CN1894901B - 通信控制系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种通信控制系统，其执行同时满足了工业应用的要求和开放协议通信的要求的通信。为此目的，在本发明中，执行危急通信以提供实时性和可靠性的高优先级通信部分和基于开放标准协议执行通信的低优先级通信部分共存于同一通信站中。

Description

通信控制系统
技术领域
本发明涉及一种用于分布式控制系统等的通信控制系统。
背景技术
分布式控制系统用于在多种领域中进行工厂操作控制，所述领域诸如石油化学、钢铁、纸浆、食品、制药、和电力。
图1示出了一种通用分布式控制系统的示例结构。
参照图1，操作监视设备1和控制器2与控制总线3连接。在操作监视设备1的监视下，控制器2控制工厂4。操作监视设备1负责操作并监视工厂。操作监视设备1显示一个屏幕以执行控制操作和监视。根据工厂的规模，在工厂中分布有多个控制器。操作监视设备1和控制器2通过控制总线3彼此通信以控制工厂。
工厂4中的传感器装置5、6检测温度、压力和液位的过程值。阀门7、8具有它们的开节流阀，该开节流阀是由控制器2给出的操作信号来控制的。把从传感器装置5、6输出的4至20mA和1至5V的模拟信号输入到控制器2。根据该输入，控制器2中的控制单元(未示出)执行控制运算操作并且获得操作量。将操作量作为4至20mA和1至5V的模拟信号输出，该模拟信号控制阀门7、8的开节流阀。例如，通过控制反应炉的阀门开节流阀，来控制温度或压力的过程量。
传统的分布式控制系统的控制总线是专用于过程控制的总线。用于控制总线的协议是专用于过程控制的协议。近年来，IT(信息技术)或与web相关的技术的显著发展带来了对用于分布式控制系统的控制总线的开放式体系结构的需要。作为对开放式体系结构的要求，对基于以太网(注册商标)的网络的要求正在增长。
在该背景下，正在研究将工业以太网(注册商标)应用于分布式控制系统的控制总线。
专利文献1描述了一种通信控制系统，在通过TCP/IP(传输控制协议/网际协议)进行通信的通信站连接到以太网(注册商标)时，该通信控制系统采用一种对用户应用程序透明的网络适配器的冗余结构。
专利文献1：JP-A-11-205356
工业以太网(注册商标)当前不满足在过程控制中所要求的实时性或可靠性，从而难以提供这样的通信控制系统。
在传统的系统中，难以在以下环境中在保证实时性和可靠性的同时实现开放协议通信，所述环境为：(a)当在工业应用中使用这样的过程控制时，通过基于以太网(注册商标)或TCP/IP(传输控制协议/网际协议)的标准协议进行的通信不能充分地满足对实时性和可靠性的需要。(b)当连接到另一系统时，或者当使用了市场上广泛存在的网络装置或软件时，用于获得实时性和可靠性而通过唯一专用协议进行的通信其兼容性不够。这并不能充分满足开放协议通信的要求。
为了解决这些问题完成本发明。本发明的一个目的是提供一种通信控制系统，其能够通过在同一通信站中引入提供实时性和高可靠性的危急通信部分作为开放通信部分，来执行满足实时性、高可靠性和对开放协议通信的需要的通信。
发明内容
为了解决这些问题，本发明构成如下：
(1)一种通信控制系统，用于控制在多个通信站之间执行的通信，所述多个通信站连接到用主路径和副路径多路复用而得到的多条通信路径，所述通信控制系统包括：
多个第一通信功能实现部分，所述多个第一通信功能实现部分被多路复用，以便与所述主路径和所述副路径分别对应，并且每一第一通信功能实现部分均实现了在OSI层次模型的物理层中的通信功能；
多个第二通信功能实现部分，所述多个第二通信功能实现部分被多路复用，以便分别与多路复用的多个第一通信功能实现部分相对应，并且每一第二通信功能实现部分均实现了在OSI层次模型的数据链路层中的通信功能；
