CN113711544B - 用于在自动化网络中对电报进行路由的方法、自动化网络和网络分配器 - Google Patents

Abstract

一种用于在自动化网络(100)中对电报进行路由的方法提出：自动化网络(100)包括经由数据线路网络(200)彼此相连的网络用户(800)。至少一个网络用户(800)形成为主控用户(105，110)且经由数据线路网络(200)向网络用户(800)发送电报。此外至少一个网络用户(800)形成为具有多个输入/输出端口PX的网络分配器(120，130，140)，具有其他网络用户(800)的网段(300，305，310，315，320)所分别连接的输入/输出端口PX被标记为末端端口。主控用户(105，110)给末端端口分别指定端口地址IDY。此外主控用户(105，110)给电报指定末端端口的端口地址(IDY)作为标识符，该电报被确定用于具有其他网络用户(800)的网段(300，305，310，315，320)以进行处理，具有其他网络用户(800)的网段(300，305，310，315，320)连接在该末端端口处。如果网络分配器(120，130，140)接收具有网络分配器(120，130，140)的末端端口的端口地址IDY作为标识符的电报，网络分配器(120，130，140)经由网络分配器(120，130，140)的与端口地址IDY的末端端口相对应的输入/输出端口PX直接输出电报。

Description

用于在自动化网络中对电报进行路由的方法、自动化网络和 网络分配器

技术领域

本发明涉及一种用于对自动化网络中的电报进行路由的方法。本发明还涉及一种用在所述方法中的数据结构。此外，本发明涉及一种自动化网络，所述自动化网络包括网络用户，所述网络用户经由数据线路网络彼此相连。另外，本发明涉及一种在自动化网络中的网络分配器，所述网络分配器被设计为用于执行对电报进行路由的方法。

本专利申请要求在2019年05月28日提交的标题为“用于在自动化网络中对电报进行路由的方法、数据结构、自动化网络和网络分配器(VERFAHREN ZUM ROUTEN VONTELEGRAMMEN IN EINEM AUTOMATISIERUNGSNETZWERK,DATENSTRUKTUR,AUTOMATISIERUNGSNETZWERK UND NETZWERKVERTEILER)”的德国专利申请DE 10 2019 114309.8的优先权，其公开内容通过引用结合在此。

背景技术

自动化网络通常作为“现场总线系统”工作。现场总线系统是能够实现对自动化网络的机器或设施的实时控制的工业总线系统，其中借助于存储器可编程的控制器(SPS)来控制自动化网络的机器或设施。为了使现场设备(即例如自动化网络的机器或设施的传感器和作动器)与SPS通信，SPS使用现场总线系统。如果多个网络用户经由自动化网络中的可以形成为有线或无线总线系统的同一条数据线路发送电报，则必须存在以下可能性：网络用户可以共享同一条数据线路以便进行数据传输。为此目的，存在固定的层级和标准化的数据传输协议。

大多数情况下，现场总线系统以所谓的“主从运行模式”工作。也就是说，至少一个网络用户形成为主控用户并且承担对过程的控制，而其余的网络用户作为从属用户承担在自动化网络的控制运行中的子任务的执行。在自动化网络中，数据交换在此借助于电报来进行，所述电报由主控用户输出到从属用户。从属用户从电报中读取以其为地址的输出数据并且将其输入数据加入电报中并且将电报发送回到主控用户。

在自动化网络中一般使用网络分配器，即所谓的“交换机”，以便将具有相连的网络用户的单独数据线路彼此连接并且使数据或电报经由通过数据线路网络连接到网络分配器的各个输入/输出端口处的网络用户到达数据或电报的目的地。

在仅仅用底层以太网数据传输协议传输电报的自动化网络中，对电报的路由经由网络分配器借助于路由表来进行。在此，路由是指确定在自动化网络的网络分配器之间用于传送电报的传输路径。所谓的路由表对于发送方网络用户和接收方网络用户的每一种组合都有一个条目，所述条目包括接收方网络用户的目的地MAC(MAC：媒体访问控制)地址、发送方网络用户的发送者MAC地址以及网络分配器的形成为用于输出电报的输出端口的输入/输出端口。

如果处理以太网数据传输协议的所连接的网络用户发生变更，则变更后的网络用户一般具有新的发送方MAC地址。因为这个新的发送者MAC地址尚未作为条目保存在网络分配器的路由表中，网络分配器必须首先通过学习过程来更新路由表，即在从网络用户接收电报时将发送者MAC地址存储在路由表中，由此变更后的网络用户可以参与数据通信。用于路由表的存储需求随着自动化网络大小而不利地增加。

此外，网络分配器还可以形成为所谓的“可管理型交换机”，也就是说除了基础功能之外，它们还可以附加地具有控制和监测功能。用底层以太网数据传输协议(例如数据传输协议PROFINET IRT)的电报在此例如可以经由自动化网络中的VLAN-ID(帧ID)而被路由，因为可管理型交换机一般支持VLAN(VLAN：虚拟局域网)。VLAN是在网络分配器内部或整个物理自动化网络内部的逻辑子网。在此可以给每个VLAN或子网指定一个标识号，也就是VLAN-ID。

即使在用VLAN-ID路由的情况下，对于发送方网络用户和接收方网络用户的每一种组合，路由表也包括一个条目，所述条目具有VLAN-ID、网络分配器的形成为输入端口的输入/输出端口、以及网络分配器的形成为输出端口的输入/输出端口。借助于LLDP协议以及SNMP协议(LLDP：链路层发现协议，SNMP：简单网络管理协议)来配置此类路由表。网络分配器经由LLDP协议与连接到各个的输入/输出端口的每一个网络用户通信，以便确定连接到了谁。这些信息被存储在数据库中，主控用户可以经由SNMP协议访问所述数据库。其前提条件是，每一个网络用户都支持LLDP协议以及SNMP协议并且具有数据库。

在所连接的处理以太网数据传输协议的网络用户变更的情况下，对于变更后的同样处理该以太网数据传输协议的网络用户必须重新进行设置：变更后的网络用户应经由VLAN-ID与哪个子网通信。在此，随着自动化网络的大小增加，用于路由表的存储需求同样不利地增大。

在用底层EtherCAT数据传输协议传输电报的自动化网络(以下称为EtherCAT网络)中，当一特定网络用户形成为从属用户并且能够处理EtherCAT数据传输协议时，对所述网络用户不要求上述意义上的路由。因为在如此形成的自动化网络中电报总是路由经过EtherCAT网段中的所有从属用户并且从网段的最后一个从属用户发送回到主控用户。在EtherCAT网络中，电报可以用底层EtherCAT数据传输协议进行路由，即从网络分配器路由到EtherCAT网段。大多数情况下，此类EtherCAT网络仅用一种数据传输速率操作。此外，随着具有多个从属用户的EtherCAT网络大小的增加，电报经过EtherCAT网络的运行时间也可能增大。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种用于在自动化网络中对电报进行路由的经优化的方法，可以与自动化网络的大小无关地使用所述方法并且所述方法使得在变更网络用户的情况下不需要网络分配器的学习过程即可与网络用户通信。此外，本发明的目的是借助于一种改进的数据结构来提高自动化网络中数据传输的可靠性并且提供一种改进的自动化网络以及一种改进的网络分配器。

此目的通过独立权利要求的特征实现。本发明的其他有利实施方式在从属权利要求中给出。

根据本发明提出了一种用于在自动化网络中对电报进行路由的方法以及一种相关的自动化网络。所述自动化网络包括网络用户，所述网络用户经由数据线路网络彼此相连。至少一个网络用户形成为主控用户并且经由所述数据线路网络向所述网络用户发送电报。此外，至少一个网络用户形成为网络分配器，所述网络分配器具有多个输入/输出端口，其中具有网络用户的网段所连接的输入/输出端口被标记为末端端口。所述主控用户给所述末端端口分别指定端口地址。另外，所述主控用户给电报指定末端端口的端口地址作为标识符，所述电报被确定用于具有网络用户的网段以便进行处理，具有网络用户的所述网段连接在所述末端端口处。如果所述网络分配器接收具有所述网络分配器的末端端口的端口地址作为标识符的电报，则所述网络分配器经由所述网络分配器的与所述端口地址的末端端口相对应的输入/输出端口直接输出所述电报。

借助于所提出的方法，具有被指配给所述网络分配器的末端端口的端口地址作为标识符的电报可以基于端口地址与末端端口的指配关系在没有包括复杂路由表的复杂路由方法的情况下经由对应的末端端口直接被网络分配器输出。

由此，在电报传输时，与常规路由方法相比可以有利地提高吞吐量。

在另一个实施方式中，所述网络分配器包括多个输入/输出端口，所述输入/输出端口被标记为转发端口。如果所述网络分配器接收具有与所述网络分配器的末端端口的端口地址不对应的标识符的电报，则所述网络分配器经由所述网络分配器的保存在路由表中的转发端口对所述电报进行路由。路由表中与路由相关的条目以有利的方式受限于还可以形成为目的地地址(DST)的端口地址以及网络分配器的被标记为转发端口的输入/输出端口。由此可以基于高效的信息利用而节约路由表中的存储空间。这可以有利地有助于降低成本。

替代地，如果电报由主控用户以VLAN标签发送或者经由MAC地址发送，网络分配器对电报的路由还可以经由VLAN-ID来进行，其中具有网络用户的网段分别获得VLAN-ID或MAC地址，利用所述VLAN-ID或MAC地址可以将电报从网络分配器路由到相应的网段。当网段中的网络用户变更时，所提出的方法也不要求网络分配器的学习过程。因为变更后的网络用户在网络分配器的路由表中没有获得新的条目，这是因为网络用户只能经由所指配的网段(变更后的网络用户布置在其中)来响应。因为在此情况下端口地址没有改变，所以可以立即进行与网络用户的通信。

根据另一个实施方式，所述转发端口同时被标记为末端端口。所述主控用户被设计为用于经由所述数据线路网络发送被禁止用于由所述网络用户处理的电报。如果所述网络分配器从所述主控用户接收具有端口地址作为标识符的电报，所述电报被确定用于所述网络分配器的末端端口并且被禁止用于由所述网络用户处理，则所述网络分配器将具有所述端口地址作为标识符的所述电报解禁并且经由被指配给所述端口地址的末端端口的对应的输入/输出端口将所述电报输出到具有网络用户的所述网段以便进行处理。

