CN117616731A - 时间敏感网络模拟器 - Google Patents

Abstract

一种时间敏感网络TSN模拟器(3)用于将用于工业设施的分布式控制系统DCS的第一设备(1)连接到DCS的被配置作为TSN客户端的至少一个第二设备(2)，TSN模拟器(3)包括：可连接到第一设备(1)的第一接口(31)；可连接到第二设备(2)和/或TSN(5)的第二接口(32)，第二设备(2)附接到TSN(5)；以及模拟单元(34)，该模拟单元(34)被配置为在第一接口(31)与第二接口(32)之间转发网络业务(33)，并且在转发期间修改和/或延迟网络业务，从而模拟在第一设备(1)与第二设备(2)之间提供通信的真实的非完美的TSN的行为。一种可编程逻辑控制器PLC(4)，带有TSN模拟器(3)。一种用于使用TSN模拟器(3)对第一设备(1)与第二设备(2)之间的协作中的异常操作状态(A)进行故障排除的方法(100)。一种用于使用TSN模拟器(3)部署分布式控制系统DCS的方法(200)，该DCS具有要连接到给定时间敏感网络TSN(5)的多个设备(51，52，53)。

Description

时间敏感网络模拟器

技术领域

本发明涉及例如可以用作工业设施中的分布式控制系统DCS中的通信介质的时间敏感网络TSN的领域。

背景技术

用于工业设施的分布式控制系统DCS包括多个控制器、传感器和致动器。例如，传感器可以从正在该设施上执行的工业过程内递送测量值。然后，例如，控制器可以与物理地作用于该过程的致动器通信，目的是将测量值(诸如温度或压力)保持在期望设定点值。

DCS内的通信需要数据流的快速且可靠的递送。专用现场总线网络旨在提供所需要的低延迟和可靠性，但其旨在用标准化的高性能网络取代多个专有现场总线系统。为此，建立在传统以太网上的时间敏感网络TSN在本领域是公知的。WO 2020/136 487A2公开了一种用于处理设施的控制器，其能够在网络中与TSN设备和非TSN设备的混合进行通信。

TSN作为一个整体的配置可能相当复杂和耗时，这取决于参与者的数目。

发明目的

本发明的目的是提供一种能够促进TSN网络的部署和故障排除的工具。

该目的通过全部由本发明提供的TSN模拟器、可编程逻辑控制器PLC、用于对DCS中的异常状态进行故障排除的方法、以及用于部署DCS的方法来实现。另外的有利实施例在相应从属权利要求中详细描述。

发明内容

本发明提供了一种用于时间敏感网络TSN的模拟器。该模拟器被配置用于将分布式控制系统DCS的第一设备连接到DCS的至少一个第二设备。DCS用于在工业设施中执行控制任务。至少一个第二设备被配置作为TSN客户端，使得其可连接到TSN。第一设备也可以被配置作为TSN客户端，但其也可以被配置为任何其他通信标准，诸如已知的专用现场总线标准中的一个。

模拟器包括可连接到第一设备的第一接口、以及可连接到第二设备和/或TSN的第二接口，第二设备附接到该TSN。模拟器还包括模拟单元，该模拟单元被配置为在第一接口与第二接口之间转发网络业务(network traffic)。模拟单元还被配置为在该转发期间修改和/或延迟网络业务。以这种方式，模拟在第一设备与第二设备之间提供通信的真实的非完美的TSN的行为。

已经发现，当DCS被部署时，人们经常想当然地认为TSN网络正在按照其规范操作。也就是说，TSN被认为是一个“理想的”TSN。在实际部署中，根据TSN的复杂性及其参与者的数目，可能很难保证TSN的性能理想。特别地，新DCS的部署、或对现有DCS的扩展或升级经常需要使用已经连接有多个设备的现有TSN来进行。通常，DCS、扩展或升级的供应商会提前在场外完成整个部署。它旨在带着完整“配方”进入客户场所并且将其付诸实践。然而，如果关于场内TSN的任何假定在此时被证明是无效的，那么部署可能会出现意外行为，或者可能根本无法按计划工作。然后需要匆忙制定临时解决方案，这可能会在以后引发另外的问题。

