[发明专利]工业通信网络内数据传输的方法和通信设备

说明书

为了在工业通信网络内进行数据传输，在预设的时间间隔(10、20)内传输选定的数据报(500、500^x)，这些数据报在所有网络节点处都同步。为了转发选定的数据报(500、500')，相应地得出从相应的源网络节点至相应的目标网络节点的网络节点的数量。在网络节点的得出的数量对应至少一个预设的阈值的情况下，在具有第一保护间隔长度(12)的第一周期性时间间隔(10)期间传输选定的数据报(500、500')。相反，在得出的数量低于阈值的情况下，在具有短于第一保护间隔长度的第二保护间隔长度(22)的第二周期性时间间隔(20)期间传输选定的数据报(500、500')。

技术领域

工业自动化系统通常包括大量经由工业通信网络相互联网的自动化设备，并且在制造自动化或过程自动化的范畴中用于控制或调节设施、机器或设备。由于工业自动化系统中的时间要求严格的框架条件，主要使用实时通信协议(例如PROFINET、PROFIBUS、实时以太网或时间敏感网络(TSN))用于在自动化设备之间进行通信。

背景技术

工业自动化系统或自动化设备的计算机单元之间的通信连接的中断能够导致服务请求的传输发生不期望的或不必要的重复。另外，未传输或未完全传输的消息能够例如阻止工业自动化系统的过渡或保持在安全与运行状态。这最终能够导致整个生产设施的故障和昂贵的生产停机时间。在工业自动化系统中，常常由具有相对大量但相对短的消息的通知交流而产生特别的问题，由此加重了上述问题。

由于使用经常极其不同的应用程序，在基于以太网的通信网络中，当用于传输多播数据流或具有实时请求的数据帧的网络资源被竞争要求用于传输具有大量用户数据内容的数据帧，而没有特殊的服务质量要求时，能够出现问题。这能够导致不能根据请求的或所需的服务质量来传输具有实时要求的多播数据流或数据帧。

数据帧的优先传输例如基于虚拟局域网或虚拟局域网(VLAN)根据IEEE 802.IQ标准原则上借助于相应的在数据帧中插入的标签是可行的。为了经由通信网络进行音频和视频数据流的同步和优先传输(音频/视频桥接)，根据IEEE 802.1Qav标准为单独的通信连接提供了带宽预留，该带宽被分配了最高优先级。音频和视频数据流的传输所需的资源被预留在诸如交换机之类的通信设备中。但是，仅在成功预留后才转发高优先级的数据帧。在带宽监视的范畴中可确保在实际使用的带宽方面有足够预留的带宽。使用比预留带宽更多带宽的通信连接会导致整个通信网络故障，在最坏的情况下由于过载而导致整个网络的停止。

为了经由基于以太网的通信网络可靠地传输音频和视频数据流，根据IEEE802.1Qbv标准，基于信用的整形器(CBS)被定义为带宽监视的一种程度。基于信用的整形器在每个传输的数据帧之后限定传输暂停，以相对于保留带宽确保带宽。但是，当为控制数据传输具有少量使用数据内容的大量数据帧时，这种强制暂停在工业自动化系统中极成问题，而这些数据帧更确切地说被视为数据束或突发(Bursts)。

DE 10 138 363 A1公开了一种用于保证互联网应用的服务质量的方法，其中，使用在互联网应用的开始时间点IP访问网络和终端系统的存在的I资源来自动地对互联网应用进行调整和优化。IP访问网络的QoS通信要求(服务质量)由互联网应用检测并存储为应用资料。在激活互联网应用时，会将IP访问网络的当前可用存在的资源与存储的应用资料进行比较，并得出控制数据。根据得出的控制数据来优化关于互联网应用的网络资源的提供。在此，该优化涉及适应的时间过程以及就成本方面(传输成本)而言得出有利的情况。

根据EP 3 038 325 A1，为了在工业自动化系统的通信网络中传输数据，仅在周期性的第一时间间隔内通过耦合通信网络的通信设备来传输包括用于自动化系统的控制数据的第一数据帧。在周期性的第二时间间隔内传输第二数据帧或第三数据帧，其中，该第二数据帧被分配给包括数据帧的数据流序列，其中，为了传输第三数据帧，不确定或确定低于预设的阈值的服务质量。第一时间间隔分为第一子间隔和第二子间隔。将待转发的第一数据帧以部分间隔交替地插入第一或第二等待队列中，并从队列中交替取出用于转发。