【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及具有实时要求的基于app的工业控制系统的领域。更特别地，本专利技术涉及工业控制设备、工业控制系统、其操作方法、以及计算机程序产品。
技术介绍
1、在具有实时要求的工业控制系统中，安装在多个互连的工业控制设备上的多个控制应用周期性地执行与连接到相应工业控制设备的相应技术设备的输入和输出操作。此外，控制应用通过根据例如通用数据报协议udp交换网络分组来彼此通信。在本文中，发送器-接收器关系有利地对于控制应用是透明的。也就是说，控制应用可能不会意识到它们的通信伙伴是谁，它们有多少，以及它们的互联网协议地址是什么。控制应用将具有预定义标识符的udp分组传输到伪地址(dummy address)或诸如此类，并且代理负责网络地址转换、多播以及诸如此类，以便基于udp网络分组中的预定义标识符并且根据工业控制系统的配置计划将udp网络分组路由到一个或多个期望的接收方控制应用。
2、在工业控制系统的重新配置期间，当技术设备被投入服务和退出服务时，这些改变通过控制应用的对应重新配置来反映。也就是说，代理引起网络分组的路由所根据的工业控制系统的配置计划被改变。在本文中，出现了如下问题：即，当改变的配置计划正在实现时，网络分组可能正在进行。因此，不清楚正在进行的网络分组是将根据重新配置之前的旧规则还是根据重新配置之后的改变的规则被路由。然而，在工业控制系统中，在重新配置的情况下需要时间确定性行为。
3、在本文中，时间确定性行为在一方面意味着在给定周期期间传输的网络分组应当在明确定义的周期中可靠地到达接收方，该周期可
4、在实时工业控制系统中实现时间确定性行为的常规方法是将周期细分成更小的时间周期，从而预留用于通信的时间切片、用于重新配置的时间切片、以及用于处理的时间切片。然而，这导致过度配置，周期变长，并且浪费宝贵的cpu时间。
5、wo2022/053335公开了使用使能实现串行化的基于发布/订阅主题的通信的消息总线，以实现被投入和退出服务的控制app之间的切换的精确定时。
6、在说明书的末尾处的文献列表中记载了另外的
技术介绍
。
技术实现思路
1、因此，本专利技术的一个目的是提供用于以高效的方式在工业控制系统中实现时间确定性行为的装置。
2、根据第一方面，提议了一种用于包括多个工业控制设备的工业控制系统的工业控制设备。所提议的工业控制设备被配置成以恒定的周期执行多个控制应用，并且包括：多个容器，每个容器对控制应用中的相应一个进行容器化(containerize)；多个网络接口，包括工业控制设备的物理网络接口和相应容器的多个虚拟网络接口；多个排队规程(queuingdiscipline)，每个排队规程与网络接口中的至少一个相关联，并且被配置成管理队列中经由相应网络接口传入(incoming)或传出(outgoing)的网络分组，并且在所述队列中阻止(hold back)具有不旧于由相应排队规程维护的屏障时间戳的时间戳的网络分组；实时容器代理，其被配置成在每个周期中执行维护处理，并且仅在已经完成维护处理之后才在所述周期的剩余部分内引起控制应用中的每个的执行，其中维护处理包括：代表控制应用，利用连接到工业控制设备的技术设备来执行输出处理和输入处理，并且向排队规程中的每个传输移动命令，所述移动命令指示相应排队规程推进(advance)其屏障时间戳，其中所述移动命令包括指示逻辑执行时间的时间戳，所述逻辑执行时间是相应周期的开始时间，并且相应排队规程被配置成响应于接收到移动命令，基于被包括在移动命令中的时间戳所指示的逻辑执行时间来调整其屏障时间戳。
3、利用所提议的工业控制设备，对于网络分组交换和对于重新配置两者，可以在工业控制网络中实现时间确定性行为，同时最大化每个工业控制设备上每个周期中可用的处理时间的使用。因此，可以以高效的方式实现时间确定性行为。
4、更特别地，实时容器和控制应用的维护处理可以以单线程方式连续地执行，从而促进时间确定性行为。也就是说，在控制应用静止(被中断和/或不被执行)时，执行利用技术设备的输入/输出操作。此外，当控制应用静止时，可以由实时容器代理执行重新配置作为维护处理的一部分。另一方面，一旦维护处理完成，控制应用的执行就可以开始，由此有利地不需要用于维护处理和用于控制应用执行的固定时间切片，因此有利地避免了过度配置。然而，排队规程以及工业控制设备的操作系统及其组件(诸如网络堆栈)特别地允许与实时容器代理和容器化的控制app并行地操作。因此，网络分组可以在后台中传播，而不需要针对网络分组传播预留时间切片，并且甚至不受周期所限制。另一方面，排队规程阻止具有等于屏障时间戳或比屏障时间戳更加新的时间戳的网络分组。屏障时间戳由实时容器代理每个周期移动一次。因此，工业控制设备内和/或跨物理网络的网络分组的非确定性传播时间大部分被拉平，并且网络分组可以在每个周期中被确定性地成批递送。
