CN107888404A - 工业自动化系统的能冗余运行的通信系统和其运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于工业自动化系统的能冗余运行的通信系统，其包括至少一个第一和第二通信设备以及至少四个网络基础架构设备。第一通信设备与第一和第二网络基础架构设备的第三通信网络接口冗余地连接。第二通信设备与第三和第四网络基础架构设备的第三通信网络接口冗余地连接。第一与第三网络基础架构设备以及第二与第四网络基础架构设备分别经由其第一和第二通信网络接口彼此连接。第一和第二通信设备通过第一指示符标识待冗余地发送的数据帧，而第一和第三网络基础架构设备以及第二和第四网络基础架构设备通过与第一指示符不同的第二或第三指示符标识待冗余地发送的数据帧，并拒绝在第三通信接口处接收的通过第二或第三指示符标识的数据帧。

Description

工业自动化系统的能冗余运行的通信系统和其运行方法
技术领域
本发明涉及一种用于工业自动化系统的能冗余运行的通信系统和其运行方法。
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。用于监视、开环控制及闭环控制功能的测量或控制信息的传输通常是时间高度关键的。
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。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。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。
为了能够补偿通信连接或设备的失效，对于高可用性的能冗余运行的工业通信网络研发出通信协议，例如媒体冗余协议、高可用性无缝冗余或并行冗余协议。媒体冗余协议(MSR)在标准IEC 62439中限定并且在存在冲突的冗余的报文传输时补偿具有简单的环形拓扑的网络中的各个连接失效。根据媒体冗余协议，为环形拓扑之内的具有两个端口的开关分配冗余管理器，冗余管理器监视网络的连接失效并且必要时采取闭环的开关措施。
原则上，冲突作用的媒体冗余方法能够以相对小的耗费实现。然而不利的是：一方面，在故障情况下会丢失消息，并且另一方面在通信网络的重新配置期间才存在干扰状态。这种干扰状态必须通过叠加的通信协议、例如借助于TCP/IP在传递或传输层面上被保障，以便避免通信连接的中断。
高可用无缝冗余(HSR)和并行冗余协议(PRP)在标准IEC 62439-3中限定，并且以极其小的回复时间无冲突地冗余地传输报文。根据高可用无缝冗余和并行冗余协议，进行发送的通信设备复制每个报文并且以两种不同的方式将报文发送至接收器。通过接收器侧的通信设备从接收到的数据流中滤除描述了复本的冗余的消息。
在EP 2 634 973 B1中描述一种用于能冗余运行的通信网络的通信设备，通信设备包括至少一个第一和第二发送和接收单元，第一和第二发送和接收单元分别具有用于工业通信网络的网络连接的端口。信号处理单元与第一和第二发送和接收单元连接。经由耦合件将简单联接的网络节点与信号处理单元连接。信号处理单元经由第一和第二端口与耦合件连接。在此，第一端口仅设置用于传输通过第一接收单元接收的数据包，而第二端口仅设置用于传输通过第二接收单元接收的数据包。
从EP 2 670 078 B1中已知用于可冗余地运行的工业通信网络的通信设备，通信设备包括多个第一和第二发送和接收单元，第一和第二发送和接收单元分别具有用于工业通信网络的网络连接的端口并且分别分配给与多个能冗余运行的子网中的一个。第一和第二发送和接收单元经由耦合件与全部能冗余运行的子网共用的信号处理单元连接。对于由对应于第一发送和接收单元和与其相对应的第二发送和接收单元的接口以及与信号处理单元相对应的接口构成的每个对，分别设置虚拟的局域网。信号处理单元对于全部第一和第二发送和接收单元根据相应的虚拟局域网的标识将要发送的报文并行地转发给相应的第一和第二发送和接收单元并且检测所接收的冗余的报文。
在标准IEC 62439-3中，针对并行冗余协议(PRP)由于无线通信系统中的相对长的操作运行时间和由此所决定的非确定性的传输性能至今为止仅规定了有线连接的传输路线。在“Towards a Reliable Parallel Redundant WLAN Black Channel”,MarkusRentschler,Per Laukemann,IEEE 2012中，研究WLAN传输路线在PRP通信网络中的适应性。借助于针对例如空间、时间和频率并行地应用不同的多样性技术，在WLAN通信网络中能够充分地补偿随机的通道损耗的影响。