高优先级通信部分，用于通过每一个均与所述多路复用的多条通信路径中的任一条相对应的第一通信功能实现部分和第二通信功能实现部分来执行高优先级通信；以及
低优先级通信部分，用于通过每一个均与所述副路径相对应的第一通信功能实现部分和第二通信功能实现部分来执行低优先级通信，
其中，所述高优先级通信部分和所述低优先级通信部分共存于单一通信站中，并且
所述第二通信功能实现部分包括：
地址存储部分，用于存储分别与所述高优先级通信部分和所述低优先级通信部分相对应的MAC地址；
发送部分，所述发送部分根据发送请求方是所述高优先级通信部分还是所述低优先级通信部分来将相应的MAC地址附到一通信帧上，并且将所述通信帧发送到所述通信路径；以及
接收部分，所述接收部分把从所述第一通信功能实现部分接收到的通信帧的目的MAC地址与存储在所述地址存储部分中的MAC地址进行比较，并且当在比较结果中发现匹配时，将接收到的通信帧发送到相应的通信部分。
(2)根据(1)所述的通信控制系统，还包括：
多点传送地址存储部分，用于存储多个MAC多点传送地址，
其中，当从所述通信路径接收到的通信帧的目的MAC地址与存储在所述MAC多点传送地址存储部分中的地址中的任一个相匹配时，所述第二通信功能实现部分将所述通信帧发送到所述高优先级通信部分，并且
否则，所述第二通信功能实现部分将所述通信帧发送到所述低优先级通信部分。
(3)根据(1)或(2)所述的通信控制系统，其中，在单一通信站中，提供并多路复用多个单元，该多个单元的每一个均包括所述高优先级通信部分、所述低优先级通信部分、和所述通信功能实现部分的单元，或者提供并多路复用多个单元，该多个单元的每一个均包括所述高优先级通信部分、所述低优先级通信部分、所述第一通信功能实现部分、和所述第二通信功能实现部分的单元，并且
一个单元用作现用单元，并且其他单元用作待机单元。
(4)一种通信控制系统，用于控制在多个通信站之间执行的通信，所述多个通信站连接到用主路径和副路径多路复用而得到的多条通信路径，所述通信控制系统包括：
多个通信功能实现部分，所述多个通信功能实现部分被多路复用，以便与所述主路径和所述副路径分别对应，并且每一通信功能实现部分均实现了在OSI层次模型的预定层中的通信功能；
高优先级通信部分，通常用于通过每一个均与所述主路径相对应的通信功能实现部分来执行高优先级通信；
低优先级通信部分，用于通过每一个均与所述副路径相对应的通信功能实现部分来执行低优先级通信；
路径诊断部分，用于诊断所述主路径和所述副路径的完好性；以及
切换部分，当所述路径诊断部分的诊断结果为所述主路径被诊断为故障时，所述切换部分将所述高优先级通信的通信路径切换到所述副路径，
其中，所述路径诊断部分包括：
路径状态存储部分，用于存储从本地站到每一通信站的路径状态的路径状态信息；以及
固定周期路径诊断部分，用于在一固定周期内诊断从所述本地站到每一通信站的通信路径，
其中，所述固定周期路径诊断部分把从诊断结果中获得的路径状态信息登记在所述路径状态存储部分中，
所述固定周期路径诊断部分根据网际协议中的多点传送协议来广播路径诊断包，
把不同的IP多点传送地址分别分配给所述主路径和所述副路径，并且
每一通信站均通过使用与在所述主路径和所述副路径之间选择的路径相对应的IP多点传送地址作为目的IP地址来执行广播，并且接收路径诊断包，该路径诊断包的目的IP地址与对应于所述主路径和所述副路径中每一个的IP多点传送地址相匹配。
(5)根据(4)所述的通信控制系统，其中，所述固定周期路径诊断部分包括诊断包发送部分，用于将一个路径诊断包广播到其他通信站，所述路径诊断包包括了来自其它通信站的路径诊断包的接收状态信息，并且
在接收路径诊断包时，所述固定周期路径诊断部分把由所述本地站发送的路径诊断包的接收状态信息登记在所述路径状态存储部分中，来作为从所述本地站到所述路径诊断包的发送源的通信路径的路径状态信息，其中所述接收状态信息包括在接收到的路径诊断包中。
(6)根据(4)或(5)所述的通信控制系统，还包括：
