用于检测和减轻关于装置的布线问题的方法和系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于检测和减轻关于工业冗余网络中所连接的装置的布线问题的方法和系统。代理在每个装置上运行，并且生成与在对应装置处所接收的业务有关的信息。节点上运行的代理生成在每个端口处所接收的业务的指示符以及每个端口处的业务的差错率。交换机上运行的代理通过收集交换机的每个端口的装置标识符来生成与交换机错误配置有关的信息。代理向网络管理器发送信息，该网络管理器从所接收信息来确定交换机错误配置和错误布线。网络管理器还通过向(一个或多个)受影响装置发送信号或者发送用来减轻问题的通信来减轻布线问题。

【技术实现步骤摘要】
用于检测和减轻关于装置的布线问题的方法和系统
本专利技术一般涉及变电站自动化系统中的冗余通信网络。更特别地，本专利技术涉及检测和减轻关于这类冗余通信网络中所连接的装置的布线问题。
技术介绍
工业系统通常包括通信网络，所述通信网络提供对于监测和控制某些关键工业过程所必需的高可用性。这样的高可用性的缺乏能够导致受控工业过程的停工期和停机。为了确保高可用性，工业控制系统(例如变电站自动化系统)通常依靠无缝冗余协议。这些包括如在IEC62439下所述的高可用性无缝冗余(HSR)和并行冗余协议(PRP)。通过这些协议所实现的高可用性依靠网络装置(即，节点和/或交换机)的正确布线。在PRP中，布线问题能够存在于节点的端口处或者交换机的端口处。例如，端口能够连接到错误的局域网，或者在某些端口处可存在缺失缆线(例如，安装之后的缆线故障或调试期间所缺失)。在HSR中，布线问题能够存在于节点的端口处。例如，在某些端口处可存在缺失电缆。现有方法已经研究用来首先防止具有错误布线或者检测它在网络中的存在的方式。一种方式针对经过检查来视觉识别错误布线。该方式依靠将颜色代码用于缆线和插塞，这要求某种工程工作量，或者也许在使用现货组件时甚至不可能实现。US20100110904中描述的另一种方式针对检测网络中的错误布线。这种方法检测其中网络装置的端口错误地连接到冗余通信网络的情况。这种方法仅允许在双连接节点/装置(终端装置)的层级（level）上对错误布线的检测，并且它还检测缺失电缆。因此，现有方法依靠人工检查；或者局限于某些类型的网络装置。这些方法可能不是可行地适用于支持PRP和/或HSR的冗余通信网络，特别是在准确识别哪些端口或哪些装置(节点或交换机)被错误配置的方面。另外，这些方法无法在这类错误配置存在的情况下采取预防措施。因此，存在对于一种方法和系统的需要，所述方法和系统准确识别冗余通信网络中的这类错误配置，并且帮助减轻这类错误配置的影响。
技术实现思路
本专利技术公开了一种用于检测和减轻关于变电站自动化系统的冗余通信网络中所连接的装置的布线问题的方法和系统。在一些实施例中，冗余通信网络支持并行冗余协议(PRP)和高可用性无缝冗余(HSR)中的一个或多个。连接到冗余通信网络的每个装置能够是节点或交换机。要注意，在变电站自动化系统中能够存在若干类型的装置或设备，它们对于本领域的技术人员将会是易于显而易见的。本专利技术识别关于冗余通信网络中所连接的通信装置(节点或交换机)的布线问题。节点可以是有线通信装置，以及在冗余网络的情况下，节点通常是双附连节点(DAN)。换言之，节点连接到两个单独网络，以及相同信息在两个单独网络（LANA和LANB）中经过单独端口(例如端口A和端口B)来传递。交换机能够是以太网交换机或网络交换机，其提供到网络的物理连通性。该方法能够按照分布式方式来实现，其中一些信息由连接到冗余通信网络的每个装置来生成。这个信息被传递给监控装置(例如中央/分布)，该监控装置确定布线问题。因此，该方法包括在周期时刻从每个装置接收与在对应装置处所接收的业务关联的信息。在每个装置处，例如在节点或交换机处，监测帧以确定某些信息。对于节点，监测在每个端口处所接收的帧的总数(CntReceivedA，CntReceivedB)以及在每个端口处所接收的具有错误网络标识符的帧的总数(CntWrongLanA，CntWrongLanB)。这用来生成对每个端口所接收的业务的指示符(StValA，StValB)以及在每个端口处所接收的业务的差错率(ErrA，ErrB)。能够使用在每个端口处所接收的帧的总数(CntReceivedA，CntReceivedB)来计算用于每个端口的业务的指示符(StValA，StValB)。例如：StValA=0，如果CntReceivedA=0的话；否则StValA=1。能够从在每个端口处所接收的帧的总数(CntReceivedA，CntReceivedB)以及在每个端口处所接收的具有错误网络标识符的帧的总数(CntWrongLanA，CntWrongLanB)来计算在每个端口处所接收的业务的差错率。