CN110140339A - 用于配置工业自动化系统的通信设备的方法和配置数据分配器单元 - Google Patents

Abstract

在接收工业自动化系统的第一通信设备的地址配置请求时，配置数据分配器单元存储在第一通信设备与地址配置服务器之间的具有可预设的有效期的对应关系，并且根据存储的对应关系在有效期期间将第一通信设备的全部配置请求转发给地址配置服务器。相反地，配置数据分配器单元在接收第二通信设备的前缀授权请求时存储在第二通信设备与前缀配置服务器之间的具有可预设的有效期的对应关系，并且根据存储的对应关系在有效期期间将第二通信设备的全部配置请求转发给前缀配置服务器。

Description

用于配置工业自动化系统的通信设备的方法和配置数据分配 器单元

背景技术

在分散式工业自动化系统中，在检测、评估和传输测量和控制数据时需确保：尤其在时间关键的工业生产过程中实时存在完整且未改变的数据。应避免故意、无意或由于技术错误引起的变化。

通常，工业自动化系统包括多个工业自动化设备，它们经由工业通信网络彼此互连并且在生产或过程自动化的范围中用于控制或调节设施、机器或设备。基于在借助工业自动化设备来自动化的技术系统中的时间关键的框架条件，在工业通信网络中为了在自动化设备之间通信，主要使用实时通信协议，如PROFINET、PROFIBUS或实时以太网。

非常成问题的是：在工业自动化系统或工业自动化设备的计算单元之间的通信连接的中断，因为这除了信息损失之外例如能够导致不期望地或不必要地重复传输服务请求。由此，引起工业自动化系统的通信连接的额外负荷，这能够导致进一步的系统干扰或故障。此外，未传输的或未完整传输的消息例如妨碍工业自动化系统过渡到安全运行状态下或保持在安全运行状态下。在最不利的情况下，能够造成全部生产设施失效和成本高昂的生产停滞。特定的问题经常是因为在自动化工业系统中要交换比较多的、但是相对较短的信息，这就让上述的那些问题更加严重。

从EP 2 940 926 A1已知：通信设备的用于配置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。配置服务器根据配置请求给通信设备指派至少一个第一拓扑设备名称组成部分，该设备名称组成部分与配置服务器的空间的或分级的布置相关联。通过每个进行转发的分配器单元来补充另一拓扑的设备名称组成部分，该设备名称组成部分与相应的进行转发的分配器单元的空间的或分级的布置相关联。通信设备的配置单元从拓扑的设备名称组成部分和其设备名称的在其子网之内单义的名称组成部分中产生。

在EP 2 975 827 A1中描述：为了配置通信设备，通过一个子网之内的至少一个路由器借助于路由器发布消息将用于通信设备的第一配置信息传输给由相应的子网所包括的通信设备。第一配置信息包括具有关于第二配置信息的说明的控制信息，这些第二配置信息通过至少一个配置服务器提供。借助于通信设备侧的或路由器侧的诊断单元检查：第一配置信息在相应的子网之内是否包括彼此一致的控制信息。在存在不一致的控制信息的情况下，对应于第一配置信息地配置通信设备，第一配置信息通过在存在不一致的控制信息之前对于配置起决定性作用的至少一个路由器来传输。

从IETF标准提纲RFC 3315(https：//tools.ietf.org/html/rfc3315)中已知：相应于用于IPv6动态主机配置协议(DHCPv6)的DHCP服务器，将配置参数、如IPv6地址为了选择和请求而传输给网络节点。特别地，DHCPv6实现自动分配可再次使用的IPv6地址和-相反于自动配置的无状态地址-实现暂时通过使用的IPv6地址的网络节点与状态相关地进行协议化。

在IETF标准提纲RFC 3633(https://tools.ietf.org/html/rfc3633)中描述用于授权基于DHCPv6的IPv6前缀的处理的方法。在此，根据请求通过授权路由器或DHCP服务器释放IPv6前缀以通过进行请求的路由器来进行传播。这尤其能够超出管理界限进行，而授权路由器或DHCP服务器不必具有子网的拓扑信息，在所述子网中通过进行请求的路由器传播释放的IPv6前缀。

发明内容

本发明所基于的目的是：提出一种用于在工业自动化系统之内基本上自动配置不同通信设备的方法以及一种用于执行该方法的适当设备，不同通信设备尤其是一方面的没有路由器功能的终端设备和另一方面的路由器。

根据本发明，所述目的通过具有权利要求1中提出的特征的方法和通过具有权利要求11中提出的特征的、用于工业自动化系统的配置数据分配器单元来实现。本发明的有利的改进形式在从属权利要求中说明。