使用TSN模拟器，可以提前确定如果TSN性能不理想，则DCS的行为将如何变化。然后，DCS的配置可以被“硬化”，因为它在较小程度上取决于TSN的理想功能，并且容忍与该理想状态的一定偏差。

此外，如果TSN模拟器的模拟揭示，TSN与理想状态的一定偏差将引起DCS的一定行为，并且该行为发生在工业设施中的实际部署时，则工业设施的TSN中的问题可以被精确定位。在问题得到解决之后，DCS的部署可以按计划继续进行。

因此，引起TSN通信以“现实”方式而不是以“理想化”方式发生的模拟单元是TSN模拟器与仅将非TSN感知的第一设备连接到TSN的适配器或软件驱动器之间的主要区别。

第一接口、第二接口和模拟单元可以体现在硬件、软件、固件或其任何组合中。例如，它们可以体现为专用集成电路ASIC、或现场可编程门阵列FPGA的编程电路系统。但它们也可以在通用计算机硬件上运行的软件中实现。硬件解决方案(诸如ASIC或FPGA)可以提供更高的吞吐量和更好的能效，以任何改变或更新都需要更多的努力为代价。

关于模拟单元如何修改和/或延迟网络业务，存在很多有利选择。

在一个示例中，在第一接口或第二接口上接收的至少一个原始消息可以被保留预定和/或随机化时间，然后该原始消息可以分别被转发到第二接口、第一接口。这可以模拟与理想TSN行为(即，保证消息在预定时间内的递送)的偏差。以这种方式，可以揭示DCS对消息递送的定时的关键依赖性。例如，可以存在这样一种“竞争条件”，即，在所需要的先决条件尚未满足的情况下试图采取控制行动，因为触发提供该先决条件的消息没有及时通过。例如，即使待加热物质的入口阀门尚未打开并且容器是空的，反应容器的加热器也可能被打开，这可能引起容器和/或加热器过热和损坏。

特别地，模拟单元可以被配置为保留与应用于该原始消息和/或另一原始消息的TSN优先级和/或TSN抢占划分故意矛盾的至少一个消息，以模拟TSN优先级和/或抢占处理的错误实现。

在另一示例中，在第一接口或第二接口上接收的原始消息流可以用另外的消息来扩充，并且原始消息和另外的消息的混合可以被分别递送到第二接口、第一接口。以这种方式，可以模拟TSN中其他参与者的存在。例如，虽然可以只计划TSN中某些参与者的存在，但可能会有意外的另外的参与者，因为工业设施中设备的文档不是最新的，TSN是配置错误的，或者设备已经被插入错误的交换机端口，甚至插入错误的交换机。如果DCS假定TSN仅携带在某一组参与者之间交换的消息，这可能会引起问题。

在另一示例中，来自在第一接口或第二接口上接收的原始消息流的消息的子集可以被抑制。原始消息减去抑制的消息的流可以分别被递送到第二接口、第一接口。以这种方式，可以模拟在通过TSN的传输期间的消息的丢失。例如，每个TSN优先级的TSN交换机的队列只有有限大小。如果优先级较低的消息被抢占并且必须等待，并且队列的大小由于过多的这样的消息的涌入而耗尽，则队列中最旧的消息必须从队列中被驱逐，或者最新消息必须被拒绝进入队列。

在另一示例中，可以修改在第一接口或第二接口上接收的原始消息流中的个体消息。其中经修改的消息取代原始消息的消息流然后可以分别被递送到第二接口、第一接口。即，如果特定消息没有被修改，则原始版本被发送，但如果修改版本存在，则该修改版本而不是原始版本被发送。以这种方式，可以模拟对消息内容的不想要的和意外的改变。

例如，可以通过用噪声样本扰乱消息来修改至少一个个体消息，以模拟有噪声的物理传输。在另一示例中，消息可以被重写和/或重铸，使得其违反TSN或在第一设备与第二设备之间的路径上使用的任何其他通信标准。这模拟相应通信标准的错误实现。