从EP 2 712 124 B1中已知冗余运行的工业通信系统，工业通信系统具有冗余地联接到工业通信网络的通信设备，其中至少部分地进行无线的报文传输。在工业通信网络中，对于在网络节点处有线连接地接收到的和要由网络节点无线地发送的报文元素，设有多个缓冲存储单元。在超过最大的缓冲大小的情况下，将处于相应的缓冲存储器单元中的最老的报文元素删除。在即将超过最大的缓冲大小时，将最老的报文元素选择作为下一个要无线发送的消息元素。
在申请号为16157779.6的在先欧洲专利申请中，描述一种能冗余运行的工业通信系统，其中，具有冗余功能的第一通信设备经由第一和第二通信网络接口冗余地连接到第一交换器等。相应地，具有冗余功能的第二通信网络经由第一和第二通信网络接口冗余地连接到第二交换器等。将由第一和第二通信设备的第一通信网络接口传输给相应的交换器的数据帧分配给第一虚拟局域网，而由第一和第二通信设备的第二通信网络接口传输给相应的交换器的数据帧分配给第二虚拟局域网。借助于相应的第一无线电收发站经由第一无线电网发送分配给第一虚拟局域网的数据帧，而分配给第二虚拟局域网的数据帧借助于相应的第二无线电收发站经由第二无线电网发送。
从申请号为16167676.2的在先欧洲专利申请中已知用于工业自动化系统的无线电通信系统，其中至少一个第一和第二通信设备冗余地联接到工业通信网络。第一和第二通信设备分别经由其第一通信网络接口和经由其通信网络接口直接地或间接地与相应的第一无线电伙伴站或无线电基站和与相应的第二无线电伙伴站或无线电基站连接。无线电伙伴站经由可用的无线电基站相互交换消息，并且借助于如下消息相配合，该消息对于无线电伙伴站瞬时地或在可限定的时间段之内具有对于与所选择的无线电基站的无线电连接的唯一权限。
原则上，标准IEC 62439-3对于并行冗余协议(PRP)提出仅两个彼此独立的冗余的通信路径。然而，对于一些应用情况而言限制于仅两个冗余的通信路径是不够的。这种应用情况的实例是具有无线电传输路线的通信系统，特别地其中处于连接中的无线电站以高速相对彼此移动并且要考虑到漫游问题。
发明内容
本发明基于以下目的，实现一种用于工业自动化系统的通信系统，工业自动化系统在使用关键的传输路线的情况下提供高的故障安全性，并且提出一种用于其运行的方法。
根据本发明，该目的通过具有权利要求1中给出的特征的通信系统和通过具有权利要求7中给出的特征的方法来实现。本发明的有利的改进方案在从属权利要求中说明。
用于工业自动化系统的、根据本发明的、能冗余运行的通信系统包括：至少一个第一通信设备和至少一个第二通信设备，以及至少四个网络基础架构设备。第一通信设备和第二通信设备分别包括至少一个第一通信网络接口和第二通信网络接口；和与第一和第二通信网络接口连接的信号处理单元。信号处理单元具有多路复用单元和冗余处理单元，多路复用单元用于将待发送的数据帧并行地转发给这两个通信网络接口的，冗余处理单元设计和设置用于检测接收到的冗余的数据帧和用于拒绝数据帧副本。四个网络基础架构设备分别包括第一通信网络接口、第二通信网络接口和第三通信网络接口、和与第一至第三通信网络接口连接的信号处理单元。信号处理单元具有多路复用单元和冗余处理单元，多路复用单元用于将在第三通信网络接口处接收到的数据帧并行地转发给第一和第二通信网络接口的，冗余处理单元设计和设置用于在转发给第三通信网络接口之前检测在第一和第二通信网络接口处接收到的冗余的数据帧和拒绝数据帧复本。
根据本发明，第一通信设备与第一和第二网络基础架构设备的第三通信网络接口冗余地连接，而第二通信设备与第三和第四网络基础架构设备的第三通信网络接口冗余地连接。第一网络基础架构设备和第三网络基础架构设备分别经由其第一和第二通信网络接口彼此连接，而第二网络基础架构设备和第四网络基础架构设备分别经由其第一和第二通信网络接口彼此连接。第一至第四网络基础架构设备是对应于IEC 62439-3的红盒子(Redbox)。此外，第一至第三指示符分别是对应于IEC 62439-3的PRPsuffix，PRPsuffix粘贴到待冗余地发送的数据帧的冗余控制尾中(Redundancy Control Trailer)。
