用于构建无中断的通讯连接的方法和通讯设备

摘要

为了利用配属于工业自动化系统的通讯设备构建无中断的通讯连接，配属于通讯设备的监控单元基于名称解析协议检验，配属于第一通讯设备的第二通讯网络地址是否变为有效。在新的有效的通讯网络地址和现存的通讯连接进行对应时，监控单元在使用新的通讯网络地址的情况下开始构建附加的通讯连接。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于构建无中断的通讯连接的方法和通讯设备。

背景技术

工业自动化系统用于监控、控制和调节技术过程，尤其是在制造、过程和建筑物自动化领域，并实现了控制装置、传感器、机械和工业设施的应尽可能独立和不依赖人工干预地进行的运行。基于信息技术对于包括大量联网的控制和计算单元的自动化系统而言的持续提高的重要性，用于可靠地提供在自动化系统上分散的功能的方法对于提供监控、控制和调节功能来说日益重要。

工业自动化系统或自动化设备的计算单元之间的通讯连接的中断能够引起不期望地或者不必要地重复传输服务请求。这造成工业自动化系统的通讯连接的附加负荷，该负荷能够引起进一步的系统故障或者系统错误。此外，没有或没有完全传输的报文例如能够阻止工业自动化系统过渡或停留到安全的运行状态下。这最终能够引起整个生产设施的故障和成本巨大的生产停止状态。在工业自动化系统中，通常由具有比较多的、但较短报文的报告交换导致了特别的问题，因此加剧了上述问题。

在EP 1 770 458 A2中描述了一种具有至少一个储存器可编程的控制单元的工业自动化系统，其中设有用于配置控制单元和用于公布其对于通讯网络的可用性的配置单元。配置单元在此为控制单元分配唯一的通讯网 络地址，其例如能够是IPv6地址。通过这种方式，控制单元能够自动地运行。

在申请号为EP 14171757.9的欧洲专利在先申请中已知一种用于为具有多个子网的分段网络的网络参与者分配通讯网络地址的方法。子网分别经由子网路由器连接到与其连接的总网络上。在此，子网路由器通过交换在总网络上分布的路由报文分散地测定共同的地址范围，并在地址范围内确定对于网络参与者的通讯网络地址。

特别在IPv6通讯网络中，通讯网络地址的变化在“网络重新编号(Network Renumbering)”的范畴中原则上代表预设的过程。此外，IPv6通讯设备能够同时管理多个所配属的通讯网络地址，其分别具有限定的寿命。在工业通讯网络内部的通讯设备和在工业通讯网络外部的通讯设备之间存在的安全连接中，这两个通讯设备中的一个的通讯网络地址的变化能够引起暂时的中断，其能够引起另外的故障。

在申请号为EP 14185907.4的欧洲专利在先申请中，描述了一种用于构建通向与工业自动化系统连接的通讯设备的可靠的通讯连接的方法，其中在第一通讯设备和第二通讯设备之间经由无保护的第一子网构建可靠的通讯连接。可靠的通讯连接例如能够是虚拟专用网络通道(VirtualPrivate Network Tunnel)。第二通讯设备附加地连接到可靠的第二子网，其配属于工业自动化系统。配属于第二通讯设备的监控单元检验，新的为了连接第一子网配属于第二通讯设备的通讯网络地址是否变为有效。

根据在申请号为EP 14185907.4的欧洲专利在先申请中描述的方法，在为了连接第一子网配属于第二通讯设备的通讯网络地址进行变更和在第一和第二通讯设备之间仍现存的可靠的通讯连接进行变更时，监控单元将地址变换通知经由现存的可靠的通讯连接传输到第一通讯设备。在接收到地址变更通知时，第一通讯设备经由第一子网开始构建在第一和第二通讯设备之间的附加的可靠的通讯连接。一旦构建和配置了附加的可靠的通 讯连接，第一通讯设备就完成从现存的可靠的通讯连接到附加的可靠的通讯连接的切换。

发明内容

因此本发明的目的在于，提出一种用于构建无中断的通讯连接的简单易行的方法，该方法实现了在现存的连接期间发生通讯网络地址变化时基本上连续的运行，以及给出用于执行该方法的合适的装置。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1提供的特征的方法和通过具有权利要求18提供的特征的通讯设备实现。本发明有利的改进方案在从属权利要求中提供。