相应于用于配置工业自动化系统的通信设备的根据本发明的方法，第一DHCPv6配置服务器根据第一配置请求分别将IPv6地址配置提供给要进行配置的通信设备。相反地，第二DHCPv6配置服务器根据第二配置请求分别将至少一个能借助于路由器发布消息传播的IPv6前缀释放，该前缀用于具有路由器功能的要进行配置的通信设备。第一配置请求是具有用于提供非临时IPv6地址的IA_NA选项或具有用于提供临时的IPv6地址的IA-TA选项的DHCPv6配置请求，而第二配置请求是具有用于前缀授权的IA_PD选项的DHCPv6配置请求。

根据本发明，与工业自动化系统相关联的配置数据分配器单元在接收包括IA_NA-或者IA_TA选项的、工业自动化系统的第一通信设备的第一DHCPv6配置请求时，对于能预设的有效持续时间，存储在第一通信设备与第一DHCPv6配置服务器之间的对应关系，并且根据所存储的对应关系在有效持续时间期间，将第一通信设备的全部DHCPv6配置请求转发给第一DHCPv6配置服务器。此外，配置数据分配器单元在接收包括IA_PD选项的、与工业自动化系统相关联的第二通信设备的第二DHCPv6配置请求时，对于能预设的有效持续时间，存储在第二通信设备与第二DHCPv6配置服务器之间的对应关系，并且根据所存储的对应关系在有效持续时间期间将第二通信设备的全部DHCPv6配置请求转发给第二DHCPv6配置服务器，其中第二通信设备具有路由器功能。以该方式，基于DHCPv6在工业通信网络中可以在维持分开运作用于终端设备配置和用于路由器配置的责任的情况下自动地配置终端设备和路由器。

根据本发明的一个优选的设计方案，当一个通信设备的DHCPv6配置请求不仅包括IA_NA-或者IA_TA选项还包括IA_PD选项时，配置数据分配器单元根据该DHCPv6配置请求存储该通信设备与两个DHCPv6配置服务器的对应关系。与之相应地，将该通信设备的全部DHCPv6配置请求在预设的有效持续时间期间转发给两个DHCPv6配置服务器。在通信设备与DHCPv6配置服务器之间的对应关系的有效持续时间优选地通过配置来预设。

相应于本发明的一个有利的改进形式，配置数据分配器单元在通信设备与DHCPv6配置服务器之间的对应关系的能预设的有效持续时间到期之后，根据在有效持续时间到期之后接收的DHCPv6配置请求，确定和存储在相应的通信设备与相应的DHCPv6配置服务器之间的更新的对应关系。优选地，当配置数据分配器单元从所述通信设备接收DHCPv6释放消息时，配置数据分配器单元删除在该通信设备与DHCPv6配置服务器之间的对应关系。此外相应于本发明的另一有利的设计方案，当通过第二DHCPv6配置服务器为第二通信设备释放IPv6前缀的租借持续时间到期时，配置数据分配器单元删除在具有路由器功能的第二通信设备与第二配置服务器之间的对应关系。

在一个通信设备与一个配置服务器之间的对应关系例如能够通过在相应的通信设备的设备标识符与相应的配置服务器的DNS名称或IPv6地址之间的对应关系形成。在此，设备识别标识符特别是DHCP唯一标识符。

第一DHCPv6配置服务器优选存储关于在通信设备处分配的IPv6地址配置的信息，其用于就状态地址配置而言的IPv6地址配置管理。此外，配置数据分配器单元例如能够集成到第二DHCPv6配置服务器中，并且取消第二DHCPv6配置请求的明确转发，所述第二DHCPv6配置请求与工业自动化系统相关联。

用于工业自动化系统的根据本发明的配置数据分配器单元设置和适合用于执行相应于上述实施方案的方法。在此，配置数据分配器单元构成和设计用于：在接收包括IA_NA-或者IA_TA选项的、与工业自动化系统相关联的第一通信设备的第一DHCPv6配置请求时，对于能预设的有效持续时间，存储在第一通信设备与第一DHCPv6配置服务器之间的对应关系，并且根据所存储的对应关系在有效持续时间期间，将第一通信设备的全部DHCPv6配置请求转发给第一DHCPv6配置服务器。在此，第一DHCPv6配置服务器设置用于将IPv6地址配置提供给要进行配置的通信设备。

此外，根据本发明，配置数据分配器单元构成和设计用于：在接收包括IA_PD选项的、与工业自动化系统相关联的第二通信设备的第二DHCPv6配置请求时，对于能预设的有效持续时间，存储在第二通信设备与第二DHCPv6配置服务器之间的对应关系，并且根据所存储的对应关系在有效持续时间期间，将第二通信设备的全部DHCPv6配置请求转发给第二DHCPv6配置服务器，其中第二通信设备具有路由器功能。在此，第二DHCPv6配置服务器为了释放至少一个IPv6前缀，设置用于借助路由器发布消息通过具有路由器功能的要进行配置的通信设备进行传播。

