本發(fā)明涉及用于在工業(yè)自動化系統(tǒng)中提供名稱服務(wù)的方法和通信設(shè)備。

背景技術(shù)：

工業(yè)自動化系統(tǒng)通常包括許多經(jīng)由工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)相互聯(lián)網(wǎng)的自動化設(shè)備，并且在生產(chǎn)或流程自動化的框架內(nèi)用于控制或調(diào)節(jié)設(shè)備、機器或設(shè)備。因為在通過工業(yè)自動化系統(tǒng)自動化的技術(shù)系統(tǒng)中有時間關(guān)鍵的框架條件，所以在工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)中為了自動化設(shè)備之間的通信主要使用實時通信協(xié)議，如PROFINET、PROFIBUS或者實時以太網(wǎng)。

工業(yè)自動化系統(tǒng)或自動化設(shè)備的計算機單元之間的通信連接的中斷可能導(dǎo)致意外地或者不必要地重復(fù)傳輸服務(wù)請求。這引起工業(yè)自動化系統(tǒng)的通信連接的額外的滿載，這可能導(dǎo)致其他的系統(tǒng)故障或錯誤。工業(yè)自動化系統(tǒng)中的一個特別的問題經(jīng)常由于包含比較多、卻比較短的報文的文本流量造成，由此使得以上問題更加嚴(yán)重。

由于用于通常極其不同的應(yīng)用場合，所以在基于以太網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)中例如可能產(chǎn)生以下問題，包含大量的有用消息內(nèi)容的數(shù)據(jù)幀的傳輸與包含實時請求的短的數(shù)據(jù)幀的傳輸競爭網(wǎng)絡(luò)資源。這可能導(dǎo)致包含實時請求的數(shù)據(jù)幀的傳輸延遲，或者甚至導(dǎo)致一些這種數(shù)據(jù)幀的丟失。

在WO 2007/144364 A1中描述了一種用于自動化設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的方法，這個設(shè)備包括至少一個包含子網(wǎng)絡(luò)的單元。該子網(wǎng)絡(luò)通過路由器連接在自動化設(shè)備的另一個子網(wǎng)絡(luò)上。為了讓自動化設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，提供了一個在兩個子網(wǎng)絡(luò)延伸的多播組。通過這個多播組偵測組件的通信網(wǎng)絡(luò)接口的通信網(wǎng)絡(luò)地址。在這里，多播組的組件事先經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)地址加入，并且通信網(wǎng)絡(luò)接口事先已經(jīng)連接在了子網(wǎng)絡(luò)上。通過通信網(wǎng)絡(luò)地址為組件的通信網(wǎng)絡(luò)接口分派一個名稱。在后續(xù)的步驟中，得出組件的通信網(wǎng)絡(luò)接口的另一個通信網(wǎng)絡(luò)地址，它具有名稱的數(shù)字代表形式的至少一部分。

由US 8 194 661 B2中公知一種用于在分區(qū)的通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)自動配置通信設(shè)備的方法，其中，通過監(jiān)控單元檢驗，所接收到的IPv6數(shù)據(jù)包是否包括路由公告(Router Advertisement)或者一個路由請求(Router Solicitation)。在路由請求的情況下，將數(shù)據(jù)包的MAC發(fā)送地址通過監(jiān)控單元從IPv6數(shù)據(jù)包中移除。此外，通過監(jiān)控單元將外部的MAC地址插入到IPv6數(shù)據(jù)包中，從而將該數(shù)據(jù)包作為多播報文轉(zhuǎn)達(dá)給路由器。在路由公告的情況下，監(jiān)控單元將MAC路由器地址從IPv6數(shù)據(jù)包中去除，并且替代于此地將內(nèi)部的MAC地址插入到IPv6數(shù)據(jù)包中，以便將該數(shù)據(jù)包作為單播報文轉(zhuǎn)達(dá)到待配置的通信設(shè)備處。