模拟单元也可以更复杂。例如，模拟单元可以包括至少两个TSN桥接器和/或交换机的表示，并且被配置为：将至少一个消息从第一接口馈送到TSN桥接器或交换机中的一者的选定端口，通过TSN桥接器和/或交换机处理该消息，并且将结果从TSN桥接器和/或交换机中的一者的另一选定端口馈送到第二接口。然后，将根据模拟单元中包括的TSN桥接器和/或交换机的行为来修改、延迟或抑制消息。

在另一有利实施例中，第一接口和第二接口可以包括被配置为在时间上彼此偏移地运行和/或以不同速度运行的不同系统时钟。以这种方式，可以模拟时钟偏斜。这是TSN网络中错误的主要来源，并且可能引起DCS中难以诊断的问题。特别地，由于TSN内的不良同步，消息的传输可能被延迟，或者消息可能冲突并且丢失。

消息的修改和/或延迟可以随机执行，以便模拟虚假错误。但是，修改和/或延迟也可以响应于分别在第一接口、第二接口上接收的原始消息流满足至少一个预定规则来执行。以这种方式，可以模拟系统错误，诸如TSN的一个参与者中的软件错误。

例如，至少一个规则可以引起至少一个消息响应于以下各项而被修改和/或延迟：

·消息源自或目的地为特定网络地址；

·消息源自或目的地为特定类型的设备；和/或

·消息源自或目的地为特定供应商的设备；和/或

·消息的有效载荷满足预定条件。

在另外的有利的实施例中，至少第二接口被配置为根据开放平台通信统一接入OPC UA标准与第二设备进行通信。特别地，如果第一接口被配置为根据不同标准与第一设备进行通信，则TSN模拟器可以用于代表第一设备利用OPC UA的新特征，即使第一设备不知道这样的特征。例如，TSN模拟器可以提供由TSN中的OPC客户端设备可访问的OPC服务器。该OPC服务器可以向TSN中的OPC客户端设备暴露符号、标签或任何其他句柄，利用这些符号、标签或句柄可以访问第一设备的功能。

本发明还提供了一种可编程逻辑控制器PLC。该PLC被配置为工业设施的TSN，使用控制逻辑将输入数据处理成致动信号，并且向连接到TSN网络的至少一个设备发送该致动信号。

例如，PLC可以被配置为与实时设备进行通信，诸如：

·输入和输出模块；

·驱动器或其他致动器；

·人机接口HMI，诸如监控和数据采集SCADA、软件和/或硬件面板；

·机器人或车辆；或者

·一个或多个其他第三方PLC。

如上所述，除了使得PLC能够与TSN网络进行通信，并且可选地还使用OPC UA能力之外，首先，TSN模拟器允许在TSN以不太理想的方式执行的情况下研究PLC和PLC所属的DCS的行为。特别地，可以模拟各种各样的错误和不兼容性。

与TSN模拟器一样，PLC可以体现在硬件、软件、固件或其任何组合中。在特别有利的实施例中，PLC和TSN模拟器在一个公共软件包中实现。这在硬件方面特别经济，因为这种公共软件包可以很好地利用典型的通用工业PC的容量。即，这种硬件没有被充分利用，因为其一方面是PLC的独立PC，另一方面是TSN模拟器。

术语“软件包”并不表示PLC和TSN模拟器需要合并为一个单片软件。相反，例如，它们可以是在同一物理硬件上运行并且通过用于进程间通信的任何合适的方式彼此进行通信的不同应用。例如，不同应用可以作为守护程序或其他服务运行，并且通过套接字、命名管道或经由本地环回接口的TCP/IP通信来彼此进行通信。

公共软件包在设施的工程设计过程中也是有利的。例如，该软件包可以与DCS的工程工具在工程师的本地网络中的单个PC上或另一PC上同时运行。以这种方式，如果TSN的不理想操作状态的模拟表明DCS的工程应当进行修改，则该修改可以在短的周转时间内被开发和测试。