5、然而，专利技术人已经标识了这样的情况，其中尽管有这些措施，但是由控制应用之一传输的网络分组在一个周期中或在另一个周期中(诸如在下一个或在再下一个(secondnext)周期中，或者诸如在同一个周期中或在下一个周期中)被递送到另一个控制应用，这取决于非确定性环境。
6、更具体地，当排队规程响应于移动命令而仅仅将其屏障时间戳移动到当前时间时，相同工业控制设备中或不同工业控制设备中的不同排队规程可能建立不同的屏障时间戳，并且竞争状况可能出现。此外，因为取决于网络堆栈或诸如此类的内部定时，在给定周期内，在移动命令在其处被接收到的时间之前或之后，传入的网络分组可能被释放，所以进一步的竞争状况可能出现。
7、因此，根据所提议的工业控制设备，移动命令包括指示相应周期的开始时间的时间戳，该开始时间在下文中将被命名为“逻辑执行时间”。这有利地允许多个排队规程将它们的屏障时间戳调整到相同的屏障时间戳。此外，使用逻辑执行时间，可以有利地在周期的边界处、即在周期的开始处或在周期的结束处调整屏障时间戳，使得在任何给定的周期期间，任何传入的网络分组将始终总是在屏障时间戳之后或总是在屏障时间戳之前被接收到。
8、因此，可以有利地改进工业控制设备的时间确定性行为。
9、特别地，工业控制设备可以是计算设备，诸如工业个人计算机或嵌入式设备，该计算设备被配置成执行具有网络堆栈的操作系统，诸如定制版本的linux操作系统。网络堆栈可以被配置成在工业控制设备的虚拟网络接口和物理网络接口之间转发网络分组。
10、网络分组可以是任何合适种类的网络分组。特别本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于包括多个工业控制设备(100，200)的工业控制系统(1)的工业控制设备(100)，所述工业控制设备(100)被配置成以恒定的周期执行多个控制应用(113，123)，并且包括：
2.根据权利要求1所述的工业控制设备，
3.根据权利要求1或2所述的工业控制设备，
4.根据权利要求1至3中的一项所述的工业控制设备，
5.根据权利要求1至4中的一项所述的工业控制设备，
6.根据权利要求5所述的工业控制设备，
7.根据权利要求5或6中的任一项所述的工业控制设备，
8.根据权利要求1至7中的一项所述的工业控制设备，
9.根据权利要求8所述的工业控制设备，
10.根据权利要求8或9所述的工业控制设备，
11.根据权利要求8至10中的一项所述的工业控制设备，
12.根据权利要求8至11中的一项所述的工业控制设备，
13.一种工业控制系统(1)，包括根据前述权利要求中的一项所述的多个工业控制设备(100，200)，其物理网络接口(101，20
14.一种操作工业控制系统(1)的方法，所述工业控制系统(1)包括多个工业控制设备(100，200)，每个工业控制设备被配置成以恒定的周期执行多个控制应用(113，123，213，223)，每个工业控制设备(100，200)包括：
15.一种包括指令的计算机程序产品，所述指令当在具有用于包括多个工业控制设备(100，200)的工业控制系统(1)的物理网络接口(101)的工业控制设备(100)上运行时，使得所述工业设备(100)：
...【技术特征摘要】
1.一种用于包括多个工业控制设备(100，200)的工业控制系统(1)的工业控制设备(100)，所述工业控制设备(100)被配置成以恒定的周期执行多个控制应用(113，123)，并且包括：
2.根据权利要求1所述的工业控制设备，
3.根据权利要求1或2所述的工业控制设备，
4.根据权利要求1至3中的一项所述的工业控制设备，
5.根据权利要求1至4中的一项所述的工业控制设备，
6.根据权利要求5所述的工业控制设备，
7.根据权利要求5或6中的任一项所述的工业控制设备，
8.根据权利要求1至7中的一项所述的工业控制设备，
9.根据权利要求8所述的工业控制设备，
10.根据权利要求8或9所述的工业控制设备，
11.根据权...
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