申請?zhí)枮?4166194.2的較早的歐洲專利申請涉及一種用于在工業(yè)自動化系統(tǒng)內(nèi)配置通信設(shè)備的方法，其中，通信設(shè)備的配置單元將具有配置請求的數(shù)據(jù)電報傳輸給配置服務(wù)器。配置服務(wù)器根據(jù)配置請求為通信設(shè)備分配至少一個第一拓?fù)涞脑O(shè)備名稱組成部分，其對應(yīng)于配置服務(wù)器的空間布置或分級布置。通過每個進行轉(zhuǎn)達(dá)的分配單元補充了另一個拓?fù)涞脑O(shè)備名稱組成部分，其對應(yīng)于相應(yīng)的進行轉(zhuǎn)達(dá)的分配單元的空間布置或分級布置。通信設(shè)備的配置單元從拓?fù)涞脑O(shè)備名稱組成部分及其設(shè)備名稱的在其子網(wǎng)絡(luò)中唯一的名稱組成部分構(gòu)成。

在申請?zhí)枮镋P 14166376.5的較早的歐洲專利申請中描述了一種用于在工業(yè)通信系統(tǒng)內(nèi)提供名稱服務(wù)的方法，其中，IPv6前綴通過路由器借助 具有路由公告的報文在相應(yīng)的下一級的子網(wǎng)絡(luò)中傳播。在這里，路由公告包括相應(yīng)的路由器的拓?fù)浜?或分級的名稱組成部分，其對應(yīng)于相應(yīng)的路由器的空間布置或分級布置。

具有來自上一級子網(wǎng)絡(luò)的名稱消息的路由公告通過配屬于下一級子網(wǎng)絡(luò)的路由器接收，并且被補充一個對應(yīng)于相應(yīng)路由器的、拓?fù)浜?或分級的名稱組成部分，并且在相應(yīng)的下一級子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳播。通信發(fā)送設(shè)備從拓?fù)浜?或分級的名稱組成部分和在其相應(yīng)的子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)唯一的名稱組成部分自動地生成它們的設(shè)備名稱。

由申請?zhí)枮镋P 15162021.8的較早的歐洲專利申請中公知，工業(yè)自動化系統(tǒng)的名稱服務(wù)服務(wù)器為了提供名稱服務(wù)而發(fā)送具有路由公告的報文，報文包含有關(guān)名稱服務(wù)服務(wù)器的IPv6地址的信息。通信發(fā)送設(shè)備從借助路由公告在其相應(yīng)的子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳播的IPv6前綴中自動地生成它們的IPv6地址。此外，通信發(fā)送設(shè)備還從拓?fù)浜?或分級的名稱組成部分和在它們的相應(yīng)子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)唯一的名稱組成部分自動地生成它們的設(shè)備名稱。通信設(shè)備分別包括一個用于動態(tài)DNS(域名系統(tǒng))的名稱服務(wù)客戶端，借助該名稱服務(wù)客戶端根據(jù)名稱服務(wù)服務(wù)器的IPv6地址請求在名稱服務(wù)服務(wù)器中存儲IPv6地址和相應(yīng)的通信設(shè)備的被分配的設(shè)備名稱。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的基本目的在于，實現(xiàn)一種用于在工業(yè)通信系統(tǒng)內(nèi)提供名稱服務(wù)的方法，這種方法使得不僅能夠簡單地集成現(xiàn)有的設(shè)備名稱而且還能夠?qū)崿F(xiàn)分散的自動的設(shè)備配置，并且提供了一種合適的通信設(shè)備。

根據(jù)用于在工業(yè)自動化系統(tǒng)內(nèi)提供名稱服務(wù)的根據(jù)本發(fā)明的方法，工業(yè)自動化系統(tǒng)的通信設(shè)備分別借助名稱服務(wù)組件檢驗，是否已經(jīng)為相應(yīng)的通信設(shè)備分配了具有拓?fù)浜?或分級的名稱組成部分的設(shè)備名稱，其基本上完整地描述了相應(yīng)的通信設(shè)備的空間布置或分級布置。在檢驗結(jié)果是肯定 時，通信設(shè)備分別將分配給它們的設(shè)備名稱用作完整的設(shè)備名稱。相反地，在檢驗結(jié)果是否定時，通信設(shè)備分別從借助具有路由公告的報文傳播的拓?fù)浜?或分級的名稱組成部分以及在它們的相應(yīng)的子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)唯一(eindeutig)的名稱組成部分自動地生成它們的完整的設(shè)備名稱。設(shè)備名稱例如可以是PROFINET設(shè)備名稱。