附图说明

下面，以实施例根据附图详细阐述本发明。其示出：

附图示出具有两个DHCPv6服务器、一个DHCPv6中继器和多个要进行配置的自动化设备的工业自动化系统的示意图，所述自动化设备具有DHCPv6客户端。

具体实施方式

在图1中示出的工业自动化系统包括：第一DHCPv6服务器101和第二DHCPv6服务器102作为配置服务器；具有集成的DHCPv6中继器131的路由器103作为配置数据分配器单元；具有集成的DHCPv6前缀客户端的次级的路由器105；以及没有路由器功能的通信或自动化设备104。自动化设备104在当前的实施例中是复杂机器的可编程逻辑控制器，并且包括具有DHCPv6客户端的通信模块、中央单元以及输入/输出单元。输入/输出单元用于在自动化设备104与通过自动化设备104控制的机器或装置之间交换控制和测量变量。中央单元尤其设置用于从检测的测量变量中确定适当的控制变量。自动化设备104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。

第一DHCPv6服务器101根据第一配置请求分别将IPv6地址配置提供给要进行配置的第一通信设备。这种要进行配置的第一通信设备例如是自动化设备104。此外，第一DHCPv6服务器101在状态地址配置的范畴中存储关于分配给第一通信设备的IPv6地址配置的信息。相反地，第二DHCPv6服务器102根据第二配置请求分别释放用于具有路由器功能的要进行配置的第二通信设备的至少一个IPv6前缀，该前缀能够借助于路由器发布消息或路由器广播来传播。具有路由器功能的要进行配置的这种第二通信设备例如是次级路由器105。

DHCPv6中继器131配置用于：在接收与工业自动化系统相关联的第一通信设备的第一配置请求时，将在第一通信设备与第一DHCPv6服务器101之间的具有可预设的有效持续时间的对应关系存储在用于DHCPv6客户端对应关系的表格132中。根据所存储的对应关系，DHCPv6中继器131在该有效持续时间期间将第一通信设备的全部配置请求转发给第一DHCPv6服务器。第一配置请求是具有用于提供非临时IPv6地址的IA_NA选项或具有用于提供临时的IPv6地址的IA-TA选项的DHCPv6配置请求或信息请求消息或征求消息。如果自动化设备104中断这种第一配置请求，则DHCPv6中继器131在其用于DHCPv6客户端对应关系的表格132中存储自动化设备104的DHCP唯一标识符和第一DHCPv6服务器101的IPv6地址133。

此外，DHCPv6中继器131配置用于：在接收具有路由器功能的、与工业自动化系统相关联的第二通信设备的第二配置请求时，将在第二通信设备与第二DHCPv6服务器102之间的、具有可预设的有效持续时间的对应关系存储在其用于DHCPv6客户端对应关系的表格132中。根据所存储的对应关系，DHCPv6中继器131在该有效持续时间期间将第二通信设备的全部配置请求转发给第二DHCPv6服务器102。第二配置请求是具有用于前缀授权的IA_PD选项的DHCPv6配置请求或信息请求消息或征求消息。如果次级路由器105中止这种第二配置请求，则DHCPv6中继器131在其用于DHCPv6客户端对应关系的表格132中存储次级路由器105的DHCP唯一标识符和第二DHCPv6服务器102的IPv6地址134。

优选地，当一个通信设备的DHCPv6配置请求不仅包括IA_NA-或者IA_TA选项还包括IA_PD选项时，DHCPv6中继器131根据该DHCPv6配置请求存储该通信设备与两个DHCPv6配置服务器101、102的对应关系。与之相应地，在可预设的有效持续时间期间，将该通信设备的全部DHCPv6配置请求转发给两个DHCPv6配置服务器101、102。一个通信设备与一个DHCPv6配置服务器之间的对应关系的有效持续时间例如能够通过配置来预设。

在一个通信设备与一个DHCPv6配置服务器之间的对应关系的有效持续时间到期之后，DHCPv6中继器131根据在有效持续时间到期之后接收的配置请求，确定和存储在相应的通信设备与要关联的配置服务器之间的更新的对应关系。此外，当DHCPv6中继器131从一个通信设备接收DHCPv6释放消息时，DHCPv6中继器131优选删除在该通信设备与一个配置服务器之间的对应关系。此外，当通过第二DHCPv6服务器为第二通信设备释放的IPv6前缀的租借持续时间到期时，DHCPv6中继器131有利地删除在具有路由器功能的第二通信设备与第二DHCPv6服务器102之间的对应关系。

Claims (11)

