[发明专利]用于运行工业自动化系统的包括多个通信设备的通信网络的方法和控制单元

说明书

为了运行工业自动化系统的包括多个通信设备的通信网络，多个控制单元分别控制多个相关联的控制设备的功能。对于每个控制单元在能预设的资源使用持续时间期间使相关联的通信设备的能预设的系统资源份额可用。控制单元同步地在出现预设的同步事件时检测通信设备的状态参量，并且将状态参量相互调准。此外，控制单元对于至少一个过去的资源使用持续时间测定：取决于对于路径测定可用的测定时间，对于要测定的通信路径得到何种品质标准变化，并且根据品质标准变化测定用于同步事件的第一校正值。在将状态参量相互调准时，控制单元根据不一致的状态参量测定用于同步事件的第二校正值。

背景技术

工业自动化系统用于监视、控制和调节技术过程，尤其是在加工自动化、过程自动化和建筑自动化领域中的技术过程，并且实现控制装置、传感器、机器和工业设施的运行，该运行应尽可能自主地且与人类干预无关地进行。由于信息技术对于自动化系统的意义持续增加，用于可靠地提供分布在自动化系统之上的功能的方法对于提供监视、控制和调节功能愈发重要，其中自动化系统包括大量联网的控制或计算单元。

在工业自动化系统的计算单元或自动化设备之间的通信连接的中断能够导致不期望或不必要地重复传输服务要求。这引起工业自动化系统的通信连接的附加负担，附加负担能够导致另外的系统干扰或错误。此外，未传输的或未完整传输的消息例如能够阻碍工业自动化系统过渡或保留在安全的运行状态下。这最后能够导致整个生产设施的失效和高成本的生产停滞。在工业自动化系统中，由具有相对大量的、但是相对短的消息的报告通信定期地导致特别的难题，由此加强了上述问题。

软件定义网络的目的是通过如下方式实现通信网络功能的虚拟化：通信设备、如路由器或交换机在功能上划分成与控制平面和数据平面相关联的部件。数据平面包括用于指向端口地转发数据包或数据帧的功能或部件。相反，控制平面包括用于控制转发或控制数据平面的部件的管理功能。借助OpenFlow例如限定用于软件执行的控制平面的标准。将硬件抽象为虚拟服务能够实现放弃手动地配置硬件，这特别是通过实现网络通信的可编程的中央控制的方式来实现。

从US 2013/268686A1中已知用于发送连接结构的要求的方法，其中OpenFlow交换机将具有参数要求的消息发送给配置服务器，以便由OpenFlow控制器获得连接参数。根据具有参数化要求的消息，OpenFlow交换机从配置服务器接收IP地址和OpenFlow连接参数组，其中OpenFlow连接参数组至少包括第一OpenFlow控制器的连接参数。OpenFlow交换机根据IP地址和第一OpenFlow控制器的OpenFlow连接参数组将具有连接结构要求的消息发送给第一OpenFlow控制器。以该方式，能够实现在OpenFlow交换机与OpenFlow控制器之间的自动的连接结构。

在WO 2014/108178A1中描述一种用于借助于中央控制单元将引导结束交换机与通信网络连接的方法，其中通信网络包括多个交换机，这些交换机被中央控制单元控制。为了控制交换机，中央控制单元将具有用于交换机的控制信息的数据包经由与具有有效数据的数据包相同的通信路径传输。交换机分别包括传输管道，在传输管道中存储用于数据包的转发规则，并且其经由本地的交换机端口访问。用于具有控制信息的数据包的通信路径通过如下方式设计：通过中央控制单元将预设的转发规则存储在交换机的传输管道中。交换机中的至少一个具有所选择的端口，经由该端口将引导结束交换机与通信网络连接。为了将转发规则通过中央控制单元存储在引导结束交换机中，使用临时的通信路径，该通信路径包括在所选择的端口与中央控制单元之间的通信路径以及在所选择的端口与引导结束交换机的本地端口之间的通信路径。该临时的通信路径实现对引导结束交换机的传输管道进行访问。

WO2015/096761A1描述用于软件定义网络(SDN)的数据通信导向的动态的区形成，其中网络部件从多个SDN控制器中的一个SDN控制器接收控制信息。网络部件测定可用的通信规划区，并为每个所测定的通信规划区选择一个本地的区控制器。根据控制信息和一个区形成格式选择主-区控制器，其中主-区控制器和本地的区控制器从SDN控制器中选出。此外，网络部件将对本地的区控制器、区成员和主-区控制器的说明传输给SND控制器中的至少一些。