在EtherCAT网络中，在所述网络分配器的被标记为转发端口的输入/输出端口处还可以经由所述数据线路网络来连接具有形成为EtherCAT从属用户的网络用户的网段。即，在此情况下，被标记为转发端口的输入/输出端口同时可以为用于具有EtherCAT从属用户的网段的末端端口。如果在下文中提及自动化网络中的网络用户，则由此总是同时包含EtherCAT网络中的EtherCAT从属用户。由于主控用户可以发送被禁止用于由网络用户处理的电报，以便在自动化网络中进行电报传输时提高可靠性，所以必需的是，网络分配器在经由网络分配器的被指配给端口地址的、被标记为末端端口的输入/输出端口进行输出之前允许将此类电报用于进行处理，由此在相应网段中的网络用户可以处理电报。然而，如果网络分配器经由被标记为转发端口的输入/输出端口经由数据线路网络将电报输出到另一个网络分配器，则网络分配器一般在输出之前不解禁电报，因为在网络分配器与所述另一个网络分配器之间例如可能经由数据线路网络连接有可能处理电报的其他网络用户。在示例情况下，当电报例如基于作为电报标识符的端口地址而被所述另一个网络分配器经由所述另一个网络分配器的被标记为末端端口的、被指配给端口地址的输入/输出端口直接输出时，所述另一个网络分配器才允许将电报用于进行处理。

相反，当网络分配器从自动化网络中的前一个网络分配器接收被允许用于进行处理的电报时，所述电报被确定用于非直接经由网络分配器的被标记为末端端口连接的、具有网络用户的网段，则网络分配器还可以禁止电报用于由网络用户处理。以此方式还可以借助于本发明的方法提高在电报传输时的可靠性。

在另一个实施方式中，所述网络分配器的所述末端端口的所述端口地址形成为连续序列。所述网络分配器能够基于运算器从所述连续序列的集合中选择所述连续序列的子集以便对具有端口地址作为标识符的所述电报进行路由，其中所述运算器形成为比较运算器和/或逻辑运算器。如果网络分配器的末端端口的端口地址形成为连续序列，则网络分配器可以有利地基于端口地址借助于比较运算器和/或逻辑运算器来进行简化的路由。例如，网络分配器可以将具有端口地址作为标识符(具有>＝5且<＝8的数值)的电报经由网络分配器的被标记为转发端口的输入/输出端口进行路由。在此，连续序列例如可以形成为符号、数值、符号与数值的组合等的形式。

根据另一个实施方式，所述主控用户经由所述数据线路网络发送查询电报，以便检测所述网络分配器的输入/输出端口。所述主控用户在从所述网络分配器获得查询电报之后利用关于所述网络分配器的输入/输出端口的端口信息将所述端口地址指配给所述网络分配器的单独的输入/输出端口，具有网络用户的网段分别连接到所述输入/输出端口并且所述输入/输出端口形成为末端端口。所提出的方法可以实现由主控用户集中配置自动化网络。主控用户还可以以此方式设定自动化网络中的其他网络分配器并且指派对于被标记为末端端口的输入/输出端口而言一一对应的端口地址，以便具有网络用户的网段能够有针对性地响应电报或对电报寻址。

在另一个实施方式中，所述数据结构形成为电报，其中所述电报具有头部、数据部和尾部。所述头部包括所述端口地址作为标识符。所述数据部具有带有数据元素的第一数据字段，所述数据元素具有第一值或第二值。所述尾部包括用于所发送数据的完整性测试的校验和字段。通过分析在电报头部中作为标识符的端口地址，网络分配器可以经由网络分配器的被指配给端口地址的末端端口快速地直接输出电报或者经由网络分配器的转发端口经由数据线路网络将电报输出到其他的网络分配器。借助于带有具有第一值或第二值的数据元素的第一数据字段，主控用户可以表示对于网络用户而言禁止或允许处理电报。当电报基于作为标识符的端口地址被直接指配给网络分配器的末端端口时，网络分配器可以对于所连接的具有网络用户的网段来允许将电报用于进行处理，其方式为，网络分配器用另外的值来覆写表示禁止的值。此外，具有数据元素的第一数据字段可以用于对于不同数据传输协议可变地表示禁止/允许将电报用于进行处理并且例如不限于实时的EtherCAT数据传输协议。

根据另一个实施方式，所述自动化网络形成为EtherCAT网络并且所述电报形成为EtherCAT电报。EtherCAT电报在头部中包括TAG字段，所述TAG字段包括第二、第三、第四和第五数据字段。所述TAG字段的所述第二数据字段包括用于在所述EtherCAT电报的所述头部中标示TAG字段的TAG协议标识。所述TAG字段的所述第三数据字段和第四数据字段包括所述EtherCAT电报的形成为标识符的端口地址，所述端口地址具有目的端口地址和发送者端口地址。如果所述电报被分片，则所述第五数据字段包括分片信息。所述数据部包括另外的头部，所述另外的头部具有长度字段、保留字段和所述第一数据字段。所述第一数据字段形成为类型字段并且所述数据元素形成为EtherCAT协议类型。如果所述EtherCAT电报被禁止用于由所述网络用户处理，则所述EtherCAT协议类型具有所述第一值。如果所述EtherCAT电报被解禁用于由所述网络用户处理，则所述EtherCAT协议类型包括所述第二值。

电报可以有利地形成为EtherCAT电报并且可以使用成熟的实时EtherCAT数据传输协议，其中电报的所述另外的头部于是形成为EtherCAT电报头部。在此，类型字段的EtherCAT协议类型包括第二值，所述第二值根据标准以数值一(在十六进制表示中)表示允许处理电报，也就是说对网段的从属用户进行寻址。类型字段可以设置为包括4位的字段，其中由此可以表示16种不同的协议类型(2⁴＝16)并且由此可以简单地将协议类型的另一个值用于禁止处理电报。协议类型的另一个值，即与第二值不同地形成的、EtherCAT协议类型的第一值，因此可以实现为用于表示禁止网段的从属用户处理电报。电报的EtherCAT协议类型优选被布置在电报的EtherCAT头部中，使得网络用户可以在早期识别允许处理电报或禁止处理电报并且可以在没有延迟的情况下开始处理或者转发到下一个网络用户。以此方式可以提高在电报传输时的吞吐量。

根据本发明，另外提出一种用于自动化网络的网络分配器，其中所述网络分配器设计为用于执行用于对电报进行路由的方法。所述网络分配器可以包括处理单元，所述处理单元可以以软件的形式或作为硬件实现并且具有路由单元以及协议芯片。尤其可设想的是，所述处理单元具有多个硬件组件或硬件模块。在EtherCAT网络中，协议芯片优选可以形成为EtherCAT从属控制器并且可以将网络分配器标记为全功能从属用户，使得网络分配器另外还可以处理来自主控用户的电报。除了将网络分配器标记为从属用户之外，网络分配器附加地还可以经由网络分配器的转发端口借助于路由单元(所述路由单元例如访问保存在EtherCAT从属控制器的存储单元中的路由表)对主控用户的电报进行路由或者经由网络分配器的末端端口直接输出。网络分配器可以简单地集成到现有的自动化网络中，因为本发明的网络分配器建立在成熟的EtherCAT技术上并且与现有的EtherCAT网络兼容。

前文阐释的和/或在从属权利要求中展现的本发明的有利实施方案和改进方案可以(除了例如在唯一相关性的情况下或在不可统一的替代方案的情况下)单独地或者还可以互相任意组合地使用。

附图说明

本发明的上述特性、特征和优点以及其实现方式，在结合以下参考示意图详细阐释的实施例说明的情况下将变得清楚且更容易理解。在附图中：

图1示出具有网络用户的自动化网络的示意性构造，所述自动化网络被设计为用于执行一种用于对电报进行路由的方法；

图2示出用在所述方法中的数据结构的示意性构造；并且

图3示出用在所述方法中的另一种数据结构的示意性构造。

要注意的是，附图仅仅是示意性的并且不是按比例的。在这种意义上，在附图中示出的部件和元件可以以夸大或缩小的方式展示以便更好地理解。另外还要注意，当涉及以相同方式形成的元件和/或组件时，附图中的附图标记保持不变。

具体实施方式

自动化网络通常作为现场总线系统实现，其中网络用户经由现场总线彼此联网。网络用户可以形成为至少一个主控用户、至少一个网络分配器以及多个网络用户或从属用户。所提及的网络用户可以被设计成用于与控制单元交换数据，其中为此一般使用实时数据传输协议，例如EtherCAT数据传输协议。除此之外，自动化网络还可以具有如下的网络用户，所述网络用户可以处理其他的数据传输协议，例如TCP/IP(TCP/IP：传输控制协议/互联网协议)、以太网等。这些网络用户不需要为了控制目的而被寻址。这些数据传输协议的数据例如可以包括关于自动化网络的诊断信息。下面借助于实时EtherCAT数据传输协议示例性地阐释本发明。

经由自动化网络中的数据线路网络连接的上述网络用户可以经由网络分配器，即所谓的“交换机”或“分支(Branche)”彼此相连。网络分配器还用于协调网段中的用户的数据交换并且将电报实时引导至其目的地。已知的用于通过网络分配器对电报进行路由的方法使用单独网络用户的MAC地址或网络用户的VLAN-ID。然而这些方法的缺点在于以下情况：不能与变更后的网络用户立即通信，因为网络分配器一般只有借助于学习过程才能将变更后的网络用户的新MAC地址或新VLAN-ID保存在路由表中。而且路由表对于发送方和接收方网络用户的每一种组合分别要求相关的MAC地址或VLAN-ID以及网络分配器的输入/输出端口，这些输入/输出端口在此形成为输入端口和输出端口。

因此，本发明的核心构思在于提供简化的用于在自动化网络中对电报进行路由的方法，其中网络分配器的输入/输出端口被划分为经标记的末端端口和转发端口，其中具有网络用户的网段经由数据线路网络连接到末端端口，并且除了网络用户之外还有其他的网络分配器可以经由数据线路网络连接到转发端口。通过以下方式可以实现简化的路由：将一一对应的端口地址指配给网络分配器的末端端口，网络分配器可以经由所述端口地址将具有作为端口地址的标识符的电报指配给网络分配器的末端端口，并且网络分配器可以将此类电报经由对应的末端端口直接输出到电报被确定用于的具有网络用户的网段。如果所述网络分配器和其他网络分配器的末端端口的端口地址形成连续序列，则电报的路由可以经由网络分配器的这个或这些转发端口有利地借助于比较运算器和/或逻辑运算器而被限制于自动化网络中存在的端口地址的集合中的子集。在此，本发明不受限于使用EtherCAT数据传输协议(即使它是优选的数据传输协议)，而是还可以用于应当对电报进行路由的所有自动化网络中。

下面借助于图1至图3来说明本发明的自动化网络和网络分配器的构造和工作方式，其中，如果合理并且需要，在说明书中使用来自三张附图中的相关附图标记。

图1示出具有网络用户800的自动化网络100的示意性构造，所述自动化网络被设计用于对电报进行路由的方法。自动化网络100包括网络用户800，所述网络用户经由数据线路网络200彼此相连。自动化网络100的至少一个网络用户800形成为主控用户105，至少一个网络用户800设计为网络分配器，如在图1中所示例如设计为第一至第三网络分配器120、130、140，并且还存在其他的网络用户800，例如形成为其他的主控用户110和第一至第十四网络用户110、115、125、135、145、155、160、165、170、175、180、185、400、405、410。主控用户105经由第一数据线路205与第一网络分配器120的第一输入/输出端口P0相连。第一网络分配器120的第一输入/输出端口P0例如可以被标记为第一网络分配器120的末端端口，其中具有网络用户的网段可以连接在末端端口处。然而在图1中，仅主控用户105连接在第一输入/输出端口P0处。例如可以将第一端口地址ID1，即符号和数值的组合，指配给作为被标记的末端端口的第一输入/输出端口P0，第一网络分配器120可以经由所述第一端口地址将来自网络用户的电报输出给主控用户105，所述主控用户经由第一数据线路205连接在第一输入/输出端口P0处。