多路复用的通信站，其中在所述多路复用的通信站中，提供、同时多路复用多个单元，该多个单元的每一个均包括所述高优先级通信部分、所述低优先级通信部分、所述路径诊断部分、和所述切换部分，所述单元中的任一单元用作现用单元，并且其他单元用作待机单元，并且将不同的地址分配给每一单元的高优先级通信部分，
其中，对多路复用的通信站进行发送的另一通信站通过指定现用单元来执行通信，并且当经由多路复用的通信路径中的任一条与所述现用单元进行的通信失败时，所述另一通信站通过将指定切换到待机单元来重试通信。
(7)根据(6)所述的通信控制系统，其中，所述多路复用的通信站的每一个均包括自诊断部分，
在检测到故障时，所述现用单元中的自诊断部分停止通信操作，同时令本地单元处于待机状态，
当另一单元停止通信操作时，所述待机单元令所述本地单元处于现用状态以便开始通信操作，并且向其它通信站广播所述本地单元已经变为现用单元，并且
每一通信站包括一张表，该表存储了指示多路复用的通信站中哪一个单元是现用单元的信息，所述每一通信站在参照存储在所述表中的信息的同时对所述现用单元进行发送，并且当接收到广播通信时更新所述表中的信息。
(8)根据(4)所述的通信控制系统，其中，在所述路径诊断部分检测到所述主路径中的故障时，所述路径诊断部分在固定周期内将所述主路径中的故障广播到全部通信站。
(9)根据(8)所述的通信控制系统，其中，当所述低优先级通信部分接收到表示所述主路径出现故障的广播通知时，所述低优先级通信部分控制发送，使得每一单位时间内低优先级通信的发送次数等于或小于预定值，
并且当未在等于或高于预定时间的时间内接收到所述广播通知时，所述低优先级通信部分确定所述主路径恢复到正常操作，并且停止使所述发送次数等于或小于所述预定值的所述发送控制。
(10)根据(4)所述的通信控制系统，其中，当所述低优先级通信部分识别出所述主路径出现故障时，所述低优先级通信部分控制发送，使得每一单位时间内低优先级通信的发送次数等于或小于预定值。
(11)根据(4)所述的通信控制系统，其中，在所述低优先级通信部分识别所述主路径出现故障的情况下，在所述副路径并未处在发送状态下时，所述低优先级通信部分立即执行高优先级通信，并且在所述副路径未处在发送状态下并且没有等待发送的高优先级通信时，所述低优先级通信部分执行低优先级通信。
(12)根据(4)所述的通信控制系统，还包括：
认证部分，所述认证部分在不同通信站中的高优先级通信部分之间进行认证，以便允许在经过认证的通信站之间进行通信。
(13)根据(12)所述的通信控制系统，其中，所述认证部分包括：
公钥(public key)产生部分，用于根据对于所述本地站唯一的电子私钥来产生将在所述本地站和另一通信站之间交换的电子公钥；
密钥发送部分，用于把产生的公钥广播到全部通信站；
共用密钥(common key)产生部分，所述共用密钥产生部分根据从另一站接收到的公钥和本地站的私钥来产生对于所述本地站和所述另一通信站唯一的电子共用密钥，所述共用密钥产生部分产生用于每一通信站的电子共用密钥，并且存储产生的共用密钥；
认证包发送部分，所述认证包发送部分通过使用所述产生的共用密钥来至少进行对包加密或者将一认证值附到包上二者中的任一操作，并且所述认证包发送部分至少发送加密的包或附上了所述认证值的包中的任一个；以及
认证包接收部分，所述认证包接收部分至少进行通过使用所述共用密钥对接收到的包进行解密，或者基于所述共用密钥和附到所述包上的认证值来确定是否允许接收二者中的任一。
(14)根据(13)所述的通信控制系统，其中，所述共用密钥产生部分通过使用Differ-Hellman方法根据所述私钥和所述公钥来产生所述共用密钥。
(15)根据(13)所述的通信控制系统，其中，所述认证部分包括：
密钥更新部分，用于通过在每一预定时间内改变所述私钥来更新所述共用密钥；