根據(jù)本發(fā)明，通信設(shè)備分別借助一個用于動態(tài)DNS的名稱服務(wù)客戶端請求在名稱服務(wù)服務(wù)器中存儲它們的通信網(wǎng)絡(luò)地址以及分配給它們的、完整的設(shè)備名稱。替代地或者附加地，通信設(shè)備分別借助一個用于多播DNS的名稱服務(wù)組件根據(jù)多播DNS協(xié)議在它們的相應(yīng)子網(wǎng)絡(luò)中傳播有關(guān)它們的通信網(wǎng)絡(luò)地址以及分配給它們的完整設(shè)備名稱的信息。根據(jù)本發(fā)明的方法以這種方式實現(xiàn)了，也能夠自動地分散地形成并且集中地注冊用于自動化設(shè)備的域名。尤其是，工業(yè)自動化系統(tǒng)的運營商不用大量投資對于名稱及地址管理或特殊的項目化工具的耗費。此外，利用根據(jù)本發(fā)明的方法能夠簡單地完成在工業(yè)自動化系統(tǒng)中的拓?fù)涓淖儯⑶也恍枰鲥e率高的手動的名稱及地址調(diào)適。

根據(jù)本發(fā)明的一種有利的設(shè)計方案，在檢驗結(jié)果是肯定時，分別具有路由功能并且集成到自動化設(shè)備中的通信設(shè)備分別在它們的相應(yīng)的下一級子網(wǎng)絡(luò)中、借助路由公告?zhèn)鞑ビ伤鼈兊脑O(shè)備名稱所包括的完整的拓?fù)浜?或分級的名稱組成部分作為名稱信息。優(yōu)選地，在得到否定的檢驗結(jié)果時，分別具有路由器功能并且集成到自動化設(shè)備中的通信設(shè)備分別接收來自上一級子網(wǎng)絡(luò)的、包含名稱信息的路由公告，為其補充拓?fù)浜?或分級的名稱組成部分，該名稱組成部分對應(yīng)于它們相應(yīng)的空間或分級布置，并且在它們的相應(yīng)的下一級子網(wǎng)絡(luò)中借助路由公告?zhèn)鞑ニa充的名稱信息。

根據(jù)本發(fā)明的另一種設(shè)計方案，分別具有路由器功能并且不具有自動化功能的通信設(shè)備分別從上一級的子網(wǎng)絡(luò)中接收具有名稱信息的路由公告，并且在它們的相應(yīng)的下一級子網(wǎng)絡(luò)中借助路由公告?zhèn)鞑ミ@些路由公告。此外，分配給名稱分級起點或網(wǎng)絡(luò)根節(jié)點的通信設(shè)備將分配給它的設(shè)備名 稱有利地用作完整的設(shè)備名稱。以這種方式能夠?qū)⒊跏嫉拿Q背景簡單并且可靠地饋入到分級的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲小?/p>

根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的設(shè)計方案，通信設(shè)備的通信網(wǎng)絡(luò)地址是IPv6地址。在這里，通信設(shè)備以有利的方式從借助路由公告在它們相應(yīng)的子網(wǎng)絡(luò)中傳播的IPv6前綴自動地生成它們的IPv6地址。具有路由公告的報文優(yōu)選地根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)控制報文協(xié)議第六版來傳輸。以這種方式能夠確保對通信設(shè)備的可靠的名稱及地址自動配置。

額外地，通信設(shè)備可以分別借助它們的用于動態(tài)DNS的名稱服務(wù)客戶端也請求在名稱服務(wù)服務(wù)器中存儲所分配的別名。替代地或者附加地，通信設(shè)備分別借助它們的用于多播DNS的名稱服務(wù)組件附加地在它們相應(yīng)的子網(wǎng)絡(luò)中根據(jù)多播DNS協(xié)議傳播有關(guān)它們被分配的別名的信息。