第一网络分配器120可以经由第三输入/输出端口P2经由第三数据线路215与另一个主控用户110相连。第一网络分配器120的第三输入/输出端口P2同样可以被标记为第一网络分配器120的末端端口并且被第一网络分配器120利用具有第二端口地址ID2作为标识符的电报直接寻址。第一网络分配器120经由第一网络分配器120的被标记为末端端口的第三输入/输出端口P2经由第三数据线路215将具有第二端口地址ID2作为标识符的电报输出到另一个主控用户110。例如，可以只将经由第一数据线路205与第一网络分配器120的第一输入/输出端口P0相连的主控用户105设计成用于对自动化网络100以及其网络分配器和网络用户一起进行集中配置。

经由第一网络分配器120的第四输入/输出端口P3和第四数据线路220，第一网络分配器120可以与自动化网络100的第四网段315相连。例如第四网段315可以包括第一网络用户115。为了更加清晰，在图1中仅展示了网络分配器的输入/输出端口。尽管如此，自动化网络100中的其他用户具有输入/输出端口，经由所述输入/输出端口，用户经由数据线路网络200彼此相连。下面对此方面将不再赘述。第一网络用户115在此例如可以形成为Beckhoff Automation GmbH&Co.KG公司的耦合元件EK1100并且被设计为用于以100Mbit/s的第一数据传输速率或100MBaud的第一符号速率实现数据通信并且用于处理主控用户105的电报。第一网络用户115据此可以被设计为从属用户并且“动态生效地(on the fly)”处理电报，也就是说读取经寻址的输出数据并且将输入数据加入电报中并且将电报转发到后续的网络用户或否则发送回到主控用户105。如果在下文中提及“处理”，则由此总是同时包括所阐释的网络用户在动态生效地处理电报时执行的步骤，并且此后将不再进一步阐释。

第四网段315可以示例性地如上所述地形成。此外可设想的是，第四网段315与上述构型不同并且包括其他未示出的网络用户或从属用户。第一网络分配器120的第四输入/输出端口P3也被标记为末端端口并且被指配给第三端口地址ID3。第一网络分配器120据此可以将具有第三端口地址ID3作为标识符的电报经由第一网络分配器120的第四输入/输出端口P3直接输出到具有第一网络用户115的第四网段315以便进行处理。

第一网络分配器120可以经由第一网络分配器120的第五输入/输出端口P4和第五数据线路225与自动化网络100的第三网段310相连。第五输入/输出端口P4可以被标记为末端端口并且已经被主控用户105指配了第四端口地址ID4。第一网络分配器120可以将来自主控用户105的、具有第四端口地址ID4作为标识符的电报经由第一网络分配器120的第五输入/输出端口P4直接输出到具有网络用户的第三网段310以便进行处理。第三网段310可以包括第二网络用户125、第三网络用户135和第四网络用户145，其中第二至第四网络用户125、135、145分别可以被设计为用于处理来自主控用户105的电报的从属用户。第二网络用户125可以例如形成为耦合元件。第三网络用户135可以例如形成为简单分支(SimpleBranch)，其中所述简单分支可以被设计为，除了在所述方法中用于数据传输的协议之外还具有路由功能并且支持其他协议，例如TCP/IP协议(传输控制协议/互联网协议)。

第四网络用户145可以例如同样形成为简单分支。在第三网段310中的第二至第四网络用户125、135、145同样可以被设计为，以1Gbit/s的第二数据传输速率或1GBaud的第二符号速率来实现数据通信。即，与第四网段315不同，第三网段310例如可以不用100Mbit/s的第一数据传输速率，而是用1Gbit/s的第二数据传输速率来工作。上述第一和第二数据传输速率以及下文中提及的数据传输速率还可以与所阐释的值不同地实现，例如2.5Gbit/s或5Gbit/s或10Gbit/s的第二数据传输速率等。

例如在第一网络分配器120的第六输入/输出端口P5处可以不连接具有一个或多个网络用户的数据线路。于是，没有给第六输入/输出端口P5指配端口地址，因为第六输入/输出端口P5没有被标记为第一网络分配器120的末端端口。在此，第六输入/输出端口P5是示例性选择的。还可设想的是，如此形成第一网络分配器120的另一个输入/输出端口，或者网络用户被连接在第一网络分配器120的第六输入/输出端口P5处并且第六输入/输出端口P5被标记为具有相关的端口地址的末端端口。

经由第七输入/输出端口P6和第六数据线路230，第一网络分配器120与第十三网络用户405相连。第一网络分配器120的第七输入/输出端口P6同样可以被标记为末端端口并且用第九端口地址ID9而被寻址。第一网络分配器120可以经由被标记为末端端口的第七输入/输出端口与上述说明类似地借助于作为电报标识符的第九端口地址ID9来输出电报。例如，第十三网络用户405可以不是形成为处理EtherCAT数据传输协议的网络用户，而是形成为以太网用户，其中对于以太网用户而言特征性的可以是仅仅处理具有底层以太网数据传输协议的电报。在此背景下可设想的是，第十三网络用户405没有形成自动化网络中的独立网段。例如第十三网络用户405被设计为用于以1Gbit/s的第二数据传输速率实现数据通信。

经由第八输入/输出端口P7和第七数据线路235，第一网络分配器120可以与第十二网络用户400相连。第一网络分配器120的第八输入/输出端口P7可以被标记为末端端口并且用第十端口地址ID10被寻址。上述说明类似地适用于输出具有第十端口地址ID10作为标识符的电报。第十二网络用户400同样可以被设计为用于处理以太网数据传输协议并且形成以太网用户。例如以太网用户可以被设计为用于以100Mbit/s的第一数据传输速率实现数据通信。与第十三网络用户405类似，第十二网络用户400也可以不形成自动化网络100中的独立网段。

经由第二输入/输出端口P1和第二数据线路210，第一网络分配器120可以与第五网络用户155相连。第五网络用户155可以被设计为用于以第二数据传输速率进行数据通信。第五网络用户155可以经由第二数据线路210与第二网络分配器130的第一输入/输出端口P0相连并且形成为用于处理来自主控用户105的从属用户。

第二网络分配器130可以经由第二网络分配器130的第二输入/输出端口P1和第八数据线路240与第六网络用户160相连。例如第六网络用户160同样可以形成为上述简单分支并且处理主控用户105的电报。此外，第六网络用户160可以在第八数据线路240之后具有第七网络用户165。第七网络用户165可以形成第一网段300中的最后一个网络用户，所述第一网段从第五网络用户155延伸至第七网络用户165，因为在单独网段中的网络用户一般链状布置。此外，第七网络用户165可以形成为耦合元件并且适合于处理来自主控用户105的电报。

例如，如果第二网络分配器130的第二输入/输出端口P1设定为这样，则第二网络分配器130可以为第一网段300的一部分。因此，第一网络分配器120的第二输入/输出端口P1可以被标记为末端端口，其中可以将具有第五网络用户155、第二网络用户130、第六网络用户160和第七网络用户165的第一网段300指配给末端端口。第一网络分配器120可以将具有第八端口地址ID8作为标识符的电报例如经由第一网络分配器120的被标记为末端端口的第二输入/输出端口P1直接输出给第五网络用户155(其为第一网段300的第一个网络用户)以便进行处理。

从第五网络用户155开始并且包括第二网络分配器130、第六网络用户160和第七网络用户165的第一网段300可以被设计为用于以1Gbit/s的第二数据传输速率进行数据通信，因为第五网络用户155、第六网络用户160和第七网络用户165例如如此设计。然而还可设想的是，第五网络用户155、第六网络用户160和第七网络用户165与第一网络分配器120和第二网络分配器130类似地能够实现1Gbit/s的第二数据传输速率以及100Mbit/s的第一数据传输速率。在此背景下，第一网段300可以包括未示出的其他网络用户，所述其他网络用户被设计为用于实现第一数据传输速率。在所提及的情况下，第一网段300的用户的数据传输速率被统一设定成第一数据传输速率。这类似地适用于其他的网段，这些网段也可以具有其他的被设计为仅用于实现第一数据传输速率的网络用户。然而，对于其他网段的说明而言，不再重新指明这种特性。

经由第三输入/输出端口P2和第九数据线路245，第二网络分配器130与第八网络用户170相连。第八网络用户170例如形成第二网段305中的第一个网络用户并且可以被设置为用于作为从属用户处理来自主控用户105的电报。第八网络用户170例如可以被设计为用于以第二数据传输速率进行数据通信。然后，第二网络分配器130的第三输入/输出端口P2可以被标记为用于第二网段305的末端端口并且用第七端口地址ID7被寻址。第八网络用户170经由第八数据线路240还与第三网络分配器140的第一输入/输出端口P0相连。如果第三网络分配器130的第二输入/输出端口P1被设定为这样，则第三网络分配器140可以为第二网段305的一部分。

经由第三输入/输出端口P2和第十一数据线路255，第三网络分配器140可以与第十四网络用户410相连。第三网络分配器140的第三输入/输出端口P2在此可以为第三网络分配器140的经标记的末端端口并且被主控用户105指定第五端口地址ID5。第十四网络用户410例如形成为处理以太网数据交换协议的以太网交换机。在自动化网络100中，类似于第十二网络用户400和第十三网络用户405，对于第十四网络用户410没有形成自动化网络100的独立网段，因为例如仅为此设置了处理EtherCAT数据传输协议的网络用户。

尽管如此，在用于借助于查询电报来检测自动化网络100的网络用户的方法的范围内，即在集中配置自动化网络100的范围内，在第三网络分配器140已经将查询电报中关于第三网络分配器140的输入/输出端口(具有网络用户的网段分别连接到所述输入/输出端口)的端口信息登记在主控用户105处之后，主控用户105可以将第五端口地址ID5指配给第三网络分配器140的第三输入/输出端口P2。利用第三网络分配器140经由第三输入/输出端口P2经由第十一数据线路255输出的另一个查询电报，主控用户105可以在下一个步骤中将第十四网络用户410检测为以太网交换机。用于由主控用户105检测第十四网络用户410的例子类似地适用于第十二网络用户400和第十三网络用户405以及布置在网段中的其余网络用户。

