偿通信连接或通信设备的失效，通信协议，如高可用性无缝冗余或并行冗余协议被开发用于高可用性的、可冗余操作的工业通信网络。在IEC标准62439-3中定义高可用性无缝冗余（HSR）和并联冗余协议（PRP），并且以极短的恢复时间实现数据包的无损伤的冗余传输。根据高可用性无缝冗余和并行冗余协议，每个数据包由进行发送的通信设备复制，并且以两种不同的路径发送到接收器。通过接收器侧的通信设备，从接收数据流中过滤掉代表副本的冗余数据包。 

在DE102008017192A1中描述一种用于建立网络的方法，所述网络包括具有一组端口的第一网络用户。所述端口与网络的其它网络用户的端口连接。在第一方法步骤中，将分配给第一网络用户的端口切换到第一操作模式下。在第一操作模式下，能够经由端口接收和发送测试报 文。根据另一方法步骤，经由分配给第一网络用户的端口发送测试报文。此外，如果所发送的测试报文中的测试报文没有再次被第一网络用户接收，那么将分配给第一网络用户的端口切换到第二操作模式下。在第二操作模式下，经由分配给所述第一网络用户的端口接收的报文经由剩余的端口转发。以这种方式，能够避免在互联或扩展复杂网络时形成网络环。 

从EP2282452A1中描述一种用于在环型通信网络内进行数据传输的方法，在所述方法中根据高可用性无缝冗余来进行数据传输，并且通信网络包括至少一个主节点、源节点和目标节点。每个节点具有带有相应的第一和第二相邻节点的第一和第二通信接口。此外，每个节点经由第一通信接口接收数据帧，并且将所接收的数据帧更改或未经更改地经由第二通信接口无额外延迟地进行转发。主节点将第一和第二冗余的数据帧或空的数据包发送给其第一或第二相邻节点。在接收两个冗余的数据帧时，源节点在预定的保留区域中以过程数据来填充相应的数据帧。随后，每个已填充的数据帧立即并且单独地转发给源节点的第一或第二相邻节点。最终，目的节点从冗余的数据帧对中的所接收到的已填充的第一数据帧中提取过程数据。 

在EP2343857A1中描述一种用于通信网络的网络节点，所述通信网络包括第一子网络和与第一子网络连接的第二子网络。在第一子网络中根据生成树协议进行数据传输期间，为了在第二子网络中进行数据传输，应用与在第一子网络中所应用的协议不同的第二协议。在EP2343 857A1中所描述的网络节点设计为用于作为第二子网络的元件，并且设计为用于在第二子网络内进行通信。此外，借助于生成树功能，网络节点设计为用于监控和控制第二子网络的生成树根节点。由此，通过在第一子网络中所应用的生成树协议，第二子网络可被视为虚拟节点。 

从EP2413538A1中已知一种用于在通信系统中进行冗余通信的方法，所述通信系统包括多个通信网络。通信网络经由至少一个耦合节点相互连接。基于在数据传输之前限定的信息防止源自第一通信网络的数据从第二通信网络向回传输到第一通信网络中。 

发明内容

本发明基于的目的是，提出一种用于可冗余操作的工业通信网络的高效的且低成本的通信设备以及一种用于操作这样的通信设备的方法。 

根据本发明，所述目的通过一种具有在下文中说明的特征的通信设备以及一种具有在下文中说明的特征的方法得以实现。在下文中说明本发明的有利的改进方案。