CN107835265B - 用于为工业自动化系统提供扩展名服务的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于为工业自动化系统提供扩展名服务的方法。为了为工业自动化系统提供扩展名服务，在名称服务系统中获取在设备名称与通信网络地址之间的名称地址分配关系，其中，在名称服务系统中获取的设备名称具有以树状结构来展示的分级结构。在名称服务系统中，除了名称地址分配关系以外还获取在设备名称与设施标识之间的分配关系，其中，设施标识在与设备名称相同的树状结构中被获取。在树状结构中分别分配给设施标识的终端节点包括对分别分配给设备名称的终端节点的引用。作为替代，用于设施标识的中间节点包括对分别分配给设施单元的中间节点的引用。

Description

用于为工业自动化系统提供扩展名服务的方法
技术领域
本发明涉及一种用于为工业自动化系统提供扩展名服务的方法。
背景技术
工业自动化系统用于尤其是在制造、加工和建筑自动化领域监视技术流程以及实现开环控制和闭环控制，并且实现控制装置、传感器、机器和工业设施的一种尽可能自主并且独立于人工干涉完成的运行。由于用于包括众多联网的控制及计算机单元的自动化系统的信息技术日益重要，用于可靠地提供在自动化系统上所分配的功能的方法对于提供监控、开环控制及闭环控制功能而言越发重要。
在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可能导致不期望地或者不必要地重复传输某个服务请求。这造成了工业自动化系统的通信连接的额外负荷，这可能导致其他的系统干扰或故障。此外，未传输的或者未完全传输的报文例如可能妨碍工业自动化系统过渡到或者保留在安全的运行状态。这最终可能导致整个生产设备的停机和成本巨大的生产停止。在工业自动化系统中，经常由具有比较多的、但相对较短的报文的报告传输造成特别严重的问题，由此加剧了上述问题。
在WO 2007/144364 A1中描述了一种用于使自动化设施联网的方法，自动化设施包括至少一个具有子网络的单元。子网络经由路由器连接到自动化设施的另一个子网络。为了使自动化设施联网，提供一个组播组，该组播组延伸经过这两个子网络。借助组播组探测组件的通信网络端口的通信网络地址。在此，组件事先经由通信网络地址加入了组播组，并且通信网络端口事先连接到子网络上。经由通信网络地址为组件的通信网络端口指派一个名称。在后续步骤中，得出组件的通信网络端口的另一个通信网络地址，该另一个通信网络地址具有名称的数字式表现形式的至少一部分。
由EP 2940926 A1中已知一种用于配置在工业自动化系统内的通信设备的方法，其中，通信设备的配置单元将具有配置请求的数据报文传输给配置服务器。配置服务器基于配置请求为通信设备指派至少一个拓扑的第一设备名称成分，它对应于配置服务器的一种空间的或者分级的布置方式。通过每个进一步传导的分散单元增加一个另外的拓扑的设备名称成分，它对应于相应的、进一步传导的分散单元的一种空间的或者分级的布置方式。通信设备的配置单元由拓扑的设备名称成分和在其子网络内唯一的名称成分来生成它的设备名称。
在EP 2940972 A1中描述了在工业通信系统内提供名称服务，其中，通过配属于下级的子网络的路由器接收来自上级的子网络的具有名称信息的路由器公告，并且路由器公告增加了配属于相应的路由器的拓扑或分级的名称成分并且在相应的下级子网络内被处理。通信终端设备由拓扑或分级的名称成分和在其相应的子网络中唯一的名称成分来自主地生成其设备名称。
EP 2975477 A1涉及一种用于在通信网络的名称服务中注册来自工业自动化系统的设备名称的方法。借助规则库单独地为设备确定，对于工业自动化系统的哪一个通信设备而言允许或需要在通信网络的名称服务中注册其相应的设备名称。借助设备一方的分散式名称服务代理将通信设备的通信网络地址报告给工业自动化系统的中央的名称服务代理。在要注册名称地址分配关系时，中央的名称服务代理将包括名称地址分配关系的注册请求传输给通信网络名称服务。在工业自动化系统中，只有中央的名称服务代理能够传输注册请求，以便在通信网络名称服务处进行处理。
由EP 305 9930 A1中已知，为了配置工业自动化系统的通信设备，由借助路由器公告报文通过在子网络内的至少一个配属的路由器传输的至少一个前缀部分和由设备专用的端口标识符来自主地生成分配给通信设备的通信网络地址。通信设备在名称服务系统的至少一个服务器中按照名称解析协议来询问，哪些通信网络地址被分配给它的通信设备名称。检查在名称服务系统的服务器中询问到的通信网络地址是否与前缀部分一致。通信设备仅分配有在名称服务系统的服务器中询问到的通信网络地址，这些通信网络地址与通过路由器传输的前缀部分一致。