根据本发明，第一和第二通信设备设计和设置用于，通过第一指示符标识待冗余地发送的数据帧，而第一和第三网络基础架构设备分别设计和设置用于，通过与第一指示符不同的第二指示符标识待冗余地发送的数据帧，并且拒绝在第三通信接口处接收到的通过第二指示符标识的数据帧。此外，第二和第四网络基础架构设备设计和设置用于，通过与第一指示符不同的第三指示符标识待冗余地发送的数据帧，并且拒绝在第三通信接口处接收到的通过第三指示符标识的数据帧。以该方式，对于无冲突的数据传输能够使用四个冗余的传输路线。基于本发明，为了提高可用的传输路线的数量甚至还能够将网络基础结构设备进一步级联。
根据本发明的一个优选的设计方案，第一和第三网络基础架构设备无线地彼此连接，而第二和第四网络基础架构设备无线地彼此连接。
在此，第一至第四网络基础架构设备分别连接到两个无线电收发站。
优选地，第一至第四网络基础结构设备是对应于IEC 62439-3的红盒子(Redbox)。根据本发明的另一有利的设计方案，第一至第三指示符分别是对应于IEC 62439-3的PRP后缀(PRPsuffix)，PRPsuffix粘贴到待冗余地发送的数据帧的冗余控制尾(RedundancyControl Trailer)中。在该情况下，第一指示符具有值0x88FB。有利地，第二和第三指示符是相同的。
根据本发明的另一设计方案，第一通信设备经由其第一和第二通信网络接口冗余地与第一和第二网络基础架构设备的第三通信网络接口连接，而第二通信设备经由其第一和第二通信网络接口冗余地与第三和第四通信网络设备的第三通信网络接口连接。
根据用于冗余地运行用于根据上述实施方案的通信系统的、根据本发明的方法，第一和第二通信设备通过第一指示符标识待冗余地发送的数据帧。第一至第四网络基础架构设备是对应于IEC 62439-3的Redbox。第一和第三网络基础架构设备通过与第一指示符不同的第二指示符标识待冗余地发送的数据帧，并且拒绝在第三通信接口处接收到的通过第二指示符标识的数据帧。第二和第四网络基础架构设备通过与第一指示符不同的第三指示符标识待冗余地发送的数据帧，并且拒绝在第三通信接口处接收到的通过第三指示符标识的数据帧。第一至第三指示符分别是对应于IEC 62439-3的PRPsuffix，PRPsuffix粘贴到待冗余地发送的数据帧的冗余控制尾中。优选地，第二和第三指示符是相同的。
附图说明
下面，以实施例借助附图详细阐述本发明。其示出
图1示出用于工业自动化系统的能冗余运行的通信系统，其中通信系统包括两个通信设备和四个网络基础结构设备。
具体实施方式
在附图中示出的通信系统包括第一通信设备101和第二通信设备102以及四个根据IEC 62439-3的PRP-Redbox 201-204作为网络基础结构设备。这两个通信设备101、102分别具有至少一个第一通信网络接口111、121和第二通信网络接口112、122以及与相应的第一和第二通信网络接口111-112、121-122连接的信号处理单元113、123。信号处理单元113、123例如能够借助于FPGA来实现并且分别包括多路复用单元和冗余处理单元，多路复用单元用于将待发送的数据帧并行地转发给这两个通信网络接口111-112、121-122，冗余处理单元设计和设置用于根据62439-3检测接收到的冗余的数据帧和用于拒绝数据帧副本。
原则上，第一通信设备101和第二通信设备102也能够设计成根据IEC 62439-3的PRP-Redbox并且包括互联端口(Interlink-Port)作为第三通信网络接口。例如，在控制系统层能够将SCADA系统(数据采集与监视控制系统Supervisory Control and DataAcquisition)连接到第一通信设备101的互联端口处，而在现场层面能够将工业自动化系统的传感器和/或执行器系统连接到第二通信设备的互联端口处。这种传感器和/或执行器系统例如能够是生产线上的生产机器人、用于传送系统的驱动器或操作和观察站。替代于此，第一通信设备101和第二通信设备102也能够作为固定的或可移动的站来分配给高速列车的通信系统或其他的运输系统的通信系统。