此外，由于PC比典型的专用PLC硬件具有更大的处理能力，因此PC可以作为永久解决方案保留在DCS中。特别地，PC可以在单个TSN通信周期内完成从其他设备读取输入数据、根据设施的控制方案执行控制计算、以及将输出数据写回到其他设备(“周期内控制”)。

如前所述，TSN模拟器的一个优点是，它可以模拟TSN的异常操作状态。这可以被用来追踪真实TSN中的问题。

因此，本发明还提供了一种用于对用于工业设施的分布式控制系统DCS中的第一设备与第二设备之间的协作中的异常操作状态进行故障排除的方法。第一设备和第二设备经由工业设施的时间敏感网络TSN进行通信。

该方法开始于提供上述TSN模拟器。第一设备或被配置为与第一设备行为相同的代理被连接到TSN模拟器的第一接口。第二设备或被配置为与第二设备行为相同的代理被连接到TSN模拟器的第二接口。

第一设备和/或第二设备的代理例如可以是具有相同品牌、型号和版本的相应设备的另一硬件实例。除了实际的第一设备和/或第二设备的硬件有故障的情况外，这种硬件代理应当表现出与原始的第一设备和/或第二设备完全相同的行为，包括定时，使用该定时输入数据被处理成输出数据以及输出数据从相应设备被发送。

在另一示例中，第一设备和/或第二设备的代理可以用软件实现。这比购买另一物理硬件实例作为代理更便宜，尤其是当代理要模拟其行为的物理设备是旧的并且已经停产时。另一方面，在软件中更难准确地模拟物理设备的行为，包括任何响应的定时。例如，PLC的模拟或其他代理在其上运行的PC可以具有比物理PLC更快的硬件，并且因此可以比物理PLC更快速地执行控制计算。在控制回路中有软件代理的情况下，可能不能再现由于物理PLC不能足够快地执行其控制计算而引起的问题。

在TSN模拟器上，候选配置被实现。该候选配置确定TSN模拟器何时以及如何修改和/或延迟网络业务。候选配置指示异常操作状态的候选根本原因。

响应于该候选配置引起给定待故障排除的异常操作状态，确定候选根本原因是异常操作状态的可能根本原因

例如，DCS中给定待故障排除的异常操作状态可以包括这样一种情况，即，在某个工艺步骤应当在设施中被发起时，由于由PLC命令的某些动作尚未执行，因此先决条件不满足。据怀疑，来自PLC的控制命令在到设施中相应致动器的传输期间丢失，但尚不清楚为什么会发生这种情况。一种可能的解释是，某个TSN优先级的TSN交换机的队列在某个时间已满，并且这引起控制命令丢失。TSN模拟器的候选配置可以被设置为在TSN模拟器内模拟的TSN交换机或桥接器中的一者中准确地引发队列的这种溢出。这可能引起带有控制命令的消息在通过模拟单元的途中被抑制。如果这种行为进而引起出现待故障排除的异常操作状态，则队列的溢出可以被确定为异常操作状态的可能根本原因。

这在某种程度上类似于飞机或航天器事故调查，其中通过实验室和模拟器测试来确定可疑的根本原因是否真的有可能升级为给定事故。例如，在哥伦比亚号航天飞机坠毁后，只有在实验室测试表明这种软材料确实可以撞击穿隔热板的硬材料后，绝缘泡沫的撞击是根本原因的假定才被接受。

如前所述，TSN模拟器还可以促进DCS的部署，因为它可以用于使规划更加准确。特别地，由于规划是从更符合DCS要部署在其中的设施中的实际情况的情况开始的，因此在实际部署过程中发生的意外情况较少。此外，DCS规划中的一个目标可以是故意“强化”DCS，以防止TSN操作与其理想操作的偏差。

因此，本发明还提供了一种用于在工业设施中部署分布式控制系统DCS的方法，该DCS具有要连接到给定时间敏感网络TSN的多个设备。

该方法开始于提供TSN或被配置为与给定TSN行为相同的代理。与设备的代理一样，TSN的代理可以用硬件、软件或其任何合适的组合来实现。

多个设备被连接到TSN或TSN的代理。这里，至少一个设备连接到上述TSN模拟器的第一接口。该TSN模拟器的第二接口连接到TSN或代理。

在多个设备上，实现关于DCS的预期功能的候选配置。例如，在作为设备的一个或多个PLC上，可以实现控制逻辑，使得PLC从其他设备读取输入数据，根据控制逻辑执行控制计算，并且将结果输出到其他设备。