根據(jù)本發(fā)明的通信設(shè)備被構(gòu)造和設(shè)置用于執(zhí)行按照前述實施方式的方法，并且其包括名稱服務(wù)組件，該名稱服務(wù)組件用于檢驗是否為相應(yīng)的通信設(shè)備分配了一個具有拓?fù)浜?或分級的名稱組成部分的設(shè)備名稱，該名稱組成部分基本上完整地描述了相應(yīng)的通信設(shè)備的空間布置或分級布置。在這里，通信設(shè)備被構(gòu)造并且被設(shè)置用于：在檢驗結(jié)果是肯定時，通信設(shè)備將分配給它們的設(shè)備名稱用作完整的設(shè)備名稱；并且在檢驗結(jié)果是否定時，通信設(shè)備從拓?fù)涞幕蛘叻旨壍拿Q組成部分以及在它們相應(yīng)的子網(wǎng)絡(luò)中唯一的名稱組成部分自動地生成它完整的設(shè)備名稱。

此外，根據(jù)本發(fā)明的通信設(shè)備包括用于動態(tài)DNS的名稱服務(wù)客戶端，其用于請求在名稱服務(wù)服務(wù)器中存儲通信設(shè)備的通信網(wǎng)絡(luò)地址以及存儲完整的設(shè)備名稱，和/或用于多播DNS的名稱服務(wù)組件，其用于根據(jù)多播DNS協(xié)議在子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳播關(guān)于通信網(wǎng)絡(luò)地址以及完整的設(shè)備名稱的信息。

按照根據(jù)本發(fā)明的通信設(shè)備的一種有利的設(shè)計方案，通信設(shè)備可以包括路由功能。此外，通信設(shè)備根據(jù)另一種設(shè)計方案還可以集成到自動化設(shè)備中或者分配給設(shè)備分級的起點。

附圖說明

下面用實施例借助附圖更詳盡地闡述本發(fā)明。圖中示出：

圖1是一個工業(yè)自動化系統(tǒng)的示意圖，具有一個DNS服務(wù)器、多個子網(wǎng)絡(luò)和待配置的自動化設(shè)備，

圖2是在DNS服務(wù)器、IPv6路由器和待配置的自動化設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)交換的示意圖，

圖3是沒有路由功能的自動化設(shè)備的名稱服務(wù)模塊的示意圖，

圖4是具有路由功能的自動化設(shè)備的名稱服務(wù)模塊的示意圖。

具體實施方式

在圖1中示意性示出的工業(yè)自動化系統(tǒng)包括沒有路由功能的DNS服務(wù)器101(域名系統(tǒng))、分配給一個域基的路由器102、具有所分配的路由器103或具有路由功能的自動化設(shè)備104的多個子網(wǎng)絡(luò)201-204、以及沒有路由功能的多個模塊化的自動化設(shè)備105。自動化設(shè)備105例如是復(fù)雜的機器106的存儲器可編程的控制系統(tǒng)，并且分別包含一個名稱服務(wù)模塊130和一個具有集成的通信單元的自動化模塊140。復(fù)雜的機器106也可以包括具有集成的路由模塊110和功能單元120的自動化設(shè)備設(shè)備104，用于在機器內(nèi)部的子網(wǎng)絡(luò)203、204中傳播路由公告(路由公告后臺程序)。

自動化模塊140還額外地分別包括至少一個中央單元和輸入/輸入單元。輸入/輸出單元用于在相應(yīng)的自動化設(shè)備104、105和由自動化設(shè)備104、 105控制的機器或裝置之間交換控制-及測量參量。自動化模塊140的中央單元尤其是設(shè)置用于從獲取的測量參量中得出合適的控制參量。自動化設(shè)備104、105的以上組件在本實施例中是通過背板總線系統(tǒng)相互連接的。

根據(jù)圖2，DNS服務(wù)器101發(fā)送具有路由公告的報文301，這些路由器公告包括有關(guān)DNS服務(wù)器101的IPv6地址的信息。為此，DNS服務(wù)器101具有用于生成并傳輸具有路由公告的報文301的發(fā)送單元111，這些路由器公告包含DNS服務(wù)器301的IPv6地址。