确认部分，所述确认部分存储正好在更新之前的共用密钥和最新的共用密钥，在接收所述包时通过使用所述最新的共用密钥来确认所述认证值，并且在所述确认被确定为非法的情况下通过使用正好在更新之前的共用密钥来确认所述认证值；以及
解码部分，通过使用正好在更新之前的共用密钥或所述认证值通过其被确认为有效的最新共用密钥二者中任一，所述解码部分对所述包进行解码。
(16)根据(1)或(4)所述的通信控制系统，其中，在所述通信路径上提供有根据网际协议对所述通信路径执行路径控制的路由器，并且所述通信路径包括多个由所述路由器相互连接的子网络。
(17)根据(16)所述的通信控制系统，其中，在所述子网络中存在一个唯一主站，
所述主站发送网络间诊断帧，所述网络间诊断帧包括所述本地站与存在于所述本地站所属的子网络中的全部其它通信站之间的路径的路径状态信息、和所述本地站与存在于不包括所述本地站的子网络中的主站之间的路径的路径状态信息，并且
多个包括了所述主站和所述其它通信站的子网络中的全部通信站中的每一个通信站包括：
路径状态存储部分，用于存储表示从所述本地站到其它通信站中的每一个的通信路径是否完好的路径状态信息；
诊断消息接收部分，根据包括在所述网络间诊断帧中的路径状态信息，所述诊断消息接收部分把所述本地站与存在于不包括所述本地站的子网络中的通信站之间的路径状态登记在所述路径状态存储部分中；以及
数据发送部分，所述数据发送部分根据所述路径状态存储部分中的信息来选择所述主路径或所述副路径中的一个，并且执行数据发送。
(18)根据(17)所述的通信控制系统，还包括：
选择部分，所述选择部分产生存在于所述子网络中的全部通信站的网络地址的列表，并且在所述本地站的地址是根据预定条件在所述列表中唯一确定的地址的情况下，所述选择部分使得所述本地站作为所述子网络中的主站工作。
(19)根据(1)或(4)所述的通信控制系统，其中，所述高优先级通信部分根据一专用于过程控制的协议来执行通信，并且
所述低优先级通信部分根据一开放标准协议来执行通信。
(20)根据(1)或(4)中任一项所述的通信控制系统，其中，所述高优先级通信部分传输过程数据、操作量、和警报中的至少一个，并且
所述低优先级通信部分执行图像数据传输、文件传输和消息传输中的至少一项。
(21)一种通信控制系统，用于控制在多个通信站之间执行的通信，所述多个通信站连接到用主路径和副路径多路复用而得到的多条通信路径，所述通信控制系统包括：
多个通信功能实现部分，所述多个通信功能实现部分被多路复用，以便与所述主路径和所述副路径分别对应，并且每一通信功能实现部分均实现了在OSI层次模型的预定层中的通信功能；
高优先级通信部分，用于通常通过每一个均与所述主路径相对应的通信功能实现部分来执行高优先级通信；
低优先级通信部分，用于通过每一个均与所述副路径相对应的通信功能实现部分来执行低优先级通信；
路径诊断部分，用于诊断所述主路径和所述副路径的完好性；
切换部分，当所述路径诊断部分的诊断结果为所述主路径被诊断为故障时，所述切换部分将所述高优先级通信的通信路径切换到所述副路径；以及
限制部分，用于根据路径诊断部分的诊断结果来限制低优先级通信部分进行的通信。
(22)根据(21)所述的通信控制系统，其中，所述路径诊断部分包括：
路径状态存储部分，用于存储从本地站到每一通信站的路径状态的路径状态信息；以及
固定周期路径诊断部分，用于在一固定周期内诊断从所述本地站到每一通信站的通信路径，
其中，所述固定周期路径诊断部分把从诊断结果中获得的路径状态信息登记在所述路径状态存储部分中。
(23)根据(22)所述的通信控制系统，其中，所述固定周期路径诊断部分包括诊断包发送部分，用于将一个路径诊断包广播到其它通信站，所述路径诊断包包括了来自其它通信站的路径诊断包的接收状态信息，并且