例如：ErrA=CntWrongLanA/CntReceivedA×100；如果CntReceivedA不为0的话；否则ErrA=0。对于交换机，监测对每个端口所收集的一个或多个装置标识符(例如MAC地址)。例如，能够在交换机处利用第2层发现协议，例如链路层发现协议(LLDP)。LLDP信息包括连接到交换机的端口的一个或多个装置的唯一标识符(MAC地址)。这种信息能够与对交换机已经可用的网络信息(例如在网络配置文件中)进行比较，以确定是否存在交换机连接到的、但不应当连接的任何装置。换言之，是否存在交换机正与其通信、但不应当进行通信的任何相邻装置。因此，对交换机的每个端口所收集的装置标识符能够用来生成状态信息和错误配置信息中的至少一个。例如，当全部相邻装置根据需要来连接时，能够传递指示健康状态的消息。再举一个示例，如果检测到一些错误邻居(例如连接到冗余网络的另一个交换机的交换机)，则能够传递这样的信息。因此，每个装置(节点或交换机)基于对应装置处的业务周期地生成信息。按照该方法，从节点所接收的信息包括对每个端口所接收的业务的指示符(StValA，StValB)以及在每个端口处所接收的业务的差错率(ErrA，ErrB)。如所述，从在每个端口处所接收的帧的总数(CntReceivedA，CntReceivedB)以及在每个端口处所接收的具有错误网络标识符的帧的总数(CntWrongLanA，CntWrongLanB)来确定指示符和差错率。此外，从交换机所接收的信息包括状态信息和错误配置信息中的至少一个。如所述，从对交换机的每个端口所收集的一个或多个装置标识符来确定状态信息和错误配置信息。该方法进一步包括基于从每个装置所接收的信息来确定关于一个或多个装置处的一个或多个缆线连接的问题。从每个装置(节点/交换机)所接收的信息用来检查是否存在任何交换机错误配置或者是否存在任何错误布线。如果从至少一个交换机所接收的信息包括错误配置信息，则确定交换机错误配置。基于从每个节点所接收的信息对一个或多个节点的一个或多个端口来确定错误布线(WrongA，WrongB)。例如，用于装置的StValA、StValB、ErrA和ErrB能够与参考值进行比较，以查看装置的端口是否连接到正确网络、它们是否正接收另一个网络的业务、是否存在大量的具有错误网络标识符的帧等。参考值可用于(例如作为表或者在装置的存储器中存储，这能够在工程期间来配置)指示符和差错率。作为示例，ErrA能够是‘0’、‘50’、‘100’中的一个，以及StValA能够是‘0’和‘1’中的一个，以及这能够预先定义。因此，能够从ErrA、ErrB和StValA、StValB来确定用于端口A和端口B的WrongA、WrongB。例如，在节点处：Wron本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测和减轻关于变电站自动化系统的冗余通信网络中所连接的装置的布线问题的方法，其中每个装置是节点或交换机，所述方法包括：/n在周期时刻从每个装置接收(702)与在对应装置处所接收的业务关联的信息，/n其中从节点所接收的所述信息包括对每个端口所接收的业务的指示符(StValA，StValB)，以及在每个端口处所接收的所述业务的差错率(ErrA，ErrB)，并且其中从在每个端口处所接收的帧的总数(CntReceivedA，CntReceivedB)以及在每个端口处所接收的具有错误网络标识符的帧的总数(CntWrongLanA，CntWrongLanB)来确定所述指示符和所述差错率，以及/n其中从交换机所接收的所述信息包括从对所述交换机的每个端口所收集的一个或多个装置标识符所确定的状态信息和错误配置信息中的至少一个；/n基于从每个装置所接收的所述信息来确定(704)关于一个或多个装置处的一个或多个缆线连接的问题，/n其中如果从至少一个交换机处所接收的所述信息包括所述错误配置信息，则确定交换机错误配置，以及/n其中基于从每个节点所接收的所述信息(ErrA，ErrB；StValA，StValB)与参考值的比较而对一个或多个节点的一个或多个端口来确定错误布线(WrongA，WrongB)；以及/n减轻(706)关于所述一个或多个装置处的所述一个或多个缆线连接的所确定的问题，/n其中通过发送信号以关闭被检测为错误配置的所述至少一个交换机的对应端口来减轻对所述至少一个交换机所确定的所述交换机错误配置；以及/n其中通过下列中的一个来减轻对所述一个或多个节点的所述一个或多个端口所确定的所述错误布线：/n发送信号以关闭被检测为错误配置的所述至少一个节点的所述对应端口，以及/n发送具有步骤序列的通信，所述步骤序列将要被执行以用于减轻所述错误布线。/n...