在本實施例中，所有的路由器102、103除了路由模塊110之外還包括一個路由公告后臺程序(Router Advertisement Daemon)120和一個名稱服務(wù)模塊130′。借助路由公告后臺程序120，路由器102、103或具有路由功能的自動化設(shè)備104在相應(yīng)的下一級子網(wǎng)絡(luò)201-204中傳播IPv6前綴。在這里，IPv6前綴是具有路由公告的報文的組成部分，其按照互聯(lián)網(wǎng)控制報文協(xié)議第六版?zhèn)鬏?。路由公告包括相?yīng)路由器的拓?fù)浜?或分級的名稱組成部分，其中，拓?fù)浜?或分級的名稱組成部分是相應(yīng)路由器的空間或分級布置。

根據(jù)圖2，對應(yīng)域基的路由器102從DNS服務(wù)器101接收具有路由公告的報文301，其含DNS服務(wù)器301的IPv6地址，并且為其自身的路由公告采用這個信息。在這里，路由器102在本實施例中向其具有路由公告的報文301添加名稱組成部分“site3.company.com”，作為分級的名稱背景(Namenkontext)RA_HIER_CTXT。通過每個下一級的路由器103或每個具有路由功能的自動化設(shè)備104，添加另一個拓?fù)浜?或分級的名稱組成部分，其對應(yīng)于相應(yīng)路由器103或自動化設(shè)備104的空間布置或分級布置。相應(yīng)的空間信息或分級信息在本實施例中是“cell2”和“rob8”，其在這里被添加給已經(jīng)存在的分級名稱背景RA_HIER_CTXT。例如“site3.company.com”通過添加“cell2”或“rob8”形成完整的“cell2.site3.company.com”或“rob8.cell2.site3.company.com”。

來自上一級子網(wǎng)絡(luò)的、具有名稱信息的路由公告，借助相應(yīng)的名稱服務(wù)模塊130′通過分配給下一級的子網(wǎng)絡(luò)的路由器102或自動化設(shè)備103接收，并且添加一個對應(yīng)于相應(yīng)的路由器102或自動化設(shè)備103的拓?fù)浜?或分級的名稱組成部分。借助相應(yīng)的路由公告后臺程序120，使得具有所補充的名稱信息的路由公告在相應(yīng)的下一級子網(wǎng)絡(luò)中傳播。

自動化設(shè)備104、105分別借助其名稱服務(wù)模塊130、130′從所接收的拓?fù)浜?或分級的名稱組成部分和在其相應(yīng)的子網(wǎng)絡(luò)中的唯一的名稱組成部分自動地生成它們的設(shè)備名稱。為此，自動化設(shè)備104、105評估路由公告的分級的名稱背景RA_HIER_CTXT。此外，自動化設(shè)備104、105還從借助路由公告在其相應(yīng)的子網(wǎng)絡(luò)中傳播的IPv6前綴中自動地生成它們的IPv6地址。根據(jù)圖3或圖4，自動化設(shè)備104、105的名稱服務(wù)模塊130、130′分別針對每個IP接口包括一個用于動態(tài)DNS的名稱服務(wù)客戶端136，借助該名稱服務(wù)客戶端根據(jù)名稱服務(wù)服務(wù)器的IPv6地址，請求在名稱服務(wù)服務(wù)器內(nèi)存儲相應(yīng)的通信設(shè)備的IPv6地址和被分配的設(shè)備名稱。為此，自動化設(shè)備104、105分別自動地將具有注冊請求(Registrierungsanforderung)的報文303傳輸?shù)紻NS服務(wù)器101上，通過該注冊請求觸發(fā)在名稱服務(wù)服務(wù)器101中存儲自動化設(shè)備的設(shè)備名稱與地址的對應(yīng)關(guān)系。

