[发明专利]用于在工业通信网络中进行冗余的信息传输的方法和通信设备

说明书

为了在具有任意联网的网络拓扑的工业通信网络中进行冗余的消息传输，为工业通信网络之内的两个网络节点之间的至少部分冗余的通信连接确定彼此无关的路径。在此，彼此无关的路径包括单个通信网络的单独的网络节点。具有副本标识符的消息根据与确定的路径相对应的转发规则在工业通信网络的通信设备的发送和接收单元之间交换。

技术领域

本发明涉及一种用于在工业通信网络中进行冗余的消息传输的方法以及一种用于能冗余运行的工业通信网络的通信设备。

背景技术

通常，工业自动化系统包括多个工业自动化设备，所述工业自动化设备经由工业通信网络彼此联网并且在生产自动化或过程自动化的范围中用于控制或调节设施、机器或设备。由于借助于工业自动化设备而自动化的工程系统中的时间关键的框架条件，在工业通信网络中为了在自动化设备之间进行通信通常应用实时通信协议，例如Profinet、Profibus或Real-Time-Ethernet。

极其有问题的是工业自动化设备或工业自动化系统的计算机单元之间的通信连接的中断，因为这除了信息丢失之外例如能够引起不期望地或不必地重复传输服务请求。由此，造成工业自动化系统的通信连接的附加的负荷，这能够引起其他的系统干扰或错误。此外，没有传输的或没有完全传输的消息例如能够阻止工业自动化系统过渡或保持在安全的运行状态中。在最不利的情况下，能够造成整个生产设施的失效并且造成昂贵的生产中止。在工业自动化系统中，特殊的问题通常由具有相对多、但是相对短的消息的指令信息流量造成，由此加强上述问题。

为了能够补偿通信连接或通信设备的失效，研发通信协议，例如媒体冗余协议、高可用性无缝冗余协议、并行冗余协议或(快速)生成树协议以用于高可用性的、可冗余运行地用在工业通信网络中。

媒体冗余协议(MRP)在标准IEC62439中定义并且在含冲突地冗余传递消息的情况下实现对具有简单的环形拓扑的网络中的各个连接失效进行补偿。含冲突的媒体冗余法基本上能够借助相对小的耗费实现。然而，缺点是，一方面消息在错误情况下能够丢失并且另一方面在通信网络的重新配置期间首先存在干扰状态。这种干扰状态必须通过叠加的通信协议、例如借助于中继或传输网络层上的TCP/IP来确保，以便避免通信连接的中断。

高可用性无缝冗余协议(HSR)和并行冗余协议(PRP)在标准IEC 62439-3中定义并且能够实现无冲突地冗余地传递消息，尤其在拓扑改变时没有切换冲突的情况下。根据高可用性无缝冗余协议和并行冗余协议，每个消息由用于发送的通信设备复制并且以两个不同的路径传送给接收器。通过接收侧的通信设备将为副本的冗余的消息从接收到的数据流中滤除。

在冗余的HSR或PRP通信网络中，提供到冗余的通信网络上的存取的网络部件具有不同的作用。在HSR或PRP通信网络中的参与者或终端设备一方和没有HSR/PRP功能的终端设备或网络段另一方之间中继电报的这种网络部件称作为HSR/PRP代理或RedBox。原则上，网络部件能够为了到冗余的HSR或PRP通信网络的存取而将多个HSR环连接或实现HSR和PRP网络段之间的通信。在该情况下，网络部件称作为HSR-HSR-耦合器或QuadBox或HSR-PRP耦合器。

从EP 2 165 474 A2中已知一种用于运行网络的方法，所述网络具有交换器以及连接于所述交换器的网络基础设施。交换器由控制单元控制。在交换器和控制单元之间接入的冗余单元分析交换器和控制单元之间的数据流并且根据分析结果将数据插入到数据流中或将数据从数据流中移除。