第三网络分配器140可以经由第四输入/输出端口P3和第十二数据线路260与自动化网络100的第五网段320的第十一网络用户185相连。第三网络分配器140的第四输入/输出端口P3同样可以被标记为末端端口并且被主控用户105指配第六端口地址ID6，以便对具有第十一网络用户185的第五网段320进行寻址。第十一网络用户185例如可以被设计为用于实现第一数据传输速率并且用于处理来自主控用户105的电报。

经由第三网络分配器140的第二输入/输出端口P1和第十数据线路250，第三网络分配器140可以与第九网络用户175相连。第九网络用户175可以是第二网段305的一部分并且可以形成为耦合元件，以便作为从属用户来处理来自主控用户105的电报。第九网络用户175可以被设计为用于实现第二数据传输速率。在第九网络用户175之后，第十网络用户180可以连接到第十数据线路250，第十网络用户同样被设计为作为从属用户用于处理来自主控用户105的电报并且可以实现为简单分支。第十网络用户180例如可以形成第二网段305中的链状布置的网络用户中的最后一个网络用户。因此，第三网络分配器140的第二输入/输出端口P1形成被标记的用于第二网段305的末端端口，所述第二网段可以用第七端口地址ID7被寻址。总而言之，具有包括第七端口地址ID7作为标识符的电报的主控用户105可以响应具有所述电报的第八网络用户170、第三网络分配器140、第九网络用户175以及第十网络用户180。

第一至第三网络分配器120、130、140分别包括被标记为转发端口或实现为所谓的路由端口的输入/输出端口。第一网络分配器120的第二输入/输出端口P1例如除了被标记为用于第一网段300的末端端口的特性之外还附加地被标记为转发端口。也就是说，第一网络分配器120可以基于第八端口地址ID8与第二输入/输出端口P1的指配关系将具有第八端口地址ID8作为标识符的电报经由第二输入/输出端口P1直接输出到第一网段300。此外，第一网络分配器120可以经由第一网络分配器120的被标记为转发端口的第二输入/输出端口P1对来自主控用户105的电报(其例如具有第七端口地址ID7作为标识符)进行路由。在此尤其可以将第一网络分配器120对于电报的路由简化为可以借助于比较运算器和/或逻辑运算器进行的路由决策。例如主控用户105为此可以已经在第一网络分配器120的路由表中保存以下内容：第一网络分配器120经由第一网络分配器120的被标记为转发端口的第二输入/输出端口对具有如下端口地址的电报进行路由，所述端口地址形成为大于等于第五端口地址ID5的组合的符号值和数值并且小于等于第八端口地址ID8的组合的符号值和数值。此外，主控用户105可以将具有第七端口地址ID7作为标识符的电报禁止用于由网络用户处理并且例如用电报中的第一数据字段的数据元素的第一值或者电报中的EtherCAT协议类型的第一值来表示这一情况，以避免第一网络分配器120和第五网络用户155在通向第二网络分配器130的路径上处理电报。另外可设想的是，端口地址与网络分配器的被标记为末端端口的输入/输出端口的指配关系同样被主控用户105保存在网络分配器的路由表中。

第二网络分配器130还可以具有被标记为转发端口的输入/输出端口，所述输入/输出端口同时还可以被标记为末端端口。在图1中所述端口例如为第二网络分配器130的第三输入/输出端口P2。第二网络分配器130的第三输入/输出端口P2是用于具有第七端口地址ID7作为标识符的电报的末端端口，并且另外还是第二网络分配器130用于对具有第五端口地址ID5和第六端口地址ID6作为标识符的电报进行路由的输入/输出端口。在第二网络分配器130的路由表中还可以保存以下内容：第二网络分配器经由第三输入/输出端口P2对具有作为大于等于第五端口地址ID5并且小于等于第七端口地址ID7的组合的符号数值的端口地址的电报进行路由或输出。另外，在路由表中例如对于具有第七端口地址ID7作为标识符的电报可以保存以下内容：第二网络分配器130将电报的数据元素或EtherCAT协议类型的第一值设定到第二值或者用第二值覆写第一值，所述第二值表示，在第二网络分配器130经由第三输入/输出端口P2(在此情况下所述第三输入/输出端口对应于经标记的末端端口)并且经由第九数据线路245将电报输出到用于网络用户的第二网段305以便进行处理之前，允许第二网段305的网络用户处理电报。

如果最后一个网络用户处理了电报，则第三网络分配器140可以经由第一输入/输出端口(其在此为经标记的转发端口)将电报发送回到主控用户105，其中主控用户105可以经由第一端口地址ID1而被寻址。在第三网络分配器140的路由表中可以保存以下内容：第三网络分配器140将具有作为大于等于第一端口地址ID1并且小于等于第四端口地址ID4以及大于等于第八端口地址ID8并且小于等第十端口地址ID10的组合的符号数值的端口地址作为标识符的电报经由第三网络分配器140的第一输入/输出端口P0输出或进行路由。同样，类似于上述阐释，第二网络分配器的路由表还可以具有如下条目：使得第二网络分配器130可以将具有作为大于等于第一端口地址ID1并且小于等于第四端口地址ID4以及大于等于第五端口地址ID5并且小于等于第七端口地址ID7的组合的符号数值的端口地址作为标识符的电报经由第一输入/输出端口P0(被标记为转发端口)输出或进行路由。

在此在第二网络分配器130中另外可以保存以下内容：当第二网络分配器130从第三网络分配器140获得电报，并且所述电报被确定为不是用于第二网络分配器130的被标记为末端端口的输入/输出端口，并且所述电报附加地被允许由网络用户处理(这用电报中数据元素或EtherCAT协议类型的第二值表示)时，用数据元素或EtherCAT协议类型的第一值来覆写数据元素或EtherCAT协议类型的第二值，由此禁止电报在返回主控用户105途中被网络用户处理。第一网络分配器120将本示例情况下所阐释的具有第一端口地址ID1作为标识符的电报经由第一输入/输出端口P0直接输出到主控用户105。

在图1中示例性展示了三个网络分配器，即第一至第三网络分配器120、130、140，其分别具有不同数量的第一至第八输入/输出端口P0至P7。依据自动化网络100的构造，还可以存在比图1中展示的第一至第三网络分配器120、130、140更多或更少的网络分配器。各个网络分配器可以如所述地分别具有不同数量的输入/输出端口，使得这些输入/输出端口一般还可以被称为输入/输出端口PX，其中X代表相应输入/输出端口的数值的指数。在单一的网络分配器中的输入/输出端口PX的最大数量并不局限于图1中示例性展示的八个输入/输出端口PX的数量。

第一至第十端口地址ID1至ID10一般还可以被称为端口地址IDY，其中Y是单个端口地址的所说明的组合符号数值的数值的指数。依据自动化网络100的构造，还可以存在比在此图1中展示的端口地址IDY更多或更少的端口地址。各个网络分配器的被标记为末端端口的输入/输出端口PX的端口地址IDY在图1中形成连续序列，主控用户105可以将所述连续序列例如顺时针指派给每一个网络分配器。使端口地址IDY形成为连续序列或者以顺时针进行指派的优点在于，随后简化了网络分配器的路由决策并且尤其可以基于比较运算器和/或逻辑运算器来进行路由决策。通过经由端口地址IDY简化的路由还减少了路由表中的条目。然而指派端口地址IDY并不限于所示的和所阐释的实施例，而是可以以不同方式实现。另外存在以下可能性：替代于用于网络分配器的被标记为末端端口的输入/输出端口PX的端口地址IDY，使用MAC地址或VLAN-ID并且借助于MAC地址或VLAN-ID经由网络分配器的被标记为转发端口的输入/输出端口PX来进行路由。在此，如果MAC地址或VLAN-ID同样被主控用户105作为连续序列进行指派，则还可以由网络分配器基于比较运算器和/或逻辑运算器来进行路由决策。

在图1中所示的自动化网络100可以形成为EtherCAT网络并且在主控用户105与各个其他网络用户800之间的数据传输可以借助于实时的EtherCAT数据传输协议进行。在本文中，图1中所示的第一至第五网段300至320形成EtherCAT网段。

EtherCAT网络一般包括具有数据线路的数据线路网络200，所述数据线路分别具有下行线路和上行线路。为了清晰起见，这在图1中没有示出。EtherCAT网络中的网络用户800被设计为用于处理下行线路上的被解禁的电报，即读取被解禁的电报的以网络用户800为地址的输出数据并且将网络用户800的输入数据加入到被解禁的电报中。在EtherCAT网络中经由上行路线向回发送电报，其中网络用户800不处理经由上行路线的被解禁的电报。

第一网络分配器120以及第二网络分配器130和第三网络分配器140不限于图1中展示的网络拓扑，而是还可以用在具有不同网络拓扑的网络中。此外，它们不限于EtherCAT网络，而是同样可以用在需要网络分配器对电报进行路由并且网络分配器还应当用于对电报进行处理的其他网络中。

图2示出数据结构500的示意性构造，所述数据结构用在用于在图1中所示的自动化网络100中进行数据传输的方法中。数据结构500形成为电报，所述电报例如由图1中的主控用户105输出到自动化网络100中的网络用户以便进行处理从而用于控制运行。图2中的数据结构500具有第一电报构造TEL1并且包括头部505、数据部510以及尾部515。数据结构500例如可以根据IEEE标准802.3形成并且包括用于面向包的数据传输的以太网数据帧格式。如果对于数据结构500而言除了保持以太网数据帧构造之外还将EtherCAT数据传输协议设计为用于处理具有数据结构500的使用数据，则所述数据结构具有第二电报构造TEL2。于是，数据结构500的头部505形成为以太网头部520。

然后，数据结构500的数据部510具有EtherCAT头部525，所述头部包括用于自动化网络100中的网络用户的指令。另外，数据部510包括可以以数据报形式实现的EtherCAT数据。数据部510例如可以具有第一数据报530、第二数据报535以及第n数据报540，其中第n数据报540表示数据结构500总体上可以包括任意数量的数据报。然而在这一点上不应限于数据结构500中的特定数据报数量。数据报自身分别具有控制数据字段和使用数据字段，这在图2中没有示出。控制数据字段包括命令字段，所述命令字段为设计为EtherCAT从属用户的网络用户提供如下信息：应在何种类型的网络用户上处理形成为EtherCAT电报的数据结构500的使用数据。即例如网络用户是否应在写入过程中将数据加入到EtherCAT电报的使用数据字段中，或者网络用户是否应首先从使用数据字段中获得数据以及随后在读写过程中应将哪些数据加入到使用数据字段中，或者网络用户在读取过程中是否应仅仅从使用数据字段中获得数据。如果在下文中提及网络用户，则由此同时包括EtherCAT从属用户。另外，控制数据字段具有地址字段。在地址字段中确定了网络用户中的如下数据范围：网络用户在使用数据字段通过时应与其交换数据。