1.一种用于配置工业自动化系统的通信设备的方法，其中

-根据具有用于提供非临时IPv6地址的IA_NA选项或具有用于提供临时的IPv6地址的IA-TA选项的第一DHCPv6配置请求，第一DHCPv6配置服务器(101)分别将IPv6地址配置提供给要进行配置的通信设备，

-根据具有用于前缀授权的IA_PD选项的第二DHCPv6配置请求，第二DHCPv6配置服务器(102)分别将至少一个能借助于路由器发布消息传播的IPv6前缀释放，所述IPv6前缀用于具有路由器功能的要进行配置的通信设备，

其特征在于，

-与所述工业自动化系统相关联的配置数据分配器单元(131)在接收具有IA_NA-或者IA_TA选项的、所述工业自动化系统的第一通信设备(104)的第一DHCPv6配置请求时，对于能预设的有效持续时间，存储在所述第一通信设备与所述第一DHCPv6配置服务器之间的对应关系，并且根据所存储的对应关系在所述有效持续时间期间，将所述第一通信设备的全部DHCPv6配置请求转发给所述第一DHCPv6配置服务器，

-所述配置数据分配器单元(131)在接收具有IA_PD选项的、与所述工业自动化系统相关联的第二通信设备(105)的第二DHCPv6配置请求时，对于能预设的有效持续时间存储在所述第二通信设备与所述第二DHCPv6配置服务器之间的对应关系，并且根据所存储的对应关系在所述有效持续时间期间，将所述第二通信设备的全部DHCPv6配置请求转发给所述第二DHCPv6配置服务器，其中所述第二通信设备具有路由器功能。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述配置数据分配器单元(131)在通信设备(104、105)与DHCPv6配置服务器(101、102)之间的对应关系的能预设的有效持续时间到期之后，根据在所述有效持续时间到期之后接收的DHCPv6配置请求，确定和存储在相应的所述通信设备与相应的所述DHCPv6配置服务器之间的更新的对应关系。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，当通信设备的DHCPv6配置请求不仅包括IA_NA-或IA_TA选项还包括IA_PD选项时，所述配置数据分配器单元(131)根据该DHCPv6配置请求存储该通信设备与两个DHCPv6配置服务器(101、102)的对应关系。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在通信设备(104、105)与DHCPv6配置服务器(101、102)之间的对应关系的能预设的有效持续时间通过配置来预设。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，在通信设备(104、105)与DHCPv6配置服务器(101、102)之间的对应关系通过在相应的所述通信设备的设备标识符与相应的所述配置服务器的DNS名称或IPv6地址之间的对应关系形成。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述设备标识符是DHCP唯一标识符。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，当所述配置数据分配器单元从通信设备接收DHCPv6释放消息时，所述配置数据分配器单元(131)删除在该通信设备(104、105)与DHCPv6配置服务器(101、102)之间的对应关系。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，当通过所述第二DHCPv6配置服务器为所述第二通信设备释放IPv6前缀的租借持续时间到期时，所述配置数据分配器单元(131)删除在具有路由器功能的所述第二通信设备(105)与所述第二DHCPv6配置服务器(102)之间的对应关系。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述第一DHCPv6配置服务器(101)存储关于用于IPv6地址配置管理的、在通信设备处分配的IPv6地址配置的信息。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述配置数据分配器单(131)集成到所述第二DHCPv6配置服务器(102)中，并且取消第二DHCPv6配置请求的明确转发，所述第二DHCPv6配置请求与所述工业自动化系统相关联。

11.一种用于执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法的用于工业自动化系统的配置数据分配器单元，

其特征在于，

-所述配置数据分配器单元(131)构成和设计用于：在接收具有IA_NA-或者IA_TA选项的、与所述工业自动化系统相关联的第一通信设备(104)的第一DHCPv6配置请求时，对于能预设的有效持续时间，存储在所述第一通信设备与第一DHCPv6配置服务器(101)之间的对应关系，并且根据所存储的对应关系在所述有效持续时间期间，将所述第一通信设备的全部配置请求转发给所述第一DHCPv6配置服务器，

其中，所述第一DHCPv6配置服务器设置用于将IPv6地址配置提供给要进行配置的通信设备，

-其中，所述配置数据分配器单元(131)构成和设计用于：在接收具有IA_PD选项的、与所述工业自动化系统相关联的第二通信设备(105)的第二DHCPv6配置请求时，对于能预设的有效持续时间，存储在所述第二通信设备与第二DHCPv6配置服务器(102)之间的对应关系，并且根据所存储的对应关系在所述有效持续时间期间，将所述第二通信设备的全部配置请求转发给所述第二DHCPv6配置服务器，其中所述第二通信设备具有路由器功能，

其中，所述第二DHCPv6配置服务器为了释放至少一个IPv6前缀，设置用于借助路由器发布消息通过具有路由器功能的要进行配置的通信设备进行传播。