【技术特征摘要】
20190617 IB PCT/IB2019/0550141.一种用于检测和减轻关于变电站自动化系统的冗余通信网络中所连接的装置的布线问题的方法，其中每个装置是节点或交换机，所述方法包括：
在周期时刻从每个装置接收(702)与在对应装置处所接收的业务关联的信息，
其中从节点所接收的所述信息包括对每个端口所接收的业务的指示符(StValA，StValB)，以及在每个端口处所接收的所述业务的差错率(ErrA，ErrB)，并且其中从在每个端口处所接收的帧的总数(CntReceivedA，CntReceivedB)以及在每个端口处所接收的具有错误网络标识符的帧的总数(CntWrongLanA，CntWrongLanB)来确定所述指示符和所述差错率，以及
其中从交换机所接收的所述信息包括从对所述交换机的每个端口所收集的一个或多个装置标识符所确定的状态信息和错误配置信息中的至少一个；
基于从每个装置所接收的所述信息来确定(704)关于一个或多个装置处的一个或多个缆线连接的问题，
其中如果从至少一个交换机处所接收的所述信息包括所述错误配置信息，则确定交换机错误配置，以及
其中基于从每个节点所接收的所述信息(ErrA，ErrB；StValA，StValB)与参考值的比较而对一个或多个节点的一个或多个端口来确定错误布线(WrongA，WrongB)；以及
减轻(706)关于所述一个或多个装置处的所述一个或多个缆线连接的所确定的问题，
其中通过发送信号以关闭被检测为错误配置的所述至少一个交换机的对应端口来减轻对所述至少一个交换机所确定的所述交换机错误配置；以及
其中通过下列中的一个来减轻对所述一个或多个节点的所述一个或多个端口所确定的所述错误布线：
发送信号以关闭被检测为错误配置的所述至少一个节点的所述对应端口，以及
发送具有步骤序列的通信，所述步骤序列将要被执行以用于减轻所述错误布线。


2.如权利要求1所述的方法，其中确定关于所述一个或多个缆线连接的所述问题包括依次执行：
确定所述至少一个交换机的所述交换机错误配置；
减轻所述至少一个交换机的所述交换机错误配置；
确定所述一个或多个节点的所述一个或多个端口的所述错误布线；以及
减轻所述一个或多个节点的所述一个或多个端口的所述错误布线。


3.如权利要求1所述的方法，其中通过收集用于所述交换机的每个端口的链路层发现协议(LLDP)信息来确定用于所述交换机的所述状态信息和所述错误配置信息中的至少一个，其中所述LLDP信息包括与所述交换机连接的一个或多个装置的唯一标识符，并且其中所述LLDP信息与对所述交换机可用的网络信息进行比较，以确定所述状态信息和所述错误配置信息中的至少一个。


4.如权利要求1所述的方法，其中确定所述一个或多个节点的所述一个或多个端口的所述错误...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·柯扎亚，T·西万提，YA·皮尼奥莱，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH