СПОСОБ ДЛЯ ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ СЛУЖБЫ ИМЕН ВНУТРИ ПРОМЫШЛЕННОЙ СИСТЕМЫ СВЯЗИ И МАРШРУТИЗАТОР
METHOD FOR PROVIDING NAME SERVICE WITHIN INDUSTRIAL COMMUNICATION SYSTEM AND ROUTER

Промышленные системы автоматизации служат для контроля, управления и регулирования технических процессов, в частности, в области автоматизации изготовления, технологических процессов и зданий и обеспечивают эксплуатацию устройств управления, датчиков, машин и промышленных установок, которая должна осуществляться по возможности самостоятельно и независимо от вмешательства человека. Ввиду постоянно возрастающего значения информационной техники для систем автоматизации, которые охватывают многочисленные связанные в сети управляющие или вычислительные блоки, способы надежного предоставления распределенных в системе автоматизации функций для обеспечения функций контроля, управления и регулирования приобретают все большее значение.
Прерывания соединений связи между вычислительными блоками промышленной системы автоматизации или устройствами автоматизации могут привести к нежелательным или ненужным повторениям передачи запроса службы. Это обуславливает дополнительную нагрузку соединений связи промышленной системы автоматизации, что может привести к дополнительным системным помехам или неисправностям. Кроме того, не переданные или не полностью переданные сообщения могут, например, препятствовать переходу или пребыванию промышленной системы автоматизации в надежном рабочем состоянии. Это может, в итоге, привести к отказу всей производственной установки и к связанному с убытками простаиванию производства. Особая проблематика в промышленной системе автоматизации регулярно следует из трафика сообщений с относительно многими, но относительно короткими сообщениями, из-за чего вышеописанные проблемы усиливаются.
Из WO 2007/144364 А1 известен способ для связывания в сеть автоматизированной установки, которая включает в себя по меньшей мере одну ячейку с подсетью. Подсеть через маршрутизатор связана с другой подсетью автоматизированной установки. Для связывания в сеть автоматизированной установки предоставляется группа многоадресной (групповой) передачи, которая распространяется на обе подсети. Посредством группы многоадресной передачи определяется адрес сети связи интерфейса сети связи структурной группы. При этом структурная группа перед этим посредством адреса сети связи вступает в многоадресную группу, и интерфейс сети связи перед этим подключается к подсети. Посредством адреса сети связи структурной группе на интерфейсе сети связи присваивается имя. На следующем этапе осуществляется определение дополнительного адреса сети связи интерфейса сети связи структурной группы, которая имеет по меньшей мере одну часть численного представления имени.
Из более ранней европейской патентной заявки с номером заявки 14166194.2 известен способ для конфигурирования устройства связи внутри промышленной системы автоматизации, при котором блок конфигурации устройства связи передает дейтаграмму с запросом конфигурации на сервер конфигурации. Сервер конфигурации назначает устройству связи на запрос конфигурации по меньшей мере одну первую топологическую составную часть имени устройства, с которой ассоциировано пространственное или иерархическое расположение сервера конфигурации. Посредством каждого перенаправляющего блока распределения добавляется дополнительная топологическая составная часть имени устройства, с которой ассоциировано пространственное или иерархическое расположение соответствующего перенаправляющего блока распределения. Блок конфигурации устройства связи генерирует из топологических составных частей имен устройств и составной части имени, однозначной внутри его частичной сети, его имя устройства.
US 2005 0041671 А1 раскрывает систему связи с по меньшей мере одним первым и вторым маршрутизатором, в которой второй маршрутизатор запрашивает по меньшей мере IPv6-адресный префикс от первого маршрутизатора. При этом первый маршрутизатор содержит блок памяти для IPv6-адресных префиксов, из которых по меньшей мере один IPv6-адресный префикс сообщается по запросу второго маршрутизатора. Второй маршрутизатор содержит блок для генерации дополнительного IPv6-адресного префикса на основе сообщенного первым маршрутизатором IPv6-адресного префикса. Дополнительный IPv6-адресный префикс применяется подключенным к второму маршрутизатору устройством связи для генерации IPv6-адреса и для этого сообщается вторым маршрутизатором.