在接收EtherCAT电报的数据报中的控制数据字段之后，网络用户开始分析命令字段和地址字段。如果网络用户经由数据元素被寻址以便处理EtherCAT电报，则在EtherCAT电报中的数据报通过网络用户期间，网络用户在读取数据报或读写数据报时从使用数据字段中获得被确定用于所述网络用户的输出数据。如果涉及写入数据报或者读写数据报，则相应的网络用户在通过时将输入数据加入到数据报中的使用数据字段中。

此外，形成为EtherCAT电报的数据结构500(以下称为EtherCAT电报)的尾部515在第二电报构造TEL2中具有填充字段545以及校验和字段550。填充字段545是必需的，以便使以太网数据帧中的EtherCAT电报变为64个字节的以太网数据帧的所需最小尺寸，其方式为将附加的、作为填充符附接的字节加入到EtherCAT电报中。当利用EtherCAT电报作为使用数据例如要传输例如小于46或42个字节(没有或具有对应于IEEE 802.1Q的VLAN TAG)时，填充字段可能是必需的，其中未包含在图2中的前导码和起始帧分隔符(SFD)字段在此未计入其中。借助于校验和字段，可以保证所发送数据的完整性测试。校验和字段为此可以包括例如通过以太网数据帧计算的所计算的CRC校验和(CRC：循环冗余检验)，以目的地MAC地址开始并且以填充字段结束，使得校验和自身不被包含在CRC校验和中。CRC校验和由发送者建立并且附接到填充字段。接收者在接收EtherCAT电报之后实施相同的CRC校验和计算，并且当由接收者计算的CRC校验和与用EtherCAT电报传递的CRC校验和不一致时，则接收者假定数据传输有错误。在这种情况下，EtherCAT电报可以被接收者丢弃。

图2中的第三电报构造TEL3显示以太网头部520的详细构造。以太网头部520具有目的地地址字段555，所述目的地地址字段包括标识应接收EtherCAT电报的网络用户的上述目的地MAC地址，所述网络用户可以形成为根据图1的自动化网络100中的EtherCAT从属用户、网络分配器或主控用户。目的地MAC地址在此还可以形成为多播地址(在自动化网络100中的多个网络用户的寻址)或者广播地址(在自动化网络100中的所有网络用户的寻址)。在目的地地址字段555之后，以太网头部520具有发送者地址字段560。发送者地址字段560包括发送者地址，所述发送者地址同样形成为MAC地址并且标识发送者。目的地地址字段555和发送者地址字段560在此分别包括6个字节。

另外，以太网头部520在发送者地址字段560之后具有TAG字段565。例如可以根据IEEE 802.1Q标准将其形成为VLAN TAG的TAG字段(VLAN：虚拟局域网)并且包括4个字节。在TAG字段565之后，以太网头部520具有协议字段570。协议字段570可以形成为所谓的“以太网类型”字段并且包括表示在使用数据内部的下一个更高的层所使用的协议的值，其中根据OSI模型(OSI：开放式系统互联)、即根据用于在层状架构中的数据传输协议的参考模型来定义一个层和下一个更高的层。例如，当电报形成为EtherCAT电报时，协议字段570具有值0x88A4(十六进制)，因为这个值与实时EtherCAT数据传输协议相关联。

EtherCAT头部525包括长度字段575。长度字段575提供关于EtherCAT数据报长度的信息。在长度字段575之后，EtherCAT头部525包括用于必要情况的保留字段580。保留字段580之后，EtherCAT头部525包括形成为类型字段的第一数据字段585。第一数据字段585具有数据元素，所述数据元素具有第一值或第二值，其中数据元素形成为EtherCAT协议类型。当响应电报标识符的具有网络用户的网段被寻址以便进行处理时，EtherCAT协议类型包括第二值。然后EtherCAT协议类型具有值0x1(十六进制)并且网段中的网络用户以这个值识别出，EtherCAT电报被允许用于进行处理并且开始处理EtherCAT电报中的数据报。

EtherCAT协议类型具有第一值，第一值形成为与第二值相差0x1(十六进制)，例如当EtherCAT电报被禁止用于由相应网段中的网络用户进行处理时第一值可以相应于值0x6(十六进制)。作为电报标识符的端口地址例如可以形成为目的地地址字段555的MAC地址。此外，在使用可以被设计为VLAN TAG的TAG字段的TAG字段565时，作为电报标识符的端口地址还可以形成为VLAN-ID。VLAN TAG的TAG字段在此可以包括4个字节，即32位，其中前两个字节包括值0x8100，以便将以太网数据帧标示为根据IEEE 802.1Q的带标签的以太网数据帧。剩余的两个字节包括VLAN-ID、分片信息(在EtherCAT电报分片的情况下)以及可以发送EtherCAT电报的优先级，其中优先级可以以优先级值的形式形成。在此处没有再次详述第三电报构造TEL3中的各个数据报，因为它们可以与第二电报构造TEL2的数据报相同地形成。

当EtherCAT电报被网络分配器分片时，替代于填充字段545，尾部515还可以包括分片字段590。分片字段590可以包括零值或零逻辑值并且由此表示未进行EtherCAT电报的分片。分片字段590的第零至第三位可以包括数据帧数，所述数据帧数表示标示相应以太网数据帧的值，其中当EtherCAT电报已经被网络分配器分片时，用第零至第三位可以形成一至15的值。分片字段590的第四至第七位可以设置为保留位。

TAG字段565还可以根据第四电报构造TEL4来构造，其中在图2中没有示出在第三电报构造TEL3中所示的以太网头部520以及EtherCAT头部525和尾部515的其他字段的图示。尽管如此，第四电报构造TEL4可以形成为完整的EtherCAT电报。TAG字段565可以根据第四电报构造TEL4例如形成为所谓的“ROUT TAG”并且与VLAN TAG有所不同。包括ROUT TAG的TAG字段565可以具有第二数据字段595，所述第二数据字段形成为用于标示TAG字段565的TAG协议标识。例如第二数据字段595可以具有如下的值，所述值将以太网数据帧标示为根据IEEE 802.1Q标准的带标签的以太网数据帧但是形成为与具有值0x8100(十六进制)的VLAN TAG标示不同。在此，ROUT TAG可以在第二数据字段595中具有分开的十六进制标示。此外可设想的是，ROUT TAG以与实时EtherCAT数据传输协议相关联的值0x88A4(十六进制)并且附加地以所谓“子类型”的另一个值标示。子类型例如具有值0x7(十六进制)。

在第二数据字段595之后，TAG字段565可以包括第三数据字段600。此外，TAG字段565可以在第三数据字段600与第五数据字段610之间具有第四数据字段605。第三数据字段600和第四数据字段605优选可以包括作为EtherCAT电报标识符的端口地址。在本文中，作为EtherCAT电报标识符的端口地址例如包括目的地端口地址(例如作为应发送回到主控用户105的电报的目的地端口地址的第一端口地址ID1)以及发送者端口地址(例如作为用于源自第二网段305的网络用户的电报的发送者端口地址的第七端口地址ID7)，其中第三数据字段600可以具有目的地端口地址并且第四数据字段605可以具有发送者端口地址。第五数据字段610可以包括未分配的区域，例如第五数据字段610的第零位至第十一位可以用作保留位。另外，在EtherCAT电报分片的情况下，第五数据字段610可以包括分片信息(如上结合VLAN TAG已经阐释的)以及可以发送EtherCAT电报的优先级。

此外，EtherCAT电报还可以被嵌入到UDP/IP(UDP：用户数据报协议，IP：互联网协议)数据帧构造中，然而这在图2中未示出。在此情况下，以太网头部520具有目的地地址字段555以及发送者地址字段560。在发送者地址字段560之后，以太网头部520包括协议字段570，其中协议字段570具有表示互联网协议(IPv4，互联网协议版本4)的值0x0800(十六进制)。在以太网头部520中，在协议字段570之后是IP头部以及UDP头部。在此情况下，EtherCAT头部525、数据报和尾部515可以类似于上述阐释而形成，其中尾部515可以包括填充字段545以及校验和字段550。此外，EtherCAT电报除了嵌入到UDP/IP数据帧构造中以外还可以具有TAG字段565，其中TAG字段565在此可以形成为VLAN TAG。TAG字段565然后类似于第三电报构造TEL3进行布置。还可设想的是，替代于VLAN TAG，EtherCAT电报具有ROUTTAG。

图3示出用于图2中的数据结构500的示意性的第五电报构造TEL5和第六电报构造TEL6，所述电报构造可以形成为EtherCAT电报。当EtherCAT电报已经被图1中所示的自动化网络100中的网络分配器分片并且经分片的EtherCAT电报的第一分片例如具有第三电报构造TEL3和第四电报构造TEL4时，EtherCAT电报尤其可以具有第五电报构造TEL5和第六电报构造TEL6。EtherCAT电报的第二至第n分片在此可以包括第五电报构造TEL5和第六电报构造TEL6。EtherCAT电报具有分片目的地地址字段615，其中根据第六电报构造TEL6的分片目的地地址字段615包括第七数据字段625和第八数据字段630。分片目的地地址字段615的第七数据字段625例如可以包括4个字节并且以多播地址空间的形式形成，其中多播地址空间具有多播地址，所述多播地址用于对具有在图1中所示的自动化网络100中的网络用户的多个网段进行寻址。替代于此，多播地址空间可以以单播地址空间的形式形成，其中单播地址空间具有单播地址，所述单播地址用于对图1中的具有网络用户的单一网段进行寻址。另外，多播地址空间还可以形成为广播地址空间，其中广播地址空间具有广播地址，所述广播地址用于对图1中的具有网络用户的所有网段进行寻址。

作为对上述说明的替代，同样可设想的是，第七数据字段625可以包括与以太网头部520的目的地地址字段555相结合地提及的目的地MAC地址。除了目的地MAC地址之外，第七数据字段625还可以具有与以太网头部520的发送者地址字段560相结合地提及的发送者地址，所述发送者地址同样可以形成为MAC地址。

分片目的地地址字段615的第八数据字段630可以包括2个字节。第八数据字段630的第零至第三位可以包括数据帧数，所述数据帧数可以表示相应的以太网数据帧的值。此外，第四至第七位以及第十二位可以设置为保留位并且未被分配。第八至第十一位可以包括分片数，所述分片数表示相应分片的值，以便能够将单独的分片指配给所指配的以太网数据帧。另外，第十三位至第十五位具有可以发送EtherCAT电报的第二至第n分片的优先级，其中优先级可以以优先级值的形式形成。第五电报构造TEL5中的数据部510是示例性选择的并且可以根据图2中的第二电报构造TEL2和第三电报构造TEL3形成。在数据部510之后，EtherCAT电报的第二至第n分片可以包括第六数据字段620，所述第六数据字段可以具有一个字节。在此，第六数据字段620的第零至第三位可以被设置为用于表示随后是否还有另一个分片或者待传输的分片已经形成EtherCAT电报的最后一个分片。