在工业自动化系统中，基于技术框架条件存在多种用于自动化设备的名称系统，从而单个的自动化设备可能有多个所分配的名称。一方面，自动化设备通过它们相应的主机名被寻址，主机名作为完全合格域名(FQDN)借助域名系统(DNS)解析到一个通信网络地址，该通信网络地址通常是基于IPv4或IPv6的。在技术设施的规划和维护的框架内，此外还为设施组件使用了设施标识，例如按照DIN40719-2或EN81346。这些设施标识经常位于设施组件或自动化设备的标签上。自动化设备和/或通信设备因此尤其是可以分别分配有一个完全合格域名和一个设施标识。
发明内容
本发明基于以下目的，提供一种易于实现的、用于在工业自动化系统中提供名称服务的方法，该方法使得通过设施标识也能够可靠地响应自动化设备和/或通信设备。
按照根据本发明的、用于为工业自动化系统提供扩展名服务的方法，在包括至少一个用于名称服务的服务器的名称服务系统中，为自动化设备和/或通信设备获取在设备名称与通信网络地址之间的名称地址分配关系。根据该名称地址分配关系，基于名称解析请求提供所分配的通信网络地址。在此，在名称服务系统中获取的设备名称具有由树状结构展示的分级结构。树状结构包括根节点、内节点和终端节点。
根据本发明，在名称服务系统中除了名称地址分配关系之外还为自动化设备和/或通信设备获取在设备名称与设施标识之间的分配关系。设备名称尤其可以是完全合格域名(Fully Qualified Domain Namen)。设施标识在与设备名称相同的树状结构内被获取，并且在树状结构中分别分配给设施标识的终端节点包括对分别分配给设备名称的终端节点的引用。作为替代，用于设施标识的中间节点可以包括对分别分配给设施单元的中间节点的引用。对分别分配给设备名称的终端节点的引用或者对分别分配给设施单元的中间节点的引用优选地借助CNAME资源记录或者DNAME资源记录来实现。在请求解析设施标识时，根据在设备名称与设施标识之间的分配关系得出设备名称，并且为该设备名称执行名称解析请求以得出所分配的通信网络地址。
利用本发明，设施运营商或维护商可以直接从自动化设备和/或通信设备读取设施标识，并且根据相应的设施标识借助常见的网络浏览器直接访问自动化设备和/或通信设备。这使得能够在工业自动化系统中更加高效地执行维修或保养流程。此外，在工业自动化系统持续运行时可以获取或更新在设备名称和主机名称之间的分配关系。尤其是为了在常见的网络浏览器中使用本发明不需要进行浏览器扩展或者干涉现有的软件架构。
根据本发明的一种优选的设计方案，自动化设施的自动化设备和/或通信设备的设备名称和设施标识在树状结构的单独的设备专用的子树内被管理。在此，用于设备名称的子树的根节点包括对用于设施标识的子树的、所分配的根节点的引用。对用于设施标识的子树的、所分配的根节点的引用例如可以通过在用于设备名称的子树的根节点内的文本资源记录来实现。优选地，用于设备名称的子树的根节点构成用于设备名称的子树的区头，而用于设施标识的子树的根节点构成用于设施标识的子树的区头。在此，区头分别以授权资源记录的起始点来标志。
在获取设施标识时，根据本发明的一种有利的设计方案得出所分配的设备名称。根据所得出的设备名称然后得出用于设备名称的子树的根节点。用于设施标识的子树的、所分配的根节点又根据用于设备名称的子树的、所得出的根节点来得出。在用于设施标识的子树的、所得出的根节点的下方，为要获取的设施标识生成一个终端节点。
按照根据本发明的方法的另一种有利的构造方案，设施标识在预设的编码规则的基础上根据自动化域名算法(Automation Domain Names for Applications)或者根据RFC3405结合RFC2483被编码，并且设施标识以根据预设的编码规则编码的形式通过用于名称服务的服务器存储。因此，除了在域名系统中能使用的标识以外，还可以为设施标识使用特殊符号或者局域性的字符集。例如，为了基于设施标识的、对自动化设备和/或通信设备的寻址(Adressierung)，可以要求使用者输入设施标识。在这种情况下，通过使用者输入的设施标识根据预设的编码规则被编码，并且以根据预设的编码规则被编码的形式为了设施标识解析而传输到用于名称服务的服务器。然后，用于名称服务的服务器对于根据预设的编码规则被编码的设施标识将设施标识解析到分配的通信网络地址。
附图说明
下面用一个实施例借助附图更详尽地阐述本发明。图中示出：
图1是具有FQDN设备名称以及设施标识的自动化设备和用于管理对于FQDW设备名称和设施标识的各一个名称树的DNS服务器，
图2示出了用于设施标识的名称树的终端节点与用于FQDN设备名称的名称树的终端节点的链接，
图3示出了用于FQDN设备名称的名称树的根节点与用于设施标识的名称树的根节点的链接，
图4示意性地示出了设施标识解析。
具体实施方式
在图1中示出了一个具有自动化设备101和DNS服务器102的装置，自动化设备被分配有FQDN设备名称111和设施标识112，DNS服务器不仅管理用于FQDN设备名称的名称树121而且还管理用于设施标识的名称树122。自动化设备101例如可以是可编程逻辑控制器。借助按照RFC2136的DNS更新请求114、115，自动化设备101的DNS注册模块113要求通过DNS服务器102获取它的FQDN设备名称111或它的设施标识112以及它的通信网络地址。