在TSN模拟器上，实现多个测试配置。这些测试配置确定TSN模拟器何时以及如何修改和/或延迟网络业务。每个这样的测试配置对应于在工业设施的TSN中预期的TSN的异常操作状态。

对于每个测试配置，确定多个设备的布置是否执行DCS的预期功能，而不管由测试配置引起的异常操作状态如何。如果该确定对于所有测试配置都是肯定的，则确定DCS的候选配置适合部署在该工业设施中。

以这种方式确定的DCS配置至少针对测试配置所表示的TSN的异常操作状态进行“强化”。在TSN模拟器上给定某个测试配置的情况下，候选配置无法正常工作，这为如何进一步“强化”DCS配置提供了指导。例如，如果测试配置对应于TSN的特定段的拥塞，则至少一个PLC上的控制策略可以被更新，使得其在较小程度上依赖于该特定段之上的可靠通信。例如，这可以包括从传感器获取并且使用附加传感器数据，这些数据可以在不使用拥塞网段的情况下到达。在来自主传感器的传感器数据通过拥塞网段的传输被延迟的情况下，附加传感器数据可以用作短期替换。

有利地，DCS根据已经被确定适合部署的候选配置而部署在TSN中。如前所述，这增加了DCS将充分执行其预期功能的概率，即使TSN的表现不理想。

在部署前使用TSN模拟器来测试DCS配置的可能性促进DCS配置的部署，甚至不需要前往将要部署DCS的工业设施。在成功的预先测试之后，客户可以被提供完成的DCS配置的详细“配方”，其可以由客户自行部署或由当地承包商部署。这节省了前往工业设施的时间和成本，并且在大多数国际商务旅行需要强制隔离或完全禁止的疫情情况下尤其有用。

如前所述，TSN模拟器、PLC和方法可以全部或部分地在软件中实现。因此，本发明还涉及一个或多个计算机程序，其在由一个或多个计算机和/或虚拟化执行环境执行时引起一个或多个计算机和/或虚拟化环境用作上述TSN模拟器和/或PLC，和/或执行上述方法中的一个。

例如，虚拟化执行环境可以被配置为运行软件容器，在该软件容器中，可以以自包含的方式部署应用。

本发明还提供了一个或多个非暂态存储介质和/或下载产品，其具有一个或多个计算机程序。下载产品是一种可以在网上商店出售并且通过下载立即实现的产品。本发明还为一个或多个计算机和/或虚拟化执行环境提供了一个或多个计算机程序和/或一个或多个非暂态机器可读存储介质和/或下载产品。

附图说明

在下文中，使用附图来说明本发明，而无意限制本发明的范围。

这些附图示出：

图1：TSN模拟器3的示例性实施例；

图2：具有TSN模拟器3的PLC 4的示例性实施例；

图3：用于对异常操作状态A进行故障排除的方法100的示例性实施例；

图4：用于部署DCS的方法200的示例性实施例。

具体实施方式

图1是TSN模拟器3的示例性实施例的示意图。TSN模拟器3被配置用于将DCS的第一设备1连接到被配置作为TSN客户端的DCS的第二设备2。

TSN模拟器3包括可连接到第一设备1的第一接口31。TSN模拟器3的第二接口32可连接到第二设备2、和/或TSN 5，第二设备2附接到TSN 5。第一设备1与第二设备2之间的网络业务33在两个方向上在第一接口31与第二接口32之间通过。第一接口31和第二接口32包括被配置为在时间上彼此偏移地运行和/或以不同速度运行的不同系统时钟31a、32a。

