用于连接网络中的并行冗余协议的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了至少包括第一网络和第二网络的数据通信系统和方法，其中第一节点接口通过该第一网络连接到第二节点接口并且通过该第二网络连接到第二节点接口。该第一网络和该第二网络并行操作。该数据通信系统使用第一网络地址经由该第一网络从该第一节点接口向该第二节点接口发送数据，并且使用第二网络地址经由该第二网络从该第一节点接口向该第二节点接口发送数据，其中该第二网络地址不等同于该第一网络地址。该第一网络地址。该第一网络地址。

【技术实现步骤摘要】
用于连接网络中的并行冗余协议的方法和系统


[0001]本公开整体涉及工业过程控制和自动化系统。更具体地，本公开涉及用于促进工业过程控制和自动化系统中的并行冗余协议的方法和系统。

技术介绍

[0002]工业过程控制和自动化系统常用于使大型且复杂的工业过程自动化。这些类型的系统通常包括传感器、致动器、控制器和其他用于监督控制和数据采集的智能电子设备。此类系统中的智能电子设备通过LAN(局域网)或WAN互连和通信。在此类工业过程控制和自动化系统中，该架构可包括连接到在自动化系统中使用的传感器和致动器的网关，这些传感器和致动器不直接连接到控制器。在LAN或WAN控制和监督过程控制和自动化系统内操作的高可用性应用程序期望网络有权访问网络中的所有智能电子设备，从而避免通信中断。诸如例如高速冗余环或并行冗余协议(PRP)网络系统。
[0003]PRP网络系统使用两个独立网络来在网络的设备或节点之间传送监督控制信号和数据。PRP复制要传输的数据帧，在每个标准通信数据分组的末尾添加具有唯一序列号的冗余控制尾部(RCT)。诸如，每个PRP帧都有一个IP(互联网协议)数据分组，并通过具有类似网络拓扑的两个独立LAN或WAN发送这两个PRP帧。接收器通过RCT和源MAC(媒体访问控制)地址识别帧，接受并处理第一到达PRP帧，并且丢弃第二PRP帧(如果第二PRP帧到达的话)。由于RCT作为PRP帧的一部分添加在标准数据分组的末尾，因此非PRP兼容设备可能会忽略RCT。这种方法确保只要发射器端和接收器端是PRP兼容的，PRP可与PRP兼容和非兼容设备两者一起工作。
[0004]许多工业过程控制和自动化系统供应商制造将PRP作为其网络冗余方案实现的设备。客户需要确保两个PRP网络是独立的，它们之间没有互连。然而，当这些独立网络之间建立了无意的物理连接时，就会出现故障状况。诸如，在两个网络之间交叉连接电缆。此类连接将导致工业控制系统的设备和节点之间的通信发生严重且灾难性的损失，从而导致工厂关闭或安全事故。通信损失主要是由于PRP设计，该设计为独立网络中的每个网络上的分组使用相同的MAC地址。尽管PRP具有包含分组所属网络信息的内置设计，但受管交换设备会从两个不同的端口看到相同的MAC地址并报告MAC漂移误差。这会导致生成树恢复过程被错误地执行。