В US 8194661 В2 описан способ для автоматического конфигурирования устройства связи внутри сегментированной сети связи, в котором посредством блока контроля проверяется, включает ли в себя принятый IPv6-пакет данных оповещения маршрутизатора или запрос маршрутизатора. В случае запроса маршрутизатора, МАС-адрес отправителя пакета данных посредством блока контроля удаляется из IPv6-пакета данных. Кроме того, посредством блока контроля внешний МАС-адрес добавляется в IPv6-пакет данных, чтобы его в виде сообщения многоадресной передачи перенаправлять в маршрутизаторе. При оповещении маршрутизатора, блок контроля удаляет МАС-адрес маршрутизатора из IPv6-пакета данных и вставляет вместо него внутренний МАС-адрес в IPv6-пакет данных, чтобы его перенаправлять как сообщение одноадресной передачи на конфигурируемое устройство связи.
Также известен способ для обеспечения службы имен внутри промышленной системы связи, в котором IPv6-префиксы распространяют с помощью маршрутизатора посредством сообщений с оповещениями маршрутизатора в соответствующих нижележащих частичных сетях, оповещения маршрутизатора с информациями имен из вышележащих частичных сетей принимают с помощью маршрутизаторов, ассоциированных с нижележащими частичными сетями, и дополняют ассоциированной с соответствующим маршрутизатором топологической и/или иерархической составной частью имени и распространяют внутри соответствующей нижележащей частичной сети, и оконечные устройства связи самостоятельно генерируют из топологических и/или иерархических составных частей имени и составной части имени, являющейся однозначной внутри своей соответствующей частичной сети, свои имена устройств (US 2004/0230446 А1, 18.11.2004, G06F 17/60). В основе предложенного изобретения лежит задача создать просто реализуемый способ для предоставления службы имен внутри промышленной системы связи, который обеспечивает возможность эффективного и надежного срабатывания связанных в сеть устройств автоматизации посредством удобных в обращении имен, а также соответствующее устройство связи.
Эта задача в соответствии с изобретением решается способом с признаками, приведенными в пункте 1 формулы изобретения, и маршрутизатором с признаками, приведенными в пункте 12 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления предложенного изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
В соответствии с соответствующим изобретению способом, IPv6-префиксы распространяются маршрутизатором посредством сообщений с оповещениями маршрутизатора в соответствующих нижележащих частичных сетях. Оповещения маршрутизатора включают в себя топологическую или иерархическую составную часть имени соответствующего маршрутизатора, причем топологическая или иерархическая составная часть имени ассоциирована с пространственным или иерархическим расположением соответствующего маршрутизатора. Оповещения маршрутизатора с информациями имен из вышележащих частичных сетей принимаются маршрутизаторами, ассоциированными с нижележащими частичными сетями, и дополняются ассоциированной с соответствующим маршрутизатором топологической или иерархической составной частью имени и распространяются внутри соответствующей нижележащей частичной сети. Из топологических или иерархических составных частей имени и составной части имени, однозначной внутри своей соответствующей частичной сети, оконечные устройства связи, то есть устройства связи без функций маршрутизации, самостоятельно генерируют свои имена устройств.
Для соответствующего изобретению способа должно только создаваться, например, базовое доменное имя в качестве исходного пункта для автоматического создания пространства имен. Нижележащие уровни иерархии имен автоматически дополняются, исходя из этого исходного пункта. Это обеспечивает возможность простого пуска в эксплуатацию серийных машин, так как на основе вышеназванного автоматического дополнения только на машинном уровне должны выбираться однозначные имена. В принципе, соответствующий изобретению способ для своей реализации не требует никакой централизующей или координирующей инстанции, как, например, Profinet-IO-Controller.
В соответствии с выполнением соответствующего изобретению способа, оповещения маршрутизатора с информациями имен из вышележащих частичных сетей принимаются маршрутизаторами, ассоциированными с нижележащими частичными сетями, посредством соответствующего функционального блока для реализации распределенной службы имен (например, демона иерархии имен). Предпочтительным образом, оповещения маршрутизатора с информациями имен из вышележащих частичных сетей посредством маршрутизаторов, ассоциированных с нижележащими частичными сетями, с помощью этого соответствующего функционального блока для реализации распределенной службы имен дополняются ассоциированной с соответствующим маршрутизатором топологической или иерархической составной частью имени. Предпочтительным образом, в каждый маршрутизатор встроен соответствующий функциональный блок для реализации распределенной службы имен. Это обеспечивает возможность особенно простой реализации соответствующего изобретению способа.