在第一接口31与第二接口32之间的路径上，网络业务33可以被模拟单元34改变和/或延迟。在图1所示的示例中，这是通过在模拟单元34内部模拟包括多个TSN交换机和/或桥接器34a、34b的整个TSN来实现的。来自网络业务33的消息被馈送到交换机和/或桥接器34a、34b的第一选定端口，并且被模拟的TSN的处理结果从交换机和/或桥接器34a和34b的第二端口获取。

图2是经由集成TSN模拟器3连接到TSN 5的PLC 4的示例性实施例的示意图。在图2所示的示例中，TSN 5包括三个设备51、52、53。PLC 4的控制逻辑43从设备51获取输入数据41，将这些输入数据41处理成致动信号42，并且经由TSN模拟器3和TSN 5将该致动信号发送到设备52。

图3是用于对工业设施的分布式控制系统DCS中的第一设备1与第二设备2之间的协作中的异常操作状态A进行故障排除的方法100的示例性实施例的示意性流程图。

在步骤110中，提供TSN模拟器3。

在步骤120中，第一设备1或该第一设备1的代理连接到TSN模拟器3的第一接口31。

在步骤130中，第二设备或该第二设备的代理连接到TSN模拟器3的第二接口32。

在步骤140中，基于异常操作状态A，在TSN模拟器3上实现关于TSN模拟器3何时以及如何修改和/或延迟网络业务33的候选配置35，如图1中进一步详细描述的。候选配置35指示异常操作状态A的候选根本原因r。

在步骤150中，检查候选配置35是否引起异常操作状态A。换言之，检查异常操作状态A是否可以由候选配置35再现。如果是这种情况(真值1)，则在步骤160中，确定候选根本原因r是异常操作状态A的可能根本原因R(A)。

图4是用于在工业设施中部署DCS的方法200的示意性流程图，该DCS具有要连接到给定TSN 5的多个设备51、52、53。

在步骤210中，提供给定TSN或该TSN 5的代理。

在步骤220中，设备51、52、53被连接到TSN 5或该TSN 5的代理。至少一个设备51连接到上述TSN模拟器3的第一接口31，并且该TSN模拟器3的第二接口32连接到TSN 5或代理。

在步骤230中，在设备51、52、53上实现关于DCS的预期功能的候选配置c。

在步骤240中，在TSN模拟器3上实现关于TSN模拟器3何时以及如何修改和/或延迟网络业务33的多个测试配置36。每个测试配置36对应于TSN 5的异常操作状态，该异常操作状态将在工业设施的TSN 5中被预期。

在步骤250中，对于每个测试配置36，确定多个设备的布置是否执行DCS的预期功能，而不管由测试配置36引起的异常操作状态如何。换言之，测试根据候选配置c的DCS的功能是否抵抗根据测试配置36的TSN的干扰。如果对于所有测试配置36都是这种情况(真值1)，则在步骤260中，确定候选配置c是适合部署在工业设施中的配置c。

在步骤270中，将DCS的这种适配配置C部署在TSN 5中。

附图标记列表

1 第一设备

2 第二设备

3 时间敏感网络TSN模拟器

31 TSN模拟器3的第一接口

31a 第一接口31的时钟

32 TSN模拟器3的第二接口

32a 第二接口32的时钟

33 接口31与32之间的网络业务

34 TSN模拟器3的模拟单元

34a、34b 模拟单元34中的TSN交换机/桥接器

35 TSN模拟器3上的候选配置

36 TSN模拟器3上的测试配置

4 可编程逻辑控制器PLC

41 PLC

42 来自PLC

43 PLC

5 时间敏感网络TSN

51-53 TSN

100 用于对异常操作状态A进行故障排除的方法

110 提供TSN模拟器3

120 将第一设备1连接到第一接口31

130 将第二设备2连接到第二接口32

140 在TSN模拟器3上实现候选配置35

150 测试候选配置35是否引起异常状态A

160 将候选根本原因r确定为可能根本原因R

200 用于部署分布式控制系统DCS的方法

210 提供给定TSN

220 将设备51、52、53连接到TSN 5或者代理

230 在设备51、52、53上实现候选配置c

240 实现测试配置36

250 测试预期功能是否正确执行

260 确定配置c是用于部署的适合配置C

270 部署适合配置C

c DCS的候选配置

r 异常状态A的候选根本原因

A 设备1和2的协作中的异常状态

R 异常状态A的可能根本原因

Claims (16)