技术实现思路

[0005]本公开涉及一种用于促进工业过程控制和自动化系统中的并行冗余协议的方法和系统。
[0006]在第一实施方案中，提供了一种数据通信系统，该数据通信系统被配置为通过数据通信系统建立独立网络路径。该数据通信系统至少包括第一网络和第二网络，该第一网络和该第二网络包括通过第一网络连接到第二节点接口并通过第二网络连接到第二节点接口的第一节点接口。该第一网络和该第二网络并行操作。该数据通信系统使用第一网络
地址经由第一网络从第一节点接口向第二节点接口发送数据以及使用第二网络地址经由第二网络从第一节点接口向第二节点接口发送数据，其中第二网络地址不等同于第一网络地址。
[0007]在第二实施方案中，一种方法通过数据通信系统建立独立网络路径，该数据通信系统至少包括第一网络和第二网络。该方法将第一节点接口通过第一网络连接到第二节点接口，并且进一步将第一节点接口通过第二网络连接到第二节点接口。该第一网络和该第二网络并行操作。该方法将第一节点接口配置为使用第一网络地址经由第一网络向第二节点接口发送数据，并且将第一节点接口配置为使用第二网络地址经由第二网络向第二节点接口发送数据，其中第二网络地址不等同于第一网络地址。
[0008]在第三实施方案中，一种包含指令的非暂态计算机可读介质，该指令在被执行时使至少一个处理设备将第一节点接口通过第一网络连接到第二节点接口并且将第一节点接口通过第二网络连接到第二节点接口。该第一网络和该第二网络并行操作。指示第一节点接口使用第一网络地址经由第一网络向第二节点接口发送数据，并且使用第二网络地址经由第二网络向第二节点接口发送数据，其中第二网络地址不等同于第一网络地址。
[0009]从以下附图、描述和权利要求书中，其他技术特征对本领域的技术人员是显而易见的。
附图说明
[0010]为了更完整地理解本公开，现在结合附图参考以下描述，在附图中：
[0011]图1示出了根据本公开的示例性工业过程控制和自动化系统；
[0012]图2示出了根据本公开的由与第二网络节点中的网关通信的第一网络节点中的控制器组成的示例性控制组；
[0013]图3示出了用于通过一对并行网络实现并行冗余协议的示例性模块；
[0014]图4示出了表示由PRP网络表示的节点MAC地址的示例性表；
[0015]图4a示出了示例性简化网络1 PRP数据分组帧；
[0016]图4b示出了示例性简化网络2 PRP数据分组帧；
[0017]图5示出了根据本公开的用于在控制器202与网关204之间传输数据的专用网络的示例性示意图；
[0018]图6示出了根据本公开的表示节点MAC地址的示例性表；
[0019]图6a示出了根据本公开的示例性简化网络1 PRP数据分组帧；
[0020]图6b示出了根据本公开的示例性简化网络2 PRP数据分组帧；
[0021]图7示出了根据本公开的用于在连接网络中实现并行冗余协议方法的方法的框图；并且
[0022]图8示出了根据本公开的在连接网络中实现并行冗余协议方法的图7的另一个框图。
具体实施方式
[0023]这些图(下文所讨论)以及用于描述本专利技术在该专利文献中的原理的各种实施方案仅以例证的方式进行，并且不应理解为以任何方式限制本专利技术的范围。本领域的技术人
员将理解，本专利技术的原理可以在任何类型的适当布置的设备或系统中实现。
[0024]图1示出了根据本公开的示例性工业过程控制和自动化系统100的一部分。如图1所示，系统100包括有利于生产或加工至少一个产品或其他材料的各种部件。例如，系统100可用于促进对一个或多个工业工厂中的部件的控制或监视。每个工厂表示一个或多个加工设施(或其一个或多个部分)，诸如用于生产至少一种产品或其他材料的一个或多个制造设施。一般来说，每个工厂可实现一个或多个工业过程并且可单独地或共同地称为过程系统。过程系统通常表示被配置为以某种方式以不同形式加工一种或多种产品或其他材料或能量的任何系统或部分系统。
[0025]在图1所示的示例中，系统100包括一个或多个传感器102a和一个或多个致动器102b。传感器102a和致动器102b表示过程系统中的可执行多种功能中的任一种功能的部件。例如，传感器102a可测量过程系统中的多种特性，诸如温度、压力或流量。另外，致动器102b可改变过程系统中的多种特性。传感器102a中的每个传感器包括用于测量过程系统中的一个或多个特性的任何合适的结构。致动器102b中的每个致动器包括用于在过程系统中对一个或多个条件进行操作或影响的任何合适的结构。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数据通信系统，所述数据通信系统被配置为通过所述数据通信系统建立独立网络路径，所述数据通信系统至少包括第一网络和第二网络，其中所述通信系统：包括第一节点接口(302)，所述第一节点接口通过所述第一网络连接到第二节点接口(304)；所述第一节点接口(302)通过所述第二网络连接到所述第二节点接口(304)，所述第一网络和所述第二网络并行操作；并且被配置为使用第一网络地址经由所述第一网络从所述第一节点接口(302)向所述第二节点接口发送数据，并且使用第二网络地址经由所述第二网络从所述第一节点接口向所述第二节点接口发送数据，其中所述第二网络地址不等同于所述第一网络地址。2.根据权利要求1所述的数据通信系统，其中：所述第一节点接口(302)连接到第一网络交换机(502)，所述第一网络交换机通过所述第一网络连接到所述第二节点接口；所述第一节点接口(302)连接到第二网络交换机(504)，所述第二网络交换机通过所述第二网络连接到所述第二节点接口；其中所述第一网络交换机(502)和所述第二网络交换机(504)互连，并且所述第一网络地址和所述第二网络地址使用所述第一网络交换机和所述第二网络交换机与所述第一节点接口和所述第二节点接口通信和共享。3.根据权利要求2所述的数据通信系统，其中所述第一模式接口(302)和所述第二节点接口(305)使用伙伴地址表(600)决定所述第一网络地址或所述第二网络地址中的哪一个将用于经由所述第一网络和所述第二网络发送数据，所述伙伴地址表包括所述第一节点接口和所述第二节点接口的所述第一网络地址和所述第二网络地址。4.根据权利要求3所述的数据通信系统，其中：所述第一节点接口(302)被布置为将数据封装到分组帧中并选择所述第二接口(304)的所述网络地址并将所述网络地址附加到所述数据帧，以用于将所述数据帧沿着所述第一网络传输到所述第二节点接口；并且所述第一节点接口(302)被布置为将所述分组帧复制到另选的分组帧中并选择所述第二接口的所述第二网络地址并将所述第二网络地址附加到所述另选的分组帧，以用于将所述第二数据帧沿着所述第二网络传输到所述第二节点接口。5.根据权利要求4所述的数据通信系统，其中所述第二节点接口(304)被布置为将所述数据封装到分组帧中并选择所述第一节点接口(302)的所述网络地址并将所述网络地址附加到所述数据帧，以用于将所述数据帧沿着所述第一网络传输到所述第一节点接口；并且所述第二节点接口(304)被布置为将所述分组帧复制到另选的分组帧中并选择所述第二接口的所述第二网络地址并将所述第二网络地址附加到所述另选的分组帧，以用于将所述第二数据帧沿着所述第二网络传输到所述第一节点接口(302)。6.一种通过数据通信系统建立独立网络路径的方法，所述数据通信系统至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈沙尔，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：