Кроме того, оповещения маршрутизатора, которые дополнены ассоциированной с соответствующим маршрутизатором топологической или иерархической составной частью имени, распространяются посредством соответствующего функционального блока для распространения оповещений маршрутизатора (например, демона оповещений маршрутизатора) внутри соответствующей нижележащей частичной сети. Предпочтительным образом, в каждый маршрутизатор встроен соответствующий функциональный блок для распространения оповещений маршрутизатора, так что соответствующий изобретению способ может применяться единым образом.
Сообщения с оповещениями маршрутизатора предпочтительно передаются в соответствии с протоколом межсетевых управляющих сообщений версии 6. В соответствии с особенно предпочтительным выполнением соответствующего изобретению способа, сообщения с оповещениями маршрутизатора включают в себя, соответственно, опцию, посредством которой дополненные топологические или иерархические составные части имени передаются. При этом речь может идти, например, о специфической для изготовителя опции оповещения маршрутизатора, так что соответствующий изобретению способ может с относительно малыми затратами интегрироваться в существующие системы связи.
Предпочтительным образом оконечные устройства связи с помощью соответствующего функционального блока для реализации распределенной службы имен (например, демона иерархии имен) генерируют из топологических или иерархических составных частей имени и составной части имени, однозначной внутри их соответствующей частичной сети, самостоятельно свои имена устройств. В соответствии с особенно предпочтительным выполнением настоящего изобретения, в каждое устройство связи встроен, соответственно, функциональный блок для реализации распределенной службы имен. Тем самым соответствующий изобретению способ может единым образом применяться во всех устройствах связи.
Топологические или иерархические составные части имен могут, в соответствии с другим вариантом осуществления соответствующего изобретению способа, через DHCPv6-сервер (протокол динамического конфигурирования хоста) предоставляться на маршрутизатор и затем с помощью последнего распространяться. Например, посредством одного или более DHCPv6-серверов конфигурации могут предоставляться информации о базовом домене или о нижележащих иерархических или топологических уровнях, а именно по отдельности или в комбинации. Это обеспечивает возможность значительного сокращения затрат на администрирование и удаление потенциальных источников ошибок.
Соответствующий изобретению маршрутизатор предназначен и определен для осуществления способа в соответствии с вышеизложенным описанием. Конкретно, маршрутизатор выполнен и предназначен для того, чтобы IPv6-префиксы распространять посредством сообщений с оповещениями маршрутизатора в соответствующих нижележащих частичных сетях. Оповещения маршрутизатора включают в себя топологическую или иерархическую составную часть имени соответствующего маршрутизатора, причем топологическая или иерархическая составная часть имени ассоциирована с пространственным или иерархическим расположением маршрутизатора. Кроме того, маршрутизатор выполнен и предназначен для того, чтобы оповещения маршрутизатора с информациями имен из вышележащих частичных сетей принимались и дополненные на ассоциированную с маршрутизатором топологическую или иерархическую составную часть имени распространялись внутри соответствующей нижележащей частичной сети.
Для приема оповещений маршрутизатора с информациями имен из вышележащих частичных сетей, предпочтительным образом, предусмотрен функциональный блок для реализации распределенной службы имен. Кроме того, этот функциональный блок может предусматриваться дополнительно для дополнения оповещений маршрутизатора с информациями имен на ассоциированную с маршрутизатором топологическую или иерархическую составную часть имени. Для распространения оповещений маршрутизатора, которые дополнены на ассоциированную с маршрутизатором топологическую или иерархическую составную часть имени, предпочтительно предусмотрен функциональный блок для распространения оповещений маршрутизатора. Тем самым создается модульный принцип для интеграции предложенного изобретения в существующие системы связи.
Настоящее изобретение далее поясняется на примере осуществления со ссылками на чертежи, на которых показано следующее:
Фиг. 1 - схематичное представление промышленной системы автоматизации с несколькими IPv6-маршрутизаторами, частичными сетями и подлежащими конфигурированию устройствами автоматизации,
Фиг. 2 - схематичное представление обмена данными между IPv6-маршрутизатором и подлежащим конфигурированию устройством автоматизации.