例如在此可以用零值表示待传输的分片为EtherCAT电报的最后一个分片。另外，第四至第六位可以被设置为保留位并且第七位被设置为用于表示在低于最小长度的情况下用填充字节来填满EtherCAT电报的第二至第n分片(也就是说进行填充)。另外，第六数据字段620的第二字节可以表示数据帧数，所述数据帧数可以表示相应的以太网数据帧的值。然后，根据第五电报构造TEL5的EtherCAT电报的第二至第n分片可以包括具有经由第二至第n分片计算的校验和的校验和字段550，所述校验和可以类似于上述阐释地来形成。因为第六数据字段620和校验和字段550一起包括5个字节，EtherCAT电报的第二至第n分片的分片目的地地址字段615以及数据部510一起具有至少59个字节，而不需要对EtherCAT电报的第二至第n分片进行填充即可实现64个字节的以太网帧的最小长度。

此外，如上文与第二数据字段595和TAG字段565相结合地阐释的，当第八数据字段630例如形成为分片TAG而非VLAN TAG时，第八数据字段630还可以包括自身的TAG协议标识。第八数据字段630的TAG协议标识可以具有自身的十六进制值。此外还可设想的是，TAG协议标识包括与实时EtherCAT数据传输协议相关联的值0x88A4，并且附加于此还具有另一个值，即可以包括十六进制值0x8的子类型，以便例如用于标示分片目的地地址字段615。

此外，EtherCAT电报的结构无须一定包含网段中网络用户的顺序，因为一方面EtherCAT电报可以对网段中的网络用户的物理存储器地址(以下称为物理地址范围)寻址并且另一方面EtherCAT电报还可以形成为逻辑电报。在第二种情况下，在EtherCAT电报中可以为此给出逻辑地址(即逻辑地址范围)以及地址范围的长度。逻辑地址范围尤其可以形成为大于物理地址范围，使得物理地址范围可以位于逻辑地址范围中。此外，逻辑地址范围在EtherCAT电报中可以彼此相继。

下面将阐释由图1中的自动化网络100中的单独网络用户来处理ROUT TAG的能力。如果具有被设计为用于实现第一数据传输速率的网络用户的网段(即例如图1中的第四网段315以及第五网段320)连接到网络分配器的被标记为末端端口的输入/输出端口，则在所提及的网段中的网络用户将会无法理解图2中阐释的ROUT TAG并且因此不能处理来自主控用户105的具有ROUT TAG的电报。如果TAG字段565形成为VLAN TAG，除了协议字段570中的用于EtherCAT数据传输协议的值之外，在上述网段中的网络用户还理解第二数据字段595的TAG协议标识。于是，TAG协议标识形成为VLAN TAG的TAG协议标识并且包括值0x8100(十六进制)。

然后，在输出到第四网段315或第五网段320之前第一网络分配器120或第三网络分配器140需要将具有ROUT TAG的电报转换为具有VLAN TAG的电报。在此，EtherCAT网段内部(即在图1中所提及的网段内部)的目的地端口地址不是必需的，由此不需要在ROUT TAG转换为VLAN TAG的过程中转换目的地端口地址。第二数据字段595的TAG协议标识的值从用于ROUT TAG的值变为具有0x8100(十六进制)的VLAN TAG值。此外，将发送者端口地址作为VLAN-ID发送并且可以采用可以发送EtherCAT电报的优先级，如上与VLAN TAG相结合地阐释的。此前关于将ROUT TAG转换为VLAN TAG的阐释涉及电报的下行路径。

在电报从对应网段到主控用户105的上行路径上，相应的网络分配器将电报中的第二数据字段595的TAG协议标记的值(即具有0x8100(十六进制)的VLAN TAG值)变为ROUTTAG值。另外，相应的网络分配器采用目的地端口地址、来自VLAN-ID的发送者端口地址以及优先级，所述目的地端口地址作为借助于运算器的路由决策或者作为所指配的末端端口被保存在对应网络分配器的路由列表中。

如果ROUT TAG的第五数据字段610的分片信息表示在具有两个主控用户的自动化网络100中下行路径上的电报的分片，例如通过逻辑值1或替代的指示物，则对应网段的网络用户不能处理经分片的电报。只有当第五数据字段610的分片信息采取逻辑值1时，电报末尾的分片字段590才存在。因此第一至第三网络分配器120、130、140可能必须按存储转发(Store-and-Forward)方式来传输此类电报，即电报分片存储在网络分配器中并且只将完整电报传输给网段中的相应网络用户。

相反，在仅具有一个主控用户的自动化网络中，在电报的下行路径上，从单一的主控用户到具有网络用户的对应网段不会产生电报冲突，因为仅单一的主控用户发送电报。因此，例如具有逻辑值0的此类电报表示电报无分片并且带着这种信息被主控用户发送。然而，当经由网络分配器的被标记为末端端口的输入/输出端口从不同网段接收来自网络用户的电报时，在电报的上行路径上，在仅具有一个主控用户的自动化网络中还是可能出现电报冲突。然后，对于这些末端端口，在电报被网络分配器分片的情况下可以设定：对于对应的末端端口，由网络分配器显示具有逻辑值1的电报的分片。例如根据前文阐释，在第一网络分配器120中将会设定第四输入/输出端口P3并且在第三网络分配器140中设定第四输入/输出端口P3。

如果具有被设计为以第二数据传输速率进行数据传输的网络用户的网段或网段的一部分连接在图1中的网络分配器的被标记为末端端口的输入/输出端口处，则在此类网段中的网络用户可以解释ROUT TAG以及分片信息。如果第五数据字段610的分片信息具有逻辑值1，则电报、也就是说第一电报分片在电报末尾包括分片字段590。然而，此类网段的网络用户对于在上行路径上的电报将不会交换目的地端口地址与下行路径上的电报的发送者端口地址。即，网络分配器的被标记为末端端口的输入/输出端口必须被如下设定：在电报具有EtherCAT协议类型的第二值(表示允许进行处理)的情况下，网络分配器在发送电报之前交换目的地端口地址和发送者端口地址。网络分配器使用目的地端口地址以便经由网络分配器的正确的输入/输出端口来输出或路由电报，所述正确的输入/输出端口可以被标记为末端端口或转发端口，而简单分支经由MAC地址对电报进行路由，其中在电报在上行路径上通向主控用户105的情况下简单分支可以正确地设定发送者端口地址和目的地端口地址。

经由分片信息表示电报分片并且包括分片字段590的电报可以由设计为简单分支的网络用户处理，但不能由设计为从属用户且没有附加的路由功能的网络用户处理。即，经由网络分配器的被标记为末端端口的对应的输入/输出端口，被网络分配器分片的电报首先被缓存，直至经分片的电报的电报分片被完全接收。只有在完全接收之后，网络分配器才发送此类电报，所述电报用EtherCAT协议类型的第二值来表示允许进行处理。形成为以太网电报的电报还可以被相应的网络分配器以经分片的方式转发。此外，对于网络分配器的相应的末端端口还可以设定，在具有EtherCAT协议类型的第二值的电报上行路径上的情况下是否可以进行分片，并且应当用分片信息来表示这种分片。

在所阐释的例子中，与第二网络分配器120的第二输入/输出端口P1(为第一网段300的一部分)类似地设定第一网络分配器120的被标记为用于第一网段300的末端端口的第二输入/输出端口P1以及第一网络分配器120的被标记为用于第三网段310的末端端口的第五输入/输出端口P4。

如果形成为标准交换机或以太网用户的网络用户连接在网络分配器的被标记为末端端口的输入/输出端口上，则这个网络用户将会无法理解ROUT TAG。类似于被设计为图1中的EtherCAT网段的具有网络用户的网段，对于发至以太网交换机或以太网用户的电报而言，目的地端口地址也是不需要的。因此类似于上述说明，对应的网络分配器将ROUT TAG转换为VLAN TAG，在这一点就不再对单独的转换步骤进行重复。同样关于分片的可能性、分片在电报中的表示以及电报的传输请参考对网段的被设计为用于第一数据传输速率的网络用户的上述说明。在图1中展示的自动化网络100中，例如第七输入/输出端口P6以及第八输入/输出端口P7将会被主控用户105如此配置为用于第一网络分配器120，并且第三输入/输出端口P3被如此配置为用于第三网络分配器140。

如果主控用户连接在图1中的网络分配器的被标记为末端端口的输入/输出端口上，则根据上述说明，主控用户不仅可以解释电报的ROUT TAG而且还可以解释经分片的电报。因此，在至主控用户105或其他主控用户110的上行路线上没有电报的情况下，相应的网络分配器需要对电报的ROUT TAG进行转换。在所阐释的例子中，这涉及第一网络分配器120的第一输入/输出端口P0以及第三输入/输出端口P2。这些端口可以被主控用户105对应地设定。

网络分配器自身同样能够解释ROUT TAG。

替代地可设想的是，借助于MAC地址来进行图1中所示的自动化网络100中的路由。在此，MAC地址在路由时应被解释为目的地MAC地址。另外可设想的是，将所提及的在自动化网络100中借助于VLAN-ID、借助于MAC地址以及借助于端口地址IDY来进行路由的变体彼此组合。在此背景下可设想的是，网络分配器经由端口地址IDY对具有存在的ROUT TAG的电报进行路由，经由VLAN-ID对具有存在的VLAN TAG的电报进行路由，或者经由目的地MAC地址对既不具有ROUT TAG也不具有VLAN TAG的电报或包括特定目的地MAC地址的电报进行路由。

例如来自主控用户105的电报可以具有图2中展示的第三电报构造TEL3，其中TAG字段565此时形成为VLAN TAG的形式。在电报从网络用户到主控用户105的上行路径上，可以有利地使用VLAN TAG，以便表示通过网络分配器的电报的分片。在此，分片信息可以被记录到所谓的“可丢弃帧位(Dropable Frame Bit)”中。替代地，为了标示分片信息，还可以使用一个VLAN-ID位。然而其结果是，VLAN-ID的大小减小1位并且代表可供路由使用的可能的VLAN-ID的数量由此减半。在电报中设定有可丢弃帧位的情况下，根据现有技术的网络分配器在自动化网络100中的电报流量(也被称为“业务量”)过高时丢弃这样的电报。然而，在本发明的情况下，可丢弃帧位不应用于表示电报可以被网络分配器丢弃，而是由于自由地进行分配，如果电报可以被分片或已经被分片，则可以将可丢弃帧位用于表示分片信息。只有当分片信息例如以呈1的形式的逻辑值表示电报分片时，电报尾部的分片字段590才存在。

在借助于MAC地址进行路由的情况下，分别形成为以太网用户或以太网交换机的主控用户105、其他的主控用户110、第十二网络用户400、第十三网络用户405、第十四网络用户410以及分别被设计为简单分支的第三网络用户135、第四网络用户145、第六网络用户160和第十网络用户180具有自身的MAC地址。附加地，主控用户105可以在自动化网络100的配置阶段中分别将MAC地址(作为所谓的“代理”MAC地址)指定给网络分配器的各个输入/输出端口PX，在图1中示出的具有网络用户的网段经由数据线路网络200连接到所述输入/输出端口。即，这尤其可以为第一网络分配器120的第二输入/输出端口P1、第四输入/输出端口P3和第五输入/输出端口P4以及第二网络分配器130的第三输入/输出端口P2和第三网络分配器140的第四输入/输出端口P3。