为了为工业自动化系统提供扩展名服务，DNS服务器102为自动化设备和/或通信设备获取在FQDN设备名称与通信网络地址之间的名称地址分配关系。借助该名称地址分配关系，DNS服务器102基于名称解析请求提供所分配的通信网络地址。在DNS服务器102中获取的FQDN设备名称具有由树状结构展示的分级结构，其中，树状结构包括根节点、内节点和终端节点。通信网络地址通过DNS服务器102作为IP地址以一个或者多个A/AAAA资源记录的形式被获取或更新。
除了名称地址分配关系以外，在DNS服务器102中还获取在FQDN设备名称与设施标识之间的分配关系。设施标识在与设备名称相同的树状结构内获取。在此，在树状结构中分别分配给设施标识的终端节点包括对分别分配给FQDN设备名称的终端节点的引用123(也见图2)。如果名称服务系统中的FQDN设备名称进一步被结构化并且例如代表了子设施或设施单元，那么用于设施标识的中间节点可以包括对分别分配给设施单元的中间节点的引用。对分别分配给FQDN设备名称的终端节点的引用或者对分别分配给设施单元的中间节点的引用在本实施例中借助CNAME资源记录按照RFC1034和1035或者借助DNAME资源记录按照RFC6672实现。
自动化设施的自动化设备的FQDN设备名称和设施标识在树状结构的独立的设施专用的名称树121、122内被管理。在本实施例中，根据图3，用于FQDN设备名称的名称树121的根节点包括对用于设施标识的名称树122的、所分配的根节点的引用124。对用于设施标识的名称树122的、所分配的根节点的该引用124通过在用于FQDN设备名称的名称树121的根节点内的文本资源记录(Text Resource Record)实现。
用于FQDN设备名称的名称树121的根节点构成用于FQDN设备名称的名称树121的区头，而用于设施标识的名称树122的根节点构成用于设施标识的名称树122的区头(Zonenkopf)。区头分别以授权资源记录的起始点(Start of Authority ResourceRecord)来标识。利用从用于FQDN设备名称的名称树121的根节点到用于设施标识的名称树122的根节点的引用，可以省去重复的、人工的且有时有错误的、对设施特有信息的配置，因为这些信息只需要存放在用于FQDN设备名称的、设施专用的名称树121中的刚好一个位置处。用于FQDN设备名称的和用于设施标识的独立的名称树121、122使得能够实现DNS服务器的灵活运行，因为FQDN设备名称和设施标识在分开的DNS区内被管理，并且例如可以被提供用于将负载分配到不同的DNS服务器。尽管如此，只需要在一个位置处、也就是在用于FQDN设备名称的名称树121中的常见位置处维持IP地址输入(A/AAA-RR)。
设施标识为了在DNS服务器102中被获取而根据DNS来编码，例如借助ADNA算法(Automation Domain Names for Applications)。替代于此，借助符合RFC3404的DDDS DNS数据库通过控制同样存放在DNS服务器102中的编码规则，能够实现对设施标识的编码，例如根据RFC3405结合RFC2483来实现。因此能够根据个性化的要求来调整用于设施标识的名称树122中的设施标识的编码，而不需要为此匹配于相应的自动化设备101的注册模块113。
根据图4，示出了在将自动化设备101的设施标识112解析到它的通信网络地址时的典型流程。例如，分配给自动化设备101的网络服务器116提供HTML文件117给计算机单元103，该计算机单元具有用于输入需要寻址的设施标识133的图形用户界面131。计算机单元随后传输报告134，报告具有得出用于设施标识的、设施专用的名称树122的根节点的请求，在该名称树处存放有用于设施标识的、要使用的编码规则。DNS服务器102以报告125回应报告134，在回应的报告中给出了用于设施标识的、要使用的编码规则。随后，通过计算机单元103执行的编码模块132根据要使用的编码规则对所输入的、要寻址的设施标识133进行编码。计算机单元103然后传输报告135，该报告具有用于动态生成统一资源标识符(URI)的HTTP GET请求。在此，统一资源标识符包括用于设施标识的、设施专用的名称树122的根节点和根据要使用的编码规格被编码的设施标识。在DNS服务器102中，为这个动态生成的统一资源标识符实施名称解析，其中，在从编码的设施标识112到FQDN设备名称111的引用123之后跟随有所寻找的A/AAAA资源记录。具有HTTP GET请求的报告135由DNS服务器102用报告126回应，该报告包括所寻找的A/AAAA资源记录。借此，计算机单元103可以将报告136发到自动化设备102以用于调用想要的状态信息或者用于传输控制指令。

Claims (12)