Схематично показанная на фиг. 1 промышленная система автоматизации содержит маршрутизатор 101, который ассоциирован с базовым доменом, несколько частичных сетей 111-114 с маршрутизаторами 102 или имеющими функции маршрутизации устройствами 103 автоматизации и множество модульных устройств 104 автоматизации без функций маршрутизации. Устройства 104 автоматизации представляют собой, например, программируемые логические контроллеры сложной машины 105 и содержат, соответственно, модуль связи с функциональным блоком 130 для реализации распределенной службы имен (демон иерархии имен) и модуль 140 автоматизации. Сложная машина 105 может также включать в себя устройства 103 автоматизации с встроенным модулем 110 маршрутизации и функциональным блоком 120 для распространения оповещений маршрутизатора (демон оповещения маршрутизатора) в пределах внутренней для машины частичной сети 113, 114.
Модули 140 автоматизации содержат, соответственно, по меньшей мере один центральный блок и блок ввода/вывода. Блоки ввода/вывода служат для обмена управляющими и измеренными величинами между соответствующим устройством 103, 104 автоматизации и машиной или устройством, управляемыми посредством устройства 103, 104 автоматизации. Центральные блоки модулей 140 автоматизации предусмотрены, в частности, для определения соответствующих управляющих величин из зарегистрированных измеренных величин. Приведенные выше компоненты устройств 103, 104 автоматизации в представленном примере выполнения связаны друг с другом посредством шины на задней панели.
Все маршрутизаторы 101, 102 включают в себя в предложенном примере выполнения, наряду с модулем 110 маршрутизации, демон 120 оповещений маршрутизатора и демон 130 иерархии имен. Посредством демона 120 оповещений маршрутизатора маршрутизаторы 101, 102 или устройства 104 автоматизации с функциями маршрутизации распространяют IPv6-префиксы в соответствующих нижележащих частичных сетях 111-114. При этом IPv6-префиксы являются составными частями сообщений с оповещениями маршрутизаторов, которые передаются соответственно протоколу межсетевых управляющих сообщений версии 6 (Internet Control Message Protocol Version 6). Оповещения маршрутизатора содержат топологическую или иерархическую составную часть имени соответствующего маршрутизатора, причем с топологической или иерархической составной частью имени ассоциировано пространственное или иерархическое расположение соответствующего маршрутизатора.
В соответствии с фиг. 2, маршрутизатор 101, который ассоциирован с базовым доменом, добавляет к своим сообщениям 200 с оповещениями маршрутизатора в данном примере выполнения составную часть имени "site3.company.com" с помощью специфической для изготовителя опции RA D0M ОРТ. Посредством каждого нижележащего маршрутизатора 102 или каждого устройства 103 автоматизации с функциями маршрутизации добавляется дополнительная топологическая или иерархическая составная часть имени, которая ассоциирована с пространственным или иерархическим расположением соответствующего маршрутизатора 102 или устройства 103 автоматизации. Соответствующие пространственные или иерархические данные в данном примере выполнения "се112" и "rob8" при этом по выбору добавляются к уже имеющейся опции RA_DOM_OPT или добавляются как дополнительные опции RA_DOM_OPT.
Оповещения маршрутизатора с информациями имен из вышележащих частичных сетей принимаются с помощью соответствующего демона 130 иерархии имен посредством ассоциированных с нижележащими частичными сетями маршрутизаторов 102 или устройств 103 автоматизации и дополняются на топологическую или иерархическую составную часть имени, ассоциированную с соответствующим маршрутизатором 102 или устройством 103 автоматизации. Посредством соответствующего демона 120 оповещений маршрутизатора оповещения маршрутизатора с дополненными информациями имен распространяются в пределах соответствующей нижележащей частичной сети.
Устройства 103, 104 автоматизации самостоятельно генерируют, соответственно, с помощью своего демона 130 иерархии имен из принятых топологических или иерархических составных частей имени и составной части имени, однозначной в пределах их соответствующей частичной сети, свои имена устройств. Для этого устройства 103, 104 автоматизации оценивают специфическую для изготовителя опцию RA_DOM_OPT оповещений маршрутизатора.
Маршрутизаторы 101, 102 или устройства 103 автоматизации с функциями маршрутизации сконфигурированы для выполнения вышеописанного способа, в особенности, таким образом, что IPv6-префиксы посредством сообщений с оповещениями маршрутизатора распространяются в соответствующих нижележащих частичных сетях и что оповещения маршрутизатора с информациями имен из вышележащих частичных сетей принимаются и дополняются на ассоциированную с маршрутизатором топологическую или иерархическую составную часть имени и распространяются в пределах соответствующей нижележащей частичной сети.