如果一个或多个被设计为用于第一数据传输速率的网络用户800连接在网络分配器的输入/输出端口PX上，即例如具有第一网络用户115的第四网段315经由第一网络分配120的第四输入/输出端口P3连接并且具有第十一网络用户185的第五网段320经由第三网络分配器140的第四输入/输出端口P3连接，则当TAG字段565形成为VLAN TAG时，网络用户除了在协议字段570中用于EtherCAT数据传输协议的值之外还理解第二数据字段595的TAG协议标识。于是，TAG协议标识形成为VLAN TAG的TAG协议标识并且包括值0x8100(十六进制)。因此，自动化网络100的对应的网络分配器可以将具有VLAN TAG的电报发送给上述具有网络用户的网段。对于分片、分片在电报中的表示以及对应输入/输出端口的设定，与借助于ROUT TAG和端口地址进行路由相结合的上述阐释适用于具有输入/输出端口的相同的网络用户和连接到其上的具有网络用户的网段，使得在此处不再重复这些特征。

如果一个或多个形成为以第二数据传输速率进行数据传输的网络用户800连接在网络分配器的输入/输出端口PX上，即例如经由第一网络分配器120的第二输入/输出端口P1连接的第一网段300以及经由第一网络分配器120的第五输入/输出端口P4连接的第三网段310，类似于经由第二网络分配器130的第三输入/输出端口P2连接的第二网段305。经由分片信息表示电报分片并且包括分片字段590的电报可以由被设计为简单分支的网络用户处理，但不能由被设计为从属用户且没有附加的路由功能的网络用户处理。即，对于网络分配器的用于连接对应网段的输入/输出端口，应经由这个端口被路由的每一个MAC地址必须能够被配置为，是可以实现可分片的电报还是必须按照储存转发方式(也就是说只有在完全接收电报分片之后)传输。关于分片的表示和输入/输出端口的设定请参考关于相同的输入/输出端口和具有网络用户的网段的前文阐释，如与借助于ROUT TAG和端口地址进行路由相结合地说明的。

当形成为以太网用户或以太网交换机的网络用户800连接在图1中的网络分配器的输入/输出端口PX处，例如第十二网络用户400经由第一网络分配器120的第八输入/输出端口P7连接并且第十三网络用户405经由第一网络分配器120的第七输入/输出端口P6连接并且第十四网络用户410经由第三网络分配器140的第三输入/输出端口P2连接，则所提及的用户不能处理经分片的电报。关于分片的表示及其设定和相应的输入/输出端口请参考与ROUT TAG和借助于端口地址的路由相结合地对形成为以太网用户的网络用户的阐释。

如果主控用户连接在网络分配器的输入/输出端口PX处，例如主控用户105经由第一输入/输出端口P0连接并且其他主控用户110经由第一网络分配器120的第三输入/输出端口P2连接，则主控用户可以解释电报中的VLAN TAG。因此，相应的网络分配器在输出电报之前无须进行VLAN TAG转换。电报的分片还可以由主控用户来辅助。对于所提及的输入/输出端口的设定请参考关于主控用户对ROUT TAG的上述阐释。

另外，如果自动化网络100被划分为逻辑子网(即VLAN)，作为在图1中所示的自动化网络100中借助于MAC地址进行路由的另外的替代方案，还可以设想借助于VLAN-ID的路由。在借助于VLAN-ID进行路由的情况下，在自动化网络100的配置阶段中主控用户105给自动化网络100的每一个可能的通信关系指配一个VLAN-ID。各个通信关系在表TAB中展示：

VLAN-ID	通信关系
		1	主控用户105<->第一网段300
2	主控用户105<->第二网段305
		3	主控用户105<->第五网段320
4	主控用户105<->第四网段315
		5	主控用户105<->第三网段310
6	主控用户105<->第十二网络用户400
		7	主控用户105<->第十三网络用户405
8	主控用户105<->第十四网络用户410
		9	主控用户105<->第十四网络用户410
10	主控用户105<->其他主控用户110
		11	其他主控用户110<->第一网段300
12	其他主控用户110<->第二网段305
		13	其他主控用户110<->第五网段320
14	其他主控用户110<->第四网段315
		15	其他主控用户110<->第三网段310
16	其他主控用户110<->第十二网络用户400
		17	其他主控用户110<->第十三网络用户405
18	其他主控用户110<->第十四网络用户410
		19	其他主控用户110<->第十四网络用户410
21	主控用户105<->第六网络用户160
		22	主控用户105<->第十网络用户180
23	主控用户105<->第三网络用户135
		24	主控用户105<->第四网络用户145
31	其他主控用户110<->第六网络用户160
		32	其他主控用户110<->第十网络用户180
33	其他主控用户110<->第三网络用户135
		34	其他主控用户110<->第四网络用户145
41	第十四网络用户410<->第六网络用户160
		42	第十四网络用户410<->第十网络用户180
43	第十四网络用户410<->第三网络用户135
		44	第十四网络用户410<->第四网络用户145
50	第十四网络用户410<->第十三网络用户405

TAB

VLAN-ID的指派示例性地进行并且还可以以与此不同的方式实现。表TAB中的符号<->表示，通信关系不仅可以从第一用户到第二用户，而且还可以从相应通信关系的第二用户到第一用户。在配置阶段，给网络分配器的每一个输入/输出端口分配在各个输入/输出端口上允许接收的一个VLAN-ID列表，以及应当用于路由电报的输入/输出端口。在此，根据关于各个电报构造的上述阐释，在电报中的VLAN TAG中传输VLAN-ID。对于分片信息的条目请参考在经由MAC地址进行路由方面关于“可丢弃帧位”的上述说明。与经由MAC地址进行路由相结合地，还可以将自动化网络中的网络分配器的输入/输出端口划分为经标记的末端端口和经标记的转发端口，具有网络用户的网段连接到末端端口，经由转发端口可以连接其他的网络分配器和网络用户。例如，第一网络分配器120的第二输入/输出端口P1、第二网络分配器130的第一输入/输出端口P0和第二网络分配器130的第三输入/输出端口P2以及第三网络分配器140的第一输入/输出端口P0被标记为转发端口。

如果被设计为用于实现第一数据传输速率的一个或多个网络用户800连接在网络分配器的被标记为末端端口的输入/输出端口PX，例如具有第一网络用户115的第四网段315经由第一网络分配器120的第四输入/输出端口P3连接并且具有第十一网络用户185的第五网段320经由第三网络分配器140的第四输入/输出端口P3连接，则这些用户可以解释VLAN TAG，使得VLAN TAG可以在没有转换的情况下通过对应的网络分配器传输。对于分片的可能性以及其表示和网络分配器的输入/输出端口的设定请参考上述关于经由相关网络用户的端口地址和MAC地址进行路由的前文阐释。

如果形成为用于实现第二数据传输速率的一个或多个网络用户800连接在图1的网络分配器的输入/输出端口PX，则这些用户还可以解释VLAN TAG并且对应的网络分配器可以在没有转换的情况下在电报中传输VLAN TAG。在此作为例子，经由第一网络分配器120的第二输入/输出端口P1连接的第一网段300以及经由第一网络分配器120的第五输入/输出端口P4连接的第三网段310，类似于经由第二网络分配器130的第三输入/输出端口P2连接的第二网段305地起作用。关于用于经由MAC地址进行路由的相同用户的上述实施方案适用于其余的特征。在此，必须对于待经由网络分配器的各个输入/输出端口PX路由的每一个VLAN-ID进行设定。

当形成为以太网用户或以太网交换机的网络用户800连接在网络分配器的被标记为末端端口的输入/输出端口PX时，例如第十二至第十四网络用户400、405、410，这些网络用户不支持电报的分片，使得在网络分配器将电报分片输出到用户之前，电报分片必须被相应的网络分配器完全接收。对于分片的表示和输入/输出端口的设定同样请参考在经由MAC地址进行路由的范围内关于相同的网络用户的上述阐释。

如果最后主控用户连接在网络分配器的被标记为末端端口的输入/输出端口PX处，例如主控用户105经由第一输入/输出端口P0连接并且其他主控用户110经由第一网络分配器120的第三输入/输出端口P2连接，则这些主控用户可以支持所阐释的分片方法以及具有VLAN TAG的电报的形成。在此时无需进行VLAN TAG的转换。网络分配器的输入/输出端口的设定涉及第一网络分配器120的所提及的输入/输出端口。

已经通过优选实施例详细说明了本发明。替代于所说明的实施例，其他实施例是可设想的，这些其他实施例可以具有所描述特征的其他变化或组合。出于这个原因，本发明不受所公开的实施例限制，因为在不背离本发明保护范围的情况下本领域技术人员可以从中推导出其他变体。

附图标记清单

100 自动化网络

105 主控用户

110 其他的主控用户

800 网络用户

115 第一网络用户

125 第二网络用户

135 第三网络用户

145 第四网络用户

155 第五网络用户

160 第六网络用户

165 第七网络用户

170 第八网络用户

175 第九网络用户

180 第十网络用户

185 第十一网络用户

120 第一网络分配器

130 第二网络分配器

140 第三网络分配器

400 第十二网络用户

405 第十三网络用户

410 第十四网络用户

200 数据线路网络

205 第一数据线路

210 第二数据线路

215 第三数据线路

220 第四数据线路

225 第五数据线路

230 第六数据线路

235 第七数据线路

240 第八数据线路

245 第九数据线路

250 第十数据线路

255 第十一数据线路

260 第十二数据线路

PX 输入/输出端口

P0 第一输入/输出端口

P1 第二输入/输出端口

P2 第三输入/输出端口

P3 第四输入/输出端口

P4 第五输入/输出端口

P5 第六输入/输出端口

P6 第七输入/输出端口

P7 第八输入/输出端口

IDY 端口地址

ID1 第一端口地址

ID2 第二端口地址

ID3 第三端口地址

ID4 第四端口地址

ID5 第五端口地址

ID6 第六端口地址

ID7 第七端口地址

ID8 第八端口地址

ID9 第九端口地址

ID10 第十端口地址

300 第一网段

305 第二网段

310 第三网段

315 第四网段

320 第五网段

500 数据结构

505 头部

510 数据部

515 尾部

520 以太网头部

525 EtherCAT头部

530 第一数据报

535 第二数据报

540 第n数据报

545 填充字段

550 校验和字段

555 目的地地址字段

560 发送者地址字段

565 TAG字段

570 协议字段

575 长度字段

580 保留字段

585 第一数据字段

590 分片字段

595 第二数据字段

600 第三数据字段

605 第四数据字段

610 第五数据字段

615 分片目的地地址字段

620 第六数据字段

625 第七数据字段

630 第八数据字段

TEL1 第一电报构造

TEL2 第二电报构造

TEL3 第三电报构造

TEL4 第四电报构造

TEL5 第五电报构造

TEL6 第六电报构造

TAB 表

Claims (12)