4个PRP-RedBox 201-204分别包括第一通信网络接口211、221、231、241、第二通信网络接口212、222、232、242和第三通信网络接口213、223、233、243以及与相应的第一至第三通信网络接口211-213、221-223、231-233、241-243连接的信号处理单元214、224、234、244。信号处理单元214、224、234、244分别具有多路复用单元和冗余处理单元，多路复用单元用于将在第三通信网络接口213、223、233、243处接收到的数据帧并行地转发给第一通信网络接口211、221、231、241和第二通信网络接口212、222、232、242，冗余处理单元设计和设置用于在转发给第三通信网络接口213、223、233、243之前根据IEC62439-3来检测在第一通信网络接口211、221、231、241和第二通信网络接口212、222、232、242处接收到的冗余的数据帧和用于拒绝数据帧副本。
根据IEC 62439-3版本2.0章节4.1，彼此冗余的数据帧的特征在于统一的序列号，序列号通过相应的信号处理单元113、123、214、224、234、244分派给待冗余地发送的数据组。此外，优选分别将存储单元分配给信号处理单元113、123、214、224、234、244，存储单元存储有已经无错地接收到的数据帧的序列号。在接收到新的数据帧时，相应的冗余处理单元检查与已经存储的序列号的一致性。在当前的实施例中，即使根据并行冗余协议传输待冗余地发送的数据帧，下面的实施方案类似地也适用于根据高可用无缝冗余协议的传输，高可用无缝冗余协议在IEC 62439-3版本2.0章节5中描述。
根据附图，第一通信设备101与第一PRP-Redbox 201的和第二PRP-Redbox 202的第三通信网络接口213、223冗余地连接，而第二通信设备102与第三PRP-Redbox 203的和第四PRP-Redbox 204的第三通信网络接口233、243冗余地连接。此外，第一和第三PRP-Redbox201、203分别经由其第一通信网络接口211、231和第二通信网络接口212、232彼此连接。以相应的方式，第二PRP-Redbox 202和第四PRP-Redbox 204分别经由其第一通信网络接口221、241和第二通信网络接口222、242彼此连接。因此，为符合并行冗余协议的数据传输4提供不相交的通信网络路径1-4。
在当前的实施例中，第一PRP-Redbox 201和第三PRP-Redbox 203或第二PRP-Redbox 202和第四PRP-Redbox 204无线地彼此连接。对此，能够分别将无线电收发站连接到每个第一通信网络接口211、221、231、241和第二通信网络接口212、222、232、242。无线电收发站例如能够是WLAN站，WLAN站可选地能够承担作为WLAN接入点或WLAN客户端的角色。代替WLAN站，原则上也能够使用用于WiMAX-、UMTS-、LTE-移动无线电网络或其他的移动无线电网络的无线电收发站。对此，类似地适用下面的实施方案。
第一通信设备101和第二通信设备102通过第一指示符标识待冗余地发送的数据帧。相反，第一PRP-Redbox201和第三PRP-Redbox203通过与第一指示符不同的第二指示符标识待冗余地发送的数据帧，并且拒绝在第三通信接口213、223处接收到的通过第二指示符标识的数据帧。以相应的方式，第二PRP-Redbox 202和第四PRP-Redbox 204通过同样与第一指示符不同的第三指示符标识待冗余地发送的数据帧，并且拒绝在第三通信接口处接收到的通过第三指示符标识的数据帧。在此，第二和第三指示符优选是相同的。
第一至第三指示符分别是根据IEC 62439-3版本2.0章节4.1.10.2.2的PRPsuffix，PRPsuffix粘贴到待冗余地发送的数据帧的冗余控制尾中。从IEC 62439-3版本2.0章节4.2.7.3中能够得出冗余控制尾的详细描述。在当前的实施例中，选择0x88FB作为第一指示符的值，而对于第二或第三指示符选择应用独有的或用户个性化的数值。因此，当前的实施例提供如下优点：通过修改PRP协议信息能够区分多个PRP实例并且能够实现四个或更多个冗余的PRP传输路径。

Claims (7)

1.一种用于工业自动化系统的能冗余运行的通信系统，具有：
至少一个第一通信设备(101)和至少一个第二通信设备(102)，所述第一通信设备和所述第二通信设备分别具有：
至少一个第一通信网络接口(111、121)和至少一个第二通信网络接口(112、122)，
