CN105094078A - 用于配置工业自动化系统内的通信设备的方法和用于工业通信网的配置服务器的分配器单元 - Google Patents

用于配置工业自动化系统内的通信设备的方法和用于工业通信网的配置服务器的分配器单元 Download PDF

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Abstract

为了配置工业自动化系统之内的通信设备，通信设备的配置单元将具有配置请求的数据报传输给配置服务器。配置服务器根据配置请求为通信设备分配至少一个拓扑的第一设备名称组成部分，所述第一设备名称组成部分与配置服务器的空间的或分等级的设置相关联。通过每个用于转发的分配器单元补充拓扑的另一个设备名称组成部分，所述另一个设备名称组成部分与相应的用于转发的分配器单元的空间的或分等级的设置相关联。通信设备的配置单元从拓扑的设备名称组成部分和在其子网之内单义的名称组成部分中产生其设备名称。

Description

用于配置工业自动化系统内的通信设备的方法和用于工业通信网的配置服务器的分配器单元
背景技术
工业自动化系统用于监控、控制和调节工程过程、尤其是制造、工艺和建筑自动化的领域中的工程过程，并且能够实现控制装置、传感器、机器和工业设施的运行，所述运行应当尽可能独立地并且与人为干预无关地进行。由于包括大量联网的控制或运算单元的自动化系统的信息技术越来越重要，用于可靠地提供在自动化系统之上分布的用于提供监控、控制和调节功能的功能的方法越发重要。
工业自动化系统的运算单元或者自动化设备之间的通信连接的中断能够导致不期望地或不必要地重复传输服务请求。这造成工业自动化系统的通信连接的附加的负荷，这能够引起另外的系统干扰或误差。此外，没有传输的或没有完整传输的消息例如能够妨碍工业自动化系统过渡到或保持到安全的运行状态中。这最后能够导致整个生产设施的失效和昂贵的生产停工。在工业自动化系统中定期地由于具有相对大量的、但是相对短的消息的通知交流而产生特别的问题，由此加重上述问题。
从US20050041671中已知具有至少一个第一和第二路由器的通信系统，其中第二路由器从第一路由器请求至少一个IPv6地址前缀。在此，第一路由器包括用于IPv6地址前缀的存储器单元，从所述IPv6地址前缀中根据第二路由器的请求公布至少一个IPv6地址前缀。第二路由器包括用于基于通过第一路由器公布的IPv6地址前缀产生另一个IPv6地址前缀的单元。另一个IPv6地址前缀由连接到第二路由器上的通信设备用于产生IPv6地址并且对此通过第二路由器公布。
DE102011088161A1公开一种用于运行IPv6通信网的方法，其中将位置信息与相应的通信设备相关联，所述位置信息插入到与通信设备相关联的通信网地址中。这例如能够基于DHCPv6来执行。借助于包括位置信息的通信网络地址，能够低耗费地定位并且局部地控制通信设备。
发明内容
本发明基于如下目的，提出一种用于借助自动地分配拓扑的或分等级的设备名称来配置IPv6通信设备的方法以及一种相应的通信设备。
所述目的根据本发明通过具有在权利要求1中给出的特征的方法和通过具有在权利要求12中给出的特征的通信设备来实现。本发明的有利的改进形式在从属权利要求中说明。
按照根据本发明的用于配置工业自动化系统之内的通信设备的方法，在通信设备启动时，通信设备的配置单元将具有配置请求的数据报传输给配置服务器。配置单元例如是DHCPv6客户端(DynamicHostConfigurationProtocol，动态主机配置协议)，而配置服务器优选是DHCPv6服务器。具有配置请求的数据报在其传输时借助于子网单独的至少一个分配器单元转发给配置服务器。子网单独的分配器单元优选是DHCPv6中继器。
根据本发明，配置服务器根据配置请求为通信设备分配至少一个拓扑的第一设备名称组成部分，所述第一设备名称组成部分与配置服务器的空间的或分等级的设置相关联。通过每个用于转发的分配器单元补充拓扑的另一个设备名称组成部分，所述另一个设备名称组成部分与相应的用于转发的分配器单元的空间的或分等级的设置相关联。此外，配置服务器建立至少包括第一设备名称组成部分的配置信息并且将具有配置信息的数据报传输给要配置的通信设备。具有配置信息的数据报在其传输时借助于子网单独的至少一个分配器单元转发给通信设备。通信设备的配置单元从拓扑的设备名称组成部分和在其子网之内的单义的名称组成部分中产生其设备名称。