相应于本发明的、用于利用配属于工业自动化系统的通讯设备构建无中断的通讯连接的方法，根据传输控制协议在使用配属于第一通讯设备的第一通讯网络地址的情况下构建在第一通讯设备和第二通讯设备之间的第一通讯连接。不仅第一通讯设备而且第二通讯设备都能配属于工业自动化系统，或者仅仅是两个通讯设备中的一个能够配属于工业自动化系统。配属于第一通讯设备的监控单元基于名称解析协议检验(Namensaufloesungsprotokoll)，配属于第一通讯设备的第二通讯网络地址是否变为有效。监控单元能够例如集成到第一通讯设备中、配属于第一通讯设备的路由器中或者配属于第一通讯设备的网关中。

根据本发明，监控单元在有效的第二通讯网络地址和现存的第一网络连接对应时开始(initiiert)构建在配属于第一通讯设备的传输和转发功能单元和第二通讯设备之间的附加的第二通讯连接。第一通讯连接或第二通讯连接能够例如根据面向连接的连接控制协议构建，特别是根据传输控制协议(TCP)。传输和转发功能单元优选包括多路TCP功能。配属于第一通讯设备的传输和转发功能单元在使用配属于第一通讯设备的第二通讯 网络地址的情况下构建第二通讯连接。在第二通讯连接成功构建时，解除第一通讯连接。

根据本发明的方法实现了通过在两个通讯设备上运行的控制程序在“网络重新编号”时透明地、无冲击地使用多路TCP/IP连接，而对此无需在应用或会话层的附加措施或为构建可靠通讯连接的措施、如虚拟专用网通道(Virtual Private Network)。在此特别能够使用提供商聚合的Ipv6地址(Provider Aggregatable IPv6-Adressen)，从而取消了不一定对于每个用户都可用的提供商独立的Ipv6地址的必要性。此外，根据本发明的方法通过使用所建立的方案、如多路TCP和动态域名系统(Dynamic DNS)能够相比较简单地实现并能够集成到现存的基础设施中。

根据本发明方法优选的改进方案，传输和转发功能单元设计和配置用于处理因特网协议栈。特别地，传输和转发功能单元能够集成到第一通讯设备中并经由通讯网络适配驱动器访问第一通讯设备的通讯网络适配器。在此，通讯网络适配器能够包括例如发射和接收单元、和用于协调对通讯介质的访问的控制单元。

按照根据本发明的方法的替代设计方案，传输和转发功能单元能够集成到配属于第一或第二通讯设备的路由器中或配属于第一或第二通讯设备的网关中。在这种情况下，路由器或网关作为用于相应的通讯设备的代理服务器并管理例如用于通讯设备的多路TCP连接，其由路由器或网关作为单一的连接转发给通讯设备。

有利地，根据本发明的另外的设计方案，监控单元配属有名称解析单元，其根据名称解析服务连续地检验，配属于第一通讯设备的第二通讯网络地址是否变为有效。名称解析服务在此例如通过至少一个域名系统服务提供。在这种情况下，名称解析单元是DNS客户端，其优选地监控配属于第一通讯设备的IPv6前缀的变化。在IPv6前缀变化时，监控单元能够因此开始构建附加的第二通讯连接。

根据特别优选的设计方案，第二通讯设备设计和配置为基本上与第一通讯设备一样。在此，第一通讯连接在使用配属于第二通讯设备的第一通讯网络地址的情况下构建。此外，在这种情况下，配属于第二通讯设备的监控单元检验，配属于第二通讯设备的第二通讯网络地址是否变为有效，并且在地址和有效性改变时开始构建附加的第二通讯连接。另外，在地址或有效性改变时，配属于第二通讯设备的传输和转发功能单元在使用配属于第二通讯设备的第二通讯网络地址的情况下构建第二通讯连接。

优选地，配属于第一通讯设备的监控单元仅在通过第一通讯设备开始构建第一通讯连接时检验，配属于第一通讯设备的第二通讯网络地址或配属于第二通讯设备的第二通讯网络地址是否变为有效，并在必要的情况下开始构建附加的第二通讯连接。以类似的方式，配属于第二通讯设备的监控单元有利地仅在通过第二通讯设备开始构建第一通讯连接时检验，配属于第一通讯设备的第二通讯网络地址或配属于第二通讯设备的第二通讯网络地址是否变为有效，并在必要的情况下开始构建附加的第二通讯连接。根据本发明的替代设计方案，配属于使第一通讯连接开始的主动的通讯设备的监控单元也能够通过配属于相应的其他被动的通讯设备的监控单元在与被动的通讯设备有关的地址或有效性改变方面被告知。