与所述第一通信网络接口和所述第二通信网络接口连接的信号处理单元(113、123)，所述信号处理单元具有多路复用单元和冗余处理单元，所述多路复用单元用于将待发送的数据帧并行地转发到这两个通信网络接口，所述冗余处理单元设计和设置用于检测接收到的冗余的数据帧和用于拒绝数据帧副本，
至少四个网络基础架构设备(201-204)，所述网络基础架构设备分别具有：
第一通信网络接口(211、221、231、241)、第二通信网络接口(212、222、232、242)和第三通信网络接口(213、223、233、243)，
与所述第一通信网络接口至第三通信网络接口连接的信号处理单元(214、224、234、244)，所述信号处理单元具有多路复用单元和冗余处理单元，所述多路复用单元用于将在所述第三通信网络接口处接收到的数据帧转发给所述第一通信网络接口和所述第二通信网络接口，所述冗余处理单元设计和设置用于在转发到所述第三通信网络接口之前检测在所述第一通信网络接口和所述第二通信网络接口处接收到的冗余的数据帧和拒绝数据帧复本，
其特征在于，
所述第一通信设备(101)与第一网络基础架构设备(201)的和第二网络基础架构设备(202)的第三通信网络接口冗余地连接，
所述第二通信设备(102)与第三网络基础架构设备(203)的和第四网络基础架构设备(204)的第三通信网络接口冗余地连接，
所述第一网络基础架构设备和所述第三网络基础架构设备分别经由所述第一网络基础架构设备的和所述第三网络基础架构设备的第一通信网络接口和第二通信网络接口彼此连接，
所述第二网络基础架构设备和所述第四网络基础架构设备分别经由所述第二网络基础架构设备的和所述第四网络基础架构设备的第一通信网络接口和第二通信网络接口彼此连接，
所述第一网络基础架构设备至第四网络基础架构设备是对应于IEC 62439-3的红盒子，
所述第一通信设备和所述第二通信设备设计和设置用于，通过第一指示符标识待冗余地发送的数据帧，
所述第一网络基础架构设备和所述第三网络基础架构设备分别设计和设置用于，通过与所述第一指示符不同的第二指示符标识待冗余地发送的数据帧并且拒绝在所述第三通信网络接口处接收到的通过所述第二指示符标识的数据帧，
所述第二网络基础架构设备和所述第四网络基础架构设备设计和设置用于，通过与所述第一指示符不同的第三指示符标识待冗余地发送的数据帧并且拒绝在所述第三通信接口处接收到的通过所述第三指示符标识的数据帧，
所述第一指示符至第三指示符分别是对应于IEC 62439-3的PRP后缀，所述PRP后缀粘贴到待冗余地发送的数据帧的冗余控制尾中。
2.根据权利要求1所述的通信系统，其中，所述第一网络基础架构设备与第三网络基础架构设备无线地彼此连接，并且其中，所述第二网络基础架构设备与所述第四网络基础架构设备无线地彼此连接。
3.根据权利要求2所述的通信系统，其中，所述第一网络基础架构设备至第四网络基础架构设备分别连接到两个无线电收发站处。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的通信系统，其中，所述第一指示符具有值0x88FB。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的通信系统，其中，所述第二指示符与所述第三指示符相同。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的通信系统，其中，所述第一通信设备经由所述第一通信设备的第一通信网络接口和第二通信网络接口冗余地与所述第一网络基础架构设备的和所述第二网络基础架构设备的第三通信网络接口连接，并且其中，所述第二通信设备经由所述第二通信设备的第一通信网络接口和第二通信网络接口冗余地与所述第三网络基础架构设备的和第四网络基础架构设备的第三通信网络接口连接。
7.一种用于冗余地运行用于工业自动化系统的通信系统的方法，其中
所述工业通信系统具有至少一个第一通信设备(101)和至少一个第二通信设备(102)，所述第一通信设备和所述第二通信设备分别具有：
至少一个第一通信网络接口(111、121)和至少一个第二通信网络接口(112、122)，和
与所述第一通信网络接口和所述第二通信网络接口连接的信号处理单元(113、123)，所述信号处理单元具有多路复用单元和冗余处理单元，所述多路复用单元用于将待发送的数据帧并行转发到这两个通信网络接口，所述冗余处理单元设计和设置用于检测接收到的冗余的数据帧和用于拒绝数据帧副本，