根据本发明的方法能够在没有IP子网形成的以太网通信网中应用。在此尤其地，不需要用于形成域边界的IP路由器。这降低用于相应的通信设备的成本并且简化配置还有地址规划。此外，根据本发明的方法能够实现用于批量生产机器的启动和预先配置的显著的耗费降低，因为能够放弃要投入运行的设备的易出错的单独规划。
按照根据本发明的方法的一个有利的设计方案，将配置请求在其通过每个用于转发的分配器单元传输至配置服务器时用相应的拓扑的另一个设备名称组成部分补充。在此，配置服务器为通信设备分配优选全部的拓扑的设备名称组成部分。此外，通过配置服务器建立的配置信息有利地包括全部的拓扑的设备名称组成部分。
按照本发明的一个替选的有利的设计方案，将配置信息在其通过每个用于转发的分配器单元传输至通信设备时用相应的拓扑的另一个设备名称组成部分补充。在此，配置服务器为通信设备优选仅分配拓扑的第一设备名称组成部分。
按照根据本发明的方法的一个优选的设计方案，配置服务器将配置信息用与配置服务器相关联的电子密匙以电子的方式签名。因此，配置信息的相应的签名能够通过要配置的通信设备在接收配置信息之前验证。由此，实现配置服务器和要配置的通信设备之间的通信关系的明确的保护。分配器单元和配置服务器之间的通信关系优选至少明确地在分配器单元启动期间受到保护。
配置单元将具有配置请求的数据报优选作为多播消息传输。此外，配置服务器能够与多个子网相关联。在该情况下，配置单元将具有配置请求的数据报作为多播消息有利地传输给通信设备的子网之内的分配器单元。与通信设备的子网相关联的分配器单元将具有配置请求的数据报优选作为单播消息转发给配置服务器。
按照根据本发明的方法的一个优选的设计方案，要配置的通信设备的配置请求包括制造商特定的选项，借助于所述选项，请求设备名称分配有拓扑的或分等级的至少一个设备名称组成部分。此外，配置服务器或每个用于转发的分配器单元为具有用于通信设备的配置信息的数据报分别添加制造商特定的选项，所述制造商特定的选项表示相应的用于转发的分配器单元的或配置服务器的空间的或分等级的设置。这能够实现简单地实现根据本发明的方法、尤其在现有的通信网中。
根据本发明的用于工业通信网的配置服务器的分配器单元确定用于执行根据上述实施方式的方法。在此，分配器单元构成和构建用于：将分别具有通信设备的配置请求的数据报转发给配置服务器。此外，分配器单元构成和构建用于：将分别具有配置服务器的配置信息的数据报转发给相应的通信设备。此外，分配器单元构成和构建用于：将配置信息用拓扑的设备名称组成部分补充，所述拓扑的设备名称组成部分与分配器单元的空间的或分等级的设置相关联。
按照本发明的一个有利的设计方案，分配器单元作为DHCPv6中继器集成到将两个子网彼此连接的路由器中。替选于此，分配器单元作为DHCPv6轻质中继器集成到交换机中。在该情况下，分配器单元构成和构建用于：将具有配置请求的数据报在交换过程之前通过DHCPv6轻质中继器来处理。
附图说明
下面根据附图以实施例详细阐述本发明。附图示出
图1示出工业自动化系统的示意图，所述工业自动化系统具有DHCPv6服务器、包括相关联的DHCPv6中继器和带有DHCPv6客户端的要配置的多个自动化设备的多个子网，
图2示出DHCPv6服务器和要配置的DHCPv6客户端之间的经由多个DHCPv6中继器的数据交换的示意图，
图3示出集成到路由器中的DHCPv6中继器的示意图，
图4示出集成到交换机中的DHCPv6中继器的示意图。
具体实施方式
在图1中示意地示出的工业自动化系统包括作为配置服务器的DHCPv6服务器101、具有作为子网单独的分配器单元的相关联的DHCPv6中继器102和多个要配置的模块化的自动化设备103的多个子网111-114。自动化设备103例如是复杂型机器104的可存储编程的控制装置并且分别包括具有DHCPv6客户端131的通信模块和自动化模块132。自动化模块132又分别包括至少一个中央单元和输入/输出单元。输入/输出单元用于在相应的自动化设备103和通过自动化设备103控制的机器或设备之间交换控制和测量变量。自动化模块132的中央单元尤其设为用于根据所检测的测量变量来确定适当的控制变量。自动化设备103的上述部件在当前的实施例中经由背板总线系统彼此连接。