1.一种用于为工业自动化系统提供扩展名服务的方法，其中
在包括至少一个用于名称服务的服务器的名称服务系统中，为自动化设备和/或通信设备获取在设备名称与通信网络地址之间的名称地址分配关系，借助所述名称地址分配关系基于名称解析请求提供所分配的通信网络地址，其中，在所述名称服务系统中获取的设备名称具有以树状结构来展示的分级结构，并且所述树状结构包括根节点、内节点和终端节点，
在所述名称服务系统中，除了所述名称地址分配关系以外，为自动化设备和/或通信设备获取在设备名称与设施标识之间的分配关系，其中，在与所述设备名称相同的树状结构中获取所述设施标识，并且在所述树状结构中分别分配给设施标识的终端节点包括对分别分配给设备名称的终端节点的引用，或者用于设施标识的中间节点包括对分别分配给设施单元的中间节点的引用，
在请求解析设施标识时，根据在设备名称与设施标识之间的分配关系得出设备名称，并且为该设备名称执行名称解析请求以得出所分配的通信网络地址。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，自动化设施的自动化设备和/或通信设备的设备名称和设施标识在所述树状结构的独立的设施专用的子树内被管理，并且用于设备名称的子树的根节点包括对用于设施标识的子树的、所分配的根节点的引用。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在获取设施标识时得出所分配的设备名称，其中，根据所得出的设备名称得出用于该设备名称的子树的根节点，其中，根据用于该设备名称的子树的、所得出的根节点得出用于设施标识的子树的、所分配的根节点，并且其中，在用于设施标识的子树的、所得出的根节点的下方，为要获取的设施标识生成一个终端节点。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，对用于设施标识的子树的、所分配的根节点的引用通过在用于设备名称的子树的根节点中的文本资源记录来实现。
5.根据权利要求2或3所述的方法，其中，用于设备名称的子树的根节点构成用于设备名称的子树的区头，其中，用于设施标识的子树的根节点构成用于设施标识的子树的区头，并且其中，这些区头分别由授权资源记录的起始点来标识。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，用于设备名称的子树的根节点构成用于设备名称的子树的区头，其中，用于设施标识的子树的根节点构成用于设施标识的子树的区头，并且其中，这些区头分别由授权资源记录的起始点来标识。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，对分别分配给设备名称的终端节点的引用或者对分别分配给设施单元的中间节点的引用借助CNAME资源记录或者DNAME资源记录来实现。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，对分别分配给设备名称的终端节点的引用或者对分别分配给设施单元的中间节点的引用借助CNAME资源记录或者DNAME资源记录来实现。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，设施标识在预设的编码规则的基础上根据自动化域名算法或者根据RFC3405结合RFC2483被编码，并且设施标识以根据预设的编码规则被编码的形式由用于名称服务的服务器存储。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，设施标识在预设的编码规则的基础上根据自动化域名算法或者根据RFC3405结合RFC2483被编码，并且设施标识以根据预设的编码规则被编码的形式由用于名称服务的服务器存储。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，对于自动化设备和/或通信设备的基于设施标识的寻址而言需要使用者输入设施标识，其中，由使用者输入的设施标识根据预设的编码规则被编码并且以根据预设的编码规则被编码的形式为了设施解析而传输给用于名称服务的服务器，并且其中，所述用于名称服务的服务器对于根据预设的编码规则被编码的设施标识将该设施标识解析到所分配的通信网络地址。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，对于自动化设备和/或通信设备的基于设施标识的寻址而言需要使用者输入设施标识，其中，由使用者输入的设施标识根据预设的编码规则被编码并且以根据预设的编码规则被编码的形式为了设施解析而传输给用于名称服务的服务器，并且其中，所述用于名称服务的服务器对于根据预设的编码规则被编码的设施标识将该设施标识解析到所分配的通信网络地址。
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