1.一种时间敏感网络TSN模拟器(3)，用于将用于工业设施的分布式控制系统DCS的第一设备(1)连接到所述DCS的被配置作为TSN客户端的至少一个第二设备(2)，所述TSN模拟器(3)包括：

·第一接口(31)，能够连接到所述第一设备(1)；

·第二接口(32)，能够连接到所述第二设备(2)和/或TSN(5)，所述第二设备(2)附接到所述TSN(5)；以及

·模拟单元(34)，被配置为在所述第一接口(31)与所述第二接口(32)之间转发网络业务(33)，并且在所述转发期间修改和/或延迟网络业务，从而模拟在所述第一设备(1)与所述第二设备(2)之间提供通信的真实的非完美的TSN的行为。

2.根据权利要求1所述的TSN模拟器(3)，其中所述模拟单元(34)被配置为通过以下方式修改和/或延迟网络业务(33)：

·将在所述第一接口(1)或所述第二接口(2)上接收的至少一个原始消息保留预定和/或随机化时间，并且然后分别向所述第二接口(2)、所述第一接口(1)转发所述原始消息；和/或

·用另外的消息扩充在所述第一接口(1)或所述第二接口(2)上接收的原始消息流，并且分别向所述第二接口(2)、所述第一接口(1)递送所述原始消息和所述另外的消息的混合；和/或

·从在所述第一接口(1)或所述第二接口(2)上接收的原始消息流中抑制所述消息的子集，并且分别向所述第二接口、所述第一接口递送所述原始消息减去抑制的消息的流；和/或

·修改在所述第一接口(1)或所述第二接口(2)上接收的原始消息流中的个体消息，并且分别向所述第二接口(2)、所述第一接口(1)递送消息流，在所述消息流中，经修改的消息取代原始消息。

3.根据权利要求2所述的TSN模拟器(3)，其中所述模拟单元(34)被配置为通过以下方式修改至少一个个体消息：

·用噪声样本扰乱所述消息，以模拟有噪声的物理传输，和/或

·重写和/或重铸所述消息，使得所述消息违反TSN或在所述第一设备(1)与所述第二设备(2)之间的路径上使用的任何其他通信标准，从而模拟相应通信标准的错误实现。

4.根据权利要求2至3中任一项所述的TSN模拟器(3)，其中所述模拟单元(34)被配置为保留与应用于所述原始消息和/或另一原始消息的TSN优先级和/或TSN抢占划分故意矛盾的至少一个消息，以模拟TSN优先级和/或抢占处理的错误实现。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的TSN模拟器(3)，其中所述模拟单元(34)包括至少两个TSN桥接器(34a)和/或交换机(34b)的表示，并且所述模拟单元(34)被配置为：

·将至少一个消息从所述第一接口馈送到所述TSN桥接器(34a)和/或交换机(34b)中之一的选定端口；

·通过所述TSN桥接器(34a)和/或交换机(34b)处理所述消息；以及

·将结果从所述TSN桥接器(34a)和/或交换机(34b)中之一的另一选定端口馈送到所述第二接口(2)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的TSN模拟器(3)，其中所述第一接口(31)和所述第二接口(32)包括被配置为在时间上彼此偏移地运行和/或以不同速度运行的不同系统时钟(31a，32a)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的TSN模拟器(3)，还被配置为随机地和/或响应于分别在所述第一接口、所述第二接口上接收的所述原始消息流满足至少一个预定规则，来修改和/或延迟网络业务。

8.根据权利要求7所述的TSN模拟器(3)，其中至少一个规则引起至少一个消息响应于以下而被修改和/或延迟：

·所述消息源自或目的地为特定网络地址；

·所述消息源自或目的地为特定类型的设备；和/或

·所述消息源自或目的地为特定供应商的设备；和/或

·所述消息的有效载荷满足预定条件。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的TSN模拟器(3)，其中至少所述第二接口(32)被配置为根据开放平台通信统一接入OPC UA标准与所述第二设备(2)进行通信。