经由通信模块，自动化设备103分别连接到具有另外的自动化设备103的子网113、114上。根据图2，DHCPv6客户端131作为通信模块的配置单元在启动时将具有配置请求的数据报传输给DHCPv6服务器101。DHCPv6客户端131将具有配置请求的数据报201作为多播消息传输给相应的通信模块的子网113、114之内的DHCPv6中继器102。在当前的实施例中，所述DHCPv6中继器102将具有配置请求的数据报201作为单播消息经由另一个DHCPv6中继器102转发给DHCPv6服务器101。DHCPv6中继器原则上也能够通过多播与设置在上级的DHCPv6服务器通信；在当前的实施例中，预设通过单播进行传输。通信模块的配置请求包括制造商特定的选项VOPT_ATDN，借助于所述制造商特定的选项，请求设备名称分配有至少一个拓扑的或分等级的设备名称组成部分。
DHCPv6服务器101根据配置请求为通信模块分配至少一个拓扑的第一设备名称组成部分，所述第一设备名称组成部分与DHCPv6服务器101的空间的或分等级的设置相关联。在当前的实施例中，所述第一设备名称组成部分是“site3.company.com”。通过每个用于转发的DHCPv6中继器102补充拓扑的另一个设备名称组成部分，所述另一个设备名称组成部分与相应的用于转发的DHCPv6中继器102的空间的或分等级的设置相关联。这不仅能够在转发配置请求时、而且也能够在转发配置信息时进行。
在分配拓扑的第一设备名称组成部分之后，DHCPv6服务器101建立至少包括第一设备名称组成部分的配置信息并且将具有配置信息的数据报202传输给通信模块。配置信息通过DHCPv6服务器101借助与DHCPv6服务器101相关联的电子密匙以电子的方式签名。因此，配置信息稍后能够通过相应的DHCPv6客户端131在接收配置信息之前验证并且必要时作为无效拒绝。
具有配置信息的数据报202在其传输给通信模块时再次借助于DHCPv6中继器102转发。DHCPv6服务器101或者每个用于转发的DHCPv6中继器102为具有配置信息的数据报202分别添加制造商特定的选项VOPT_ATDN，所述制造商特定的选项表示相应的用于转发的DHCPv6中继器102或者DHCPv6服务器101的空间的或分等级的设置。相应的空间的或分等级的说明、在当前的实施例中为“cell2”和“rob8”在此可选择地添加至已经存在的选项VOPT_ATDN或者作为另外的选项VOPT_ATDN附上。
要配置的通信模块的DHCPv6客户端131根据拓扑的设备名称组成部分和在其子网络113、114之内单义的名称组成部分来产生通信模块的设备名称。对此，DHCPv6客户端评估制造商特定的选项VOPT_ATDN。
DHCPv6中继器102配置用于执行上述方法，尤其是用于将具有通过DHCPv6客户端131发动的配置请求的数据报转发给DHCPv6服务器101。沿相反的方向，DHCPv6中继器102配置用于将具有DHCPv6服务器101的配置信息的数据报转发给DHCPv6客户端131。
此外，DHCPv6中继器102构成和构建用于：将配置信息用拓扑的设备名称组成部分补充，所述拓扑的设备名称组成部分与相应的DHCPv6中继器102的空间的或分等级的设置相关联。这原则上能够以两种方式进行。根据第一变型形式，将配置请求在其通过每个用于转发的DHCPv6中继器从相应的DHCPv6客户端131传输至DHCPv6服务器101时用相应的拓扑的另一个设备名称组成部分补充。在该情况下，DHCPv6服务器101为相应的DHCPv6客户端131分配全部的拓扑的设备名称组成部分。通过DHCPv6服务器101建立的配置信息因此包括全部的拓扑的设备名称组成部分，所述全部拓扑的设备名称组成部分因此由配置信息的电子签名所包括。根据第二变型形式，将配置信息在其通过每个用于转发的DHCPv6中继器102从DHCPv6服务器101传输至相应的DHCPv6客户端131时用相应的拓扑的另一个设备名称组成部分补充。在该情况下，DHCPv6服务器101为相应的DHCPv6客户端仅分配拓扑的第一设备名称组成部分。
图3示出如下实施变型形式，其中将DHCPv6中继器102集成到将两个子网311、312彼此连接的路由器300中，所述路由器除了DHCPv6中继器102之外还包括与所述中继器并联地连接到这两个子网311、312上的路由模块301。根据图4，DHCPv6轻质中继器402能够集成到交换机400中。交换机400附加地包括至少两个链路口411、412和用于在子网400之内的数据传输的交换机模块401。在此，DHCPv6轻质中继器402构成和构建用于：将具有配置请求的数据报在交换过程之前通过DHCPv6轻质中继器402处理。