此外根據(jù)圖3或圖4，路由器102、103和自動化設(shè)備104、105的名稱服務(wù)模塊130、130′包括一個域名自動完整器131作為名稱服務(wù)組件。域名自動完整器131分別用于檢驗，是否為相應(yīng)的路由器或自動化設(shè)備分配了一個具有拓?fù)浜?或分級的名稱組成部分的設(shè)備名稱，名稱組成部分基本上完整地描述了各個路由器或自動化設(shè)備的空間布置或分級布置。為了這種檢驗，域名自動完整器131在本實施例中訪問存儲單元132-134，在存儲單元中分別存儲了PROFINET設(shè)備名稱(站的PROFINET名稱)、別名(Aliasnamen)和分級的名稱背景。

在得到肯定的檢驗結(jié)果時，路由器或自動化設(shè)備分別將分配給它們的設(shè)備名稱當(dāng)做完整的設(shè)備名稱。否則在得到否定的檢驗結(jié)果時，路由器或自動化設(shè)備從借助具有路由公告的報文傳播的拓?fù)浜?或分級的名稱組成部分、以及在它們的相應(yīng)的子網(wǎng)絡(luò)中的唯一的名稱組成部分自動地生成它們完整的設(shè)備名稱。

借助它們的名稱服務(wù)客戶端136，路由器或自動化設(shè)備請求在DNS服務(wù)器中存儲它們的通信網(wǎng)絡(luò)地址以及分配給它們的完整的設(shè)備名稱和別名。為此，相應(yīng)的域名自動完整器131訪問存儲單元135，在存儲單元中存儲了用于域名自動完整器的所分配的IP接口的IPv6地址。額外地，名稱服務(wù)模塊130、130′針對每個IP接口分別包括一個用于多播DNS的名稱服務(wù)組件137，名稱服務(wù)模塊借助名稱服務(wù)組件根據(jù)多播DNS協(xié)議在它們的相應(yīng)的子網(wǎng)絡(luò)中傳播有關(guān)通信網(wǎng)絡(luò)地址以及所分配的完整的設(shè)備名稱的信息。

如果一個路由器或自動化設(shè)備具有多個IP接口，并且在這些IP接口之間實現(xiàn)IP路由，那么相應(yīng)的名稱服務(wù)模塊130′根據(jù)圖4分別包括一個用于上一級網(wǎng)絡(luò)層(IP_UP)的域名自動完整器131，和一個用于下一級的網(wǎng)絡(luò)層(IP_DOWN)的域名自動完整器131。以這種方式，相應(yīng)的名稱服務(wù)模塊130′可以從上一級的網(wǎng)絡(luò)層接收到分級的名稱背景，將其擴展并且傳輸給下一級的網(wǎng)絡(luò)層。

與之相應(yīng)地，在得到肯定的檢驗結(jié)果時，分別具有路由和自動化功能的路由器或自動化設(shè)備借助路由公告在它們的相應(yīng)的下一級子網(wǎng)絡(luò)中傳播由它們的設(shè)備名稱包括的、完整的拓?fù)浜?或分級的名稱組成部分作為名稱信息。相反地，在得到否定的檢驗結(jié)果時，分別具有路由和自動化功能的路由器或自動化設(shè)備從上一級的子網(wǎng)絡(luò)中接收具有名稱信息的路由公告，為其補充一個拓?fù)浜?或分級的名稱組成部分，該名稱組成部分對應(yīng)于它們的相應(yīng)的空間布置或分級布置，并且借助路由公告在它們的相應(yīng)的下一級子網(wǎng)絡(luò)中傳播已補充的名稱信息。

不具有自動化功能的路由器從上一級子網(wǎng)絡(luò)中接收具有名稱信息的路由公告，并且將其借助路由公告在路由器的相應(yīng)的下一級子網(wǎng)絡(luò)中不改變地傳播。此外，分配給名稱分級起點的或布置在名稱分級起點處的路由器總是將分配給其的設(shè)備名稱用作完整的設(shè)備名稱。在本實施例中就是路由器102，它分配有域基“site3.company.com”。這個路由器的名稱服務(wù)模塊可以類似于圖3中所示的那樣構(gòu)造，因為沒有采用分級的名稱背景，而是將該名稱背景預(yù)設(shè)給下一級的網(wǎng)絡(luò)層。