10.一种可编程逻辑控制器PLC(4)，被配置为：从连接到工业设施的时间敏感网络TSN(5)的至少一个设备(51，52，53)获取输入数据(41)，使用控制逻辑(43)将所述输入数据处理成致动信号(42)，并且向连接到所述TSN网络(5)的至少一个设备(51，52，53)发送所述致动信号(42)，其中所述PLC包括根据权利要求1至9中任一项所述的TSN模拟器(3)，所述TSN模拟器(3)用于连接到所述TSN(5)。

11.一种用于对用于工业设施的分布式控制系统DCS中的第一设备(1)与第二设备(2)之间的协作中的异常操作状态(A)进行故障排除的方法(100)，其中所述第一设备(1)和所述第二设备(2)经由所述工业设施的时间敏感网络TSN(5)进行通信，所述方法(100)包括以下步骤：

·提供(110)根据权利要求1至9中任一项所述的TSN模拟器(3)；

·将所述第一设备(1)或代理连接(120)到所述TSN模拟器(3)的所述第一接口(31)，所述代理被配置为与所述第一设备(1)相同地行为；

·将所述第二设备(2)或代理连接(130)到所述TSN模拟器(3)的所述第二接口(32)，所述代理被配置为与所述第二设备(2)相同地行为；

·在所述TSN模拟器(3)上实现(140)关于所述TSN模拟器(3)何时以及如何修改和/或延迟网络业务(33)的候选配置(35)，其中所述候选配置(35)指示所述异常操作状态(A)的候选根本原因(r)；以及

·响应于所述候选配置(35)引起(150)所述异常操作状态(A)，确定(160)所述候选根本原因(r)是所述异常操作状态(A)的可能根本原因(R)。

12.一种用于在工业设施中部署分布式控制系统DCS的方法(200)，所述DCS具有要连接到给定时间敏感网络TSN(5)的多个设备(51，52，53)，所述方法包括以下步骤：

·提供(210)所述给定TSN(5)或被配置为与所述给定TSN(5)行为相同的代理；

·将所述多个设备(51，52，53)连接(220)到所述TSN(5)或所述代理，其中至少一个设备(51)连接到根据权利要求1至9中任一项所述的TSN模拟器(3)的所述第一接口(31)，并且所述TSN模拟器(3)的所述第二接口(32)连接到所述TSN(5)或所述代理；

·在所述多个设备(51，52，53)上实现(230)关于所述DCS的预期功能的候选配置(c)；

·在所述TSN模拟器(3)上实现(240)关于所述TSN模拟器(3)何时以及如何修改和/或延迟网络业务(33)的多个测试配置(36)，其中每个测试配置(36)对应于所述TSN(5)的异常操作状态，所述异常操作状态将在所述工业设施的所述TSN(5)中被预期；

·对于每个测试配置(36)，确定(250)所述多个设备的布置是否执行所述DCS的所述预期功能，而不管由所述测试配置(36)引起的所述异常操作状态如何；以及

·如果所述确定对于所有测试配置(36)都是肯定的，则确定(260)所述候选配置(c)适合部署在所述工业设施中。

13.根据权利要求12所述的方法(200)，还包括：根据已经被确定为适合部署的所述候选配置(C)来在所述TSN(5)中部署(270)所述DCS。

14.一个或多个计算机程序，包括机器可读指令，所述机器可读指令在由一个或多个计算机和/或虚拟化执行环境执行时引起所述一个或多个计算机和/或虚拟化环境以：

·用作根据权利要求1至9中任一项所述的TSN模拟器(3)、和/或根据权利要求10所述的PLC；和/或

·执行根据权利要求11至12中任一项所述的方法(100，200)。

15.一种非暂态存储介质和/或下载产品，具有根据权利要求14所述的一个或多个计算机程序。

16.一个或多个计算机和/或虚拟化执行环境，具有根据权利要求14所述的一个或多个计算机程序、和/或具有根据权利要求15所述的非暂态存储介质和/或下载产品。