Claims (14)

1.一种用于配置工业自动化系统之内的通信设备的方法，其中
-在所述通信设备启动时，所述通信设备的配置单元将具有配置请求的数据报传输给配置服务器，
-将具有所述配置请求的数据报在其传输时借助于子网单独的至少一个分配器单元转发给所述配置服务器，
-所述配置服务器根据所述配置请求为所述通信设备分配至少一个拓扑的第一设备名称组成部分，所述第一设备名称组成部分与所述配置服务器的空间的或分等级的设置相关联，其中通过每个用于转发的分配器单元补充拓扑的另一个设备名称组成部分，所述另一个设备名称组成部分与相应的用于转发的所述分配器单元的空间的或分等级的设置相关联，
-所述配置服务器建立至少包括所述第一设备名称组成部分的配置信息并且将具有所述配置信息的数据报传输给所述通信设备，
-将具有所述配置信息的数据报在其传输时借助于子网单独的至少一个所述分配器单元转发给所述通信设备，
-所述通信设备的所述配置单元根据所述拓扑的设备名称组成部分和在其子网之内的单义的名称组成部分来产生其设备名称。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述配置请求在其通过每个用于转发的分配器单元传输至所述配置服务器时用相应的拓扑的所述另一个设备名称组成部分补充。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述配置服务器为所述通信设备分配全部的拓扑的设备名称组成部分，并且其中通过所述配置服务器建立的所述配置信息包括全部的拓扑的设备名称组成部分。
4.根据权利要求1所述的方法，其中将所述配置信息在其通过每个用于转发的分配器单元传输至所述通信设备时用相应的拓扑的所述另一个设备名称组成部分补充。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述配置服务器为所述通信设备仅分配拓扑的所述第一设备名称组成部分。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述配置服务器将所述配置信息用与所述配置服务器相关联的电子密匙以电子的方式签名。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述配置单元将具有所述配置请求的数据报作为多播消息传输。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述配置服务器是DHCPv6服务器，并且其中子网单独的至少一个所述分配器单元是DHCPv6中继器。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述配置服务器与多个子网相关联，并且其中所述配置单元将具有所述配置请求的数据报作为多播消息传输给所述通信设备的所述子网之内的分配器单元，并且其中与所述通信设备的所述子网相关联的所述分配器单元将具有所述配置请求的数据报作为单播消息转发给所述配置服务器。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述通信设备的所述配置请求包括选项、尤其是制造商特定的选项，借助于所述选项，请求设备名称分配有拓扑的和/或分等级的至少一个设备名称组成部分。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述配置服务器和/或每个用于转发的分配器单元为具有用于所述通信设备的所述配置请求的数据报分别添加制造商特定的选项，所述制造商特定的选项表示相应的用于转发的所述分配器单元的和/或所述配置服务器的空间的或分等级的设置。
12.一种用于工业通信网的配置服务器的分配器单元，以用于执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法，
-其中所述分配器单元构成和构建用于：将分别具有通信设备的配置请求的数据报转发给配置服务器，
-其中所述分配器单元构成和构建用于：将分别具有所述配置服务器的配置信息的数据报转发给相应的通信设备，
-其中所述分配器单元构成和构建用于：将所述配置信息用拓扑的设备名称组成部分补充，所述拓扑的设备名称组成部分与所述分配器单元的空间的或分等级的设置相关联。
13.根据权利要求12所述的分配器单元，其中所述分配器单元作为DHCPv6中继器集成到将两个子网彼此连接的路由器中。
14.根据权利要求12所述的分配器单元，其中所述分配器单元作为DHCPv6轻质中继器集成到交换机中，并且其中所述分配器单元构成和构建用于：将具有配置请求的数据报在交换过程之前通过所述DHCPv6轻质中继器来处理。
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