所述工业通信系统具有至少四个网络基础架构设备(201-204)，所述网络基础架构设备分别具有：
第一通信网络接口(211、221、231、241)、第二通信网络接口(212、222、232、242)和第三通信网络接口(213、223、233、243)，
与所述第一通信网络接口至第三通信网络接口连接的信号处理单元(214、224、234、244)，所述信号处理单元具有多路复用单元和冗余处理单元，所述多路复用单元用于将在所述第三通信网络接口处接收到的数据帧转发给所述第一通信网络接口和所述第二通信网络接口，所述冗余处理单元设计和设置用于在转发到所述第三通信网络接口之前检测在所述第一通信网络接口和所述第二通信网络接口处接收到的冗余的数据帧和拒绝数据帧复本，
其特征在于，
所述第一通信设备(101)与第一网络基础架构设备(201)的和第二网络基础架构设备(202)的第三通信网络接口冗余地连接，
所述第二通信设备(102)与第三网络基础架构设备(203)的和第四网络基础架构设备(204)的第三通信网络接口冗余地连接，
所述第一网络基础架构设备和所述第三网络基础架构设备分别经由所述第一网络基础架构设备的和所述第三网络基础架构设备的第一通信网络接口和第二通信网络接口彼此连接，
所述第二网络基础架构设备和所述第四网络基础架构设备分别经由所述第二网络基础架构设备的和所述第四网络基础架构设备的第一通信网络接口和第二通信网络接口彼此连接，
所述第一网络基础架构设备至第四网络基础架构设备是对应于IEC 62439-3的红盒子，
所述第一通信设备和所述第二通信设备通过第一指示符标识待冗余地发送的数据帧，
所述第一网络基础架构设备和所述第三网络基础架构设备通过与所述第一指示符不同的第二指示符标识待冗余地发送的数据帧并且拒绝在所述第三通信网络接口处接收到的通过所述第二指示符标识的数据帧，
所述第二网络基础架构设备和所述第四网络基础架构设备通过与所述第一指示符不同的第三指示符标识待冗余地发送的数据帧，并且拒绝在所述第三通信接口处接收到的通过所述第三指示符标识的数据帧，其中，所述第一指示符至第三指示符分别是对应于IEC62439-3的PRP后缀，所述PRP后缀粘贴到待冗余地发送的数据帧的冗余控制尾中。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115085961A (zh) * 2021-03-02 2022-09-20 西门子股份公司 在自动化设施的通信网络中对设备的认证

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4084416A1 (en) * 2021-04-30 2022-11-02 ABB Schweiz AG Monitoring a communication system that is used for control and/or surveillance of an industrial process
US20230084697A1 (en) * 2021-09-10 2023-03-16 Honeywell International Inc. Method and appratus for an alternate communication path for connected networks

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103297309A (zh) * 2012-02-29 2013-09-11 西门子公司 用于可冗余操作的工业通信网络的通信设备以及用于操作通信设备的方法
CN103490966A (zh) * 2013-10-10 2014-01-01 北京航天发射技术研究所 一种双冗余can总线数据接收处理方法
EP2712124A1 (de) * 2012-09-24 2014-03-26 Siemens Aktiengesellschaft Redundant betreibbares industrielles Kommunikationssystem und Verfahren zu dessen Betrieb
CN203563079U (zh) * 2012-06-29 2014-04-23 西门子公司 用于可冗余操作的工业通信网络的通信设备