1.一种用于在自动化网络(100)中对电报进行路由的方法，

其中所述自动化网络(100)包括网络用户(800)，所述网络用户经由数据线路网络(200)彼此相连，

其中至少一个网络用户(800)形成为主控用户(105，110)并且经由所述数据线路网络(200)向所述网络用户(800)发送电报，

其中至少一个网络用户(800)形成为网络分配器(120，130，140)，所述网络分配器具有多个输入/输出端口(PX)，其中具有其他网络用户(800)的网段(300，305，310，315，320)所分别连接的输入/输出端口(PX)被标记为末端端口，其中具有其他网络用户(800)的网段(300，305，310，315，320)经由所述数据线路网络(200)连接到所述网络分配器(120，130，140)的所述末端端口，

其特征在于，所述主控用户(105)给所述末端端口分别指定端口地址(IDY)，

其中所述主控用户(105)给电报指定末端端口的端口地址(IDY)作为标识符，所述电报被确定用于具有其他网络用户(800)的网段(300，305，310，315，320)以便进行处理，具有其他网络用户(800)的所述网段(300，305，310，315，320)连接在所述末端端口处，并且

其中，当所述网络分配器(120，130，140)接收具有所述网络分配器(120，130，140)的末端端口的端口地址(IDY)作为标识符的电报时，所述网络分配器(120，130，140)经由所述网络分配器(120，130，140)的与所述端口地址(IDY)的末端端口相对应的输入/输出端口(PX)直接输出所述电报，

其中所述网络分配器(120，130，140)的末端端口的端口地址(IDY)形成为连续序列，

其中所述网络分配器(120，130，140)能够基于运算器从所述连续序列的集合中选择所述连续序列的子集以便对具有端口地址作为标识符的所述电报进行路由，并且

其中所述运算器形成为比较运算器和/或逻辑运算器。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中所述网络分配器(120，130，140)包括输入/输出端口(PX)，所述输入/输出端口被标记为转发端口，

其中除了网络用户(800)之外，其他的网络分配器(120，130，140)经由所述数据线路网络(200)连接到所述转发端口，

其中，当所述网络分配器(120，130，140)接收具有与所述网络分配器(120，130，140)的末端端口的端口地址(IDY)不对应的标识符的电报时，所述网络分配器(120，130，140)经由所述网络分配器(120，130，140)的保存在路由表中的转发端口对所述电报进行路由。

3.根据权利要求2所述的方法，

其中所述转发端口同时被标记为末端端口，

其中所述主控用户(105，110)被设计为用于经由所述数据线路网络(200)发送电报，所述电报被禁止用于由所述网络用户(800)处理并且为此在所述电报中分别具有第一数据字段(585)的数据元素的第一值，

并且

其中，当所述网络分配器(120，130，140)从所述主控用户(105，110)接收具有端口地址(IDY)作为标识符的电报时，所述电报被确定用于所述网络分配器(120，130，140)的末端端口并且被禁止用于由所述网络用户(800)处理，则所述网络分配器(120，130，140)将具有所述端口地址(IDY)作为标识符的所述电报解禁并且经由被指配给所述端口地址(IDY)的末端端口的对应的输入/输出端口(PX)将所述电报输出到具有其他网络用户(800)的所述网段(300，305，310，315，320)以便进行处理，

其中由所述网络分配器(120，130，140)用所述数据元素的第二值覆写所述数据元素的所述第一值，以便解禁具有所述端口地址(IDY)作为标识符的所述电报，

其中在所述电报中的所述第一数据字段(585)的所述数据元素的所述第二值表示对于所述网路用户(800)而言允许对所述电报的处理。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，

其中所述主控用户(105，110)经由所述数据线路网络(200)发送查询电报，以便检测所述网络分配器(120，130，140)的所述输入/输出端口(PX)，并且

其中所述主控用户(105，110)在从所述网络分配器(120，130，140)获得查询电报之后利用关于所述网络分配器(120，130，140)的输入/输出端口(PX)的端口信息来指配所述端口地址(IDY)，具有其他网络用户(800)的所述网段(300，305，310，315，320)分别连接到所述输入/输出端口并且所述输入/输出端口形成为末端端口。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，

其中，电报具有头部(505)、数据部(510)和尾部(515)，

其中所述头部(505)包括作为标识符的所述端口地址(IDY)，

其中所述数据部(510)具有带有数据元素的第一数据字段(585)，所述数据元素具有第一值或第二值，并且

其中所述尾部(515)包括用于所发送数据的完整性测试的校验和字段(550)，

其特征在于，当所述电报被禁止用于由所述网络用户(800)处理时，所述数据元素具有所述第一值，并且当所述电报被解禁用于由所述网络用户(800)处理时，所述数据元件具有所述第二值。

6.根据权利要求5所述的方法，

其中所述电报形成为EtherCAT电报，其中所述EtherCAT电报在所述头部(505)中包括TAG字段(565)，所述TAG字段具有第二数据字段(595)、第三数据字段(600)、第四数据字段(605)和第五数据字段(610)，

其中所述TAG字段(565)的所述第二数据字段(595)包括用于在所述EtherCAT电报的所述头部(505)中标示TAG字段(565)的TAG协议标识，

其中所述TAG字段(565)的所述第三数据字段(600)和第四数据字段(605)包括所述EtherCAT电报的形成为标识符的端口地址(IDY)，所述端口地址具有目的地标识符和发送者标识符，

其中如果所述电报被分片，则所述第五数据字段(610)包括分片信息，

其中所述数据部(510)包括另外的头部(525)，所述另外的头部具有长度字段(575)、保留字段(580)和所述第一数据字段(585)，

其中所述第一数据字段(585)形成为类型字段并且所述数据元素形成为EtherCAT协议类型，并且

其中，当所述EtherCAT电报被禁止用于由所述网络用户(800)处理时，所述EtherCAT协议类型具有所述第一值，

其中，当所述EtherCAT电报被解禁用于由所述网络用户(800)处理时，所述EtherCAT协议类型包括所述第二值。

7.一种自动化网络(100)，所述自动化网络包括网络用户(800)，所述网络用户经由数据线路网络(200)彼此相连，

其中至少一个网络用户(800)形成为主控用户(105，110)，所述主控用户被设计为用于经由所述数据线路网络(200)向所述网络用户(800)发送电报，

其中至少一个网络用户(800)形成为网络分配器(120，130，140)，所述网络分配器具有多个输入/输出端口(PX)，其中具有其他网络用户(800)的网段(300，305，310，315，320)所分别连接的输入/输出端口(PX)被标记为末端端口，

其中具有其他网络用户(800)的网段(300，305，310，315，320)经由所述数据线路网络(200)连接到所述网络分配器(120，130，140)的所述末端端口，

其特征在于，所述主控用户(105)形成为用于给所述末端端口分别指定端口地址(IDY)，

其中所述主控用户(105)被设计为用于给电报指定末端端口的端口地址(IDY)作为标识符，所述电报被确定用于具有其他网络用户(800)的网段(300，305，310，315，320)以便进行处理，具有其他网络用户(800)的所述网段(300，305，310，315，320)连接在所述末端端口处，并且

其中所述网络分配器(120，130，140)形成为：当所述网络分配器(120，130，140)接收具有所述网络分配器(120，130，140)的末端端口的端口地址(IDY)作为标识符的电报时，经由所述网络分配器(120，130，140)的与所述端口地址(IDY)的所述末端端口相对应的输入/输出端口(PX)直接输出所述电报，

其中所述网络分配器(120，130，140)的末端端口的端口地址(IDY)形成为连续序列，

其中所述网络分配器(120，130，140)形成为：基于运算器从所述连续序列的集合中选择所述连续序列的子集用于对具有端口地址作为标识符的所述电报进行路由，并且

其中所述运算器形成为比较运算器和/或逻辑运算器。

8.根据权利要求7所述的自动化网络(100)，

其中所述网络分配器(120，130，140)被设计为包括输入/输出端口(PX)，所述输入/输出端口被标记为转发端口，

其中除了网络用户(800)之外，其他的网络分配器(120，130，140)经由所述数据线路网络(200)连接到所述转发端口，

其中，所述网络分配器(120，130，140)形成为：当所述网络分配器(120，130，140)接收具有与所述网络分配器(120，130，140)的末端端口的端口地址(IDY)不对应的标识符的电报时，经由所述网络分配器(120，130，140)的保存在路由表中的转发端口对所述电报进行路由。

9.根据权利要求8所述的自动化网络(100)，

其中所述转发端口同时形成为末端端口，

其中所述主控用户(105，110)被设计为用于经由所述数据线路网络(200)发送电报，所述电报被禁止用于由所述网络用户(800)处理并且为此在所述电报中分别具有第一数据字段(585)的数据元素的第一值，并且

其中，所述网络分配器(120，130，140)形成为：当所述网络分配器(120，130，140)从所述主控用户(105，110)接收具有端口地址(IDY)作为标识符的电报时，所述电报被确定用于所述网络分配器(120，130，140)的末端端口并且被禁止用于由所述网络用户(800)处理，则将具有所述端口地址(IDY)作为标识符的所述电报解禁并且经由被指配给所述端口地址(IDY)的末端端口的对应的输入/输出端口(PX)将所述电报输出到具有其他网络用户(800)的所述网段(300，305，310，315，320)以便进行处理，

其中由所述网络分配器(120，130，140)用所述数据元素的第二值覆写所述数据元素的所述第一值，以便解禁具有所述端口地址(IDY)作为标识符的所述电报，

其中在所述电报中的所述第一数据字段(585)的所述数据元素的所述第二值表示对于所述网路用户(800)而言允许对所述电报的处理。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的自动化网络(100)，

其中所述主控用户(105，110)被设计为用于经由所述数据线路网络(200)发送查询电报，以便检测所述网络分配器(120，130，140)的所述输入/输出端口(PX)，并且

其中所述主控用户(105，110)形成为：在从所述网络分配器(120，130，140)获得查询电报之后利用关于所述网络分配器(120，130，140)的输入/输出端口(PX)的端口信息来指配所述端口地址(IDY)，具有其他网络用户(800)的所述网段(300，305，310，315，320)分别连接到所述输入/输出端口并且所述输入/输出端口形成为末端端口。

11.根据权利要求7所述的自动化网络(100)，

其中所述自动化网络(100)被设计为EtherCAT网络，所述电报形成为EtherCAT电报。

12.一种用于根据权利要求7至11中任一项所述的自动化网络(100)的网络分配器(120，130，140)，其中所述网络分配器(120，130，140)被设计为用于在所述自动化网络(100)中执行根据权利要求1至6中任一项所述的用于对电报进行路由的方法。

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