根据本发明的通讯设备设置用于执行根据前述实施方案的方法，并且通讯设备具有至少一个发射和接收单元以及至少一个用于协调对通讯介质的访问的控制单元。此外根据本发明的通讯设备包括监控单元，其用于基于名称解析协议检验，新的或附加的配属于通讯设备的通讯网络地址是否变为有效。在此，监控单元配置和设计用于，在新的或附加有效的通讯网络地址和现存的、与所选择的通讯设备的通讯连接相对应时开始构建在配属于通讯设备的传输或转发功能单元和所选择的通讯设备之间的附加的通讯连接。此外，根据本发明的通讯设备包括传输和转发功能单元，其配置和设计用于，在使用配属于通讯设备的新的或附加的通讯网络地址的 情况下构建附加的通讯连接，并且在附加的通讯连接成功构建后解除之前存在的通讯连接。

附图说明

接下来根据附图和实施例详细说明本发明。图中示出

图中示出具有作为通讯连接的起点的工程系统和作为通讯连接的终点的自动化设备的工业自动化系统。

具体实施方式

根据本实施例，在图中示出的工业自动化系统包括至少一个用于规划和监控自动化设备的工程系统100，示例性的自动化设备200，DNS服务器(域名系统)300和配属于自动化设备200的路由器400。工程系统100、自动化设备200、DNS服务器300和路由器400经由工业通讯网络500彼此连接。

工程系统100包括通讯设备，通讯设备具有通过PHY功能单元实现的发射和接收单元101、通过MAC功能单元实现的用于协调对通讯介质的访问的控制单元102、以及监控单元105，监控单元用于基于名称解析协议检验新的或附加的配属于工程系统100的IPv6地址是否变为有效。监控单元105对此配置有DNS客户端106，其根据通过DNS服务器300提供的名称解析服务连续地检验新的配属于工程系统的IPv6地址是否变为有效，并相应地告知监控单元105。

此外，工程系统100的通讯设备包括用于处理TCP/IP协议栈的传输和转发功能单元103，其具有多路TCP功能并为至少一个在工程系统100上运行的控制程序104提供面向连接的TCP/IP传输服务。传输和转发功能单元103经由通讯网络适配驱动器访问发射和接收单元101和控制单元102，以便协调对通讯介质的访问。

自动化设备200例如能够是储存器可编程的控制装置或现场仪表，并且在本实施例中包括通讯设备，其设计和配置为基本上与工程系统100的通讯单元一样的。特别地，自动化设备200的通讯设备包括通过PHY功能单元实现的发射和接收单元201、通过MAC功能单元实现的用于协调对通讯介质的访问的控制单元202、以及用于处理TCP/IP协议栈的传输和转发功能单元203。传输和转发单元203为至少一个在自动化设备200上运行的控制程序204提供面向连接的TCP/IP传输服务。

在本实施例中，根据传输控制协议(Transmission Control Protocol)在使用配属于工程系统100的第一通讯网络地址和配属于自动化设备200的第一通讯网络地址的情况下，在工程系统100和自动化设备200之间构建第一通讯连接。在通过工程系统100开始构建第一通讯连接时，配属于工程系统100的监控单元105持续地检验，配属于工程系统100的第二IPv6地址或配属于自动化设备200的第二IPv6地址是否变为有效。

在第二有效的IPv6地址、尤其是基于IPv6前缀改变，和现存的第一通讯连接进行对应时，工程系统100的监控单元105开始构建在工程系统100的传输和转发功能单元103和自动化设备200的传输和转发功能单元203之间的附加的第二通讯连接。第二通讯连接也根据传输控制协议构建。配属于工程系统100的传输和转发功能单元103在使用配属于工程系统100或自动化设备200的第二IPv6地址的情况下构建第二通讯连接。在成功地构建第二通讯连接时，第一通讯连接通过工程系统100的传输和转发功能单元103解除。

相反地，在通过自动化设备200开始构建第一通讯连接时，配属于自动化设备200的监控单元检验，配属于工程系统100的第二通讯网络地址和配属于自动化设备200的第二通讯网络地址是否变为有效，并在地址或有效性改变时开始构建附加的第二通讯连接。

如果自动化设备的传输和转发功能单元203不具有多路TCP功能，或自动化设备200不具有自有的监控单元或DNS客户端，则相应的功能能够安置在配属于自动化设备200的路由器400中。对此，路由器400优选包括具有多路TCP功能的传输和转发功能单元401、符合上述实施方案的监控单元402、以及DNS客户端403。因此，路由器400能够尤其终止(terminieren)用于自动化设备200的多路TCP连接并将其作为单一的TCP连接转发给自动化设备400或自动化设备200的通讯设备。基本上，工程系统100或其通讯设备的功能也能以相应的方式安置到配属于工程系统100的路由器或网关中。路由器或网关在这一点上作为用于工程系统100或自动化设备200的代理服务器。