CN104040932A (zh) * 2012-01-17 2014-09-10 网络洞察力知识产权公司 一种网络通信冗余方法
WO2014187893A1 (de) * 2013-05-24 2014-11-27 Hirschmann Automation And Control Gmbh Wireless - redbox mit timing splitter

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8380126B1 (en) * 2005-10-13 2013-02-19 Abbott Medical Optics Inc. Reliable communications for wireless devices
ES2860874T3 (es) * 2008-11-22 2021-10-05 Wika Mobile Control Gmbh & Co Kg Red con aparato de control y sensor/actuador con dos enlaces de transmisión redundantes
EP2571190B1 (en) * 2011-09-19 2016-07-20 Alcatel Lucent System and method for selective protection switching
EP2670078B1 (de) 2012-05-30 2015-04-15 Siemens Aktiengesellschaft Kommunikationsgerät für ein redundant betreibbares industrielles Kommunikationsnetz und Verfahren zum Betrieb eines Kommunikationsgeräts

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104040932A (zh) * 2012-01-17 2014-09-10 网络洞察力知识产权公司 一种网络通信冗余方法
CN103297309A (zh) * 2012-02-29 2013-09-11 西门子公司 用于可冗余操作的工业通信网络的通信设备以及用于操作通信设备的方法
CN203563079U (zh) * 2012-06-29 2014-04-23 西门子公司 用于可冗余操作的工业通信网络的通信设备
EP2712124A1 (de) * 2012-09-24 2014-03-26 Siemens Aktiengesellschaft Redundant betreibbares industrielles Kommunikationssystem und Verfahren zu dessen Betrieb
WO2014187893A1 (de) * 2013-05-24 2014-11-27 Hirschmann Automation And Control Gmbh Wireless - redbox mit timing splitter
CN103490966A (zh) * 2013-10-10 2014-01-01 北京航天发射技术研究所 一种双冗余can总线数据接收处理方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MARCO T. KASSIS 等: ""Analysis of Parallel Redundant WLAN with Timing Diversity"", 《 2013 WORLD CONGRESS ON COMPUTER AND INFORMATION TECHNOLOGY (WCCIT)》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115085961A (zh) * 2021-03-02 2022-09-20 西门子股份公司 在自动化设施的通信网络中对设备的认证
CN115085961B (zh) * 2021-03-02 2024-04-19 西门子股份公司 在自动化设施的通信网络中对设备的认证

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