在接收路径诊断包时，所述固定周期路径诊断部分把由所述本地站发送的路径诊断包的接收状态信息登记在所述路径状态存储部分中，来作为从所述本地站到所述路径诊断包的发送源的通信路径的路径状态信息，其中所述接收状态信息包括在接收到的路径诊断包中。
(24)根据(21)至(23)中任一项所述的通信控制系统，还包括：
数据发送部分，所述数据发送部分将数据发送到另一通信站，并且当在预定时间内未从所述另一通信站返回正常接收响应时重发送数据；以及
数据接收部分，当正常接收数据时，所述数据接收部分将正常接收响应返回给发送源。
(25)根据(24)所述的通信控制系统，还包括：
路径状态存储部分，用于存储从本地站到每一通信站的路径状态的路径状态信息；
计数部分，用于对所述数据发送部分重发送数据的次数进行计数；以及
登记部分，当所述计数部分的计数值达到特定值时，所述登记部分确定通信路径出现故障，并且将表示该路径出现故障的路径状态信息登记在所述路径状态存储部分中。
(26)根据(24)所述的通信控制系统，还包括：
计数部分，用于对所述数据发送部分重发送数据的次数进行计数；以及
切换部分，当所述计数部分的计数值达到特定值时，所述切换部分确定通信路径出现故障并且切换该通信路径。
从上述讨论中可以理解，本发明提供了以下优点：
(1)用于提供实时性和高可靠性的危急通信部分(高优先级通信部分)和开放通信部分(低优先级通信部分)共存于同一通信站中。这就提供了一种同时满足了工业应用的要求和开放协议通信的要求的通信控制系统。
(2)当用于危急通信的通信路径出现故障时，把用于危急通信的通信路径切换到用于开放通信的通信路径。这就防止了基于一标准协议的开放通信的通信量对危急通信的实时性产生影响。
(3)即使危急通信正在使用用于开放通信的通信路径，开放通信也会受到一些限制。这就避免了开放通信的中断。
(4)产生用作通信站之间的共用口令的共用密钥，并且将所述共用密钥用于认证。通过在危急通信中使用共用密钥，能够防止通过标准协议通信进行的安全攻击对危急通信产生影响。
(5)在危急通信和标准协议通信共存于同一通信站中时对通信路径进行多路复用，这样就保证了高可靠性。
(6)提供了通过实际通信定时来进行确认通信的功能、和不考虑通信定时而在固定周期内诊断路径的功能。这就允许快速检测路径中的故障，所述快速检测使得通信路径的切换时间最小化，从而保证了通信的实时性。
(7)在通信路径上提供路由器以使子网络相互连接。这就容易地支持了在广阔区域或大规模网络中的网络连接。
(8)在用于基于一开放标准协议的通信和用于危急通信的同一通信站中共享相同的通信路径和发送/接收部分。这就减少了部件成本和配线成本。
附图说明
图1示出了通用分布式控制系统的示例性结构。
图2是示出了本发明的一个实施例的框图。
图3是示出了通信功能实现部分的框图。
图4是示出了本发明的另一实施例的框图。
图5是示出了本发明的另一实施例的框图。
图6是示出了本发明的另一实施例的框图。
图7是示出了本发明的另一实施例的框图。
图8是示出了本发明的另一实施例的框图。
图9是在图8所示的实施例中切换控制权的示例性示图。
图10示出了认证部分的具体结构示例。
图11是图10所示的认证部分的操作的示例性示图。
图12是示出本发明的另一实施例的框图。
图13是通信站获得路径状态信息的过程的示例性示图。
图14是示出本发明的另一实施例的框图。
图15是示出发送过程的流程图。
图16是示出接收过程的流程图。
具体实施方式
现在参照附图详细说明本发明。
(1)第一实施例
图2是输出本发明的一个实施例的框图。在图2中，通过主路径11和副路径12来使通信路径10双路复用。通信路径10是例如分布式控制系统的控制总线。
通信站20和通信站31到3N连接到主路径11和副路径12。
通信站20包括用于执行通信的单元21。图1中的实施例包括单一单元。
在单元21中，高优先级通信部分211执行高优先级通信。低优先级通信部分212执行低优先级通信。
高优先级通信传输过程数据、操作量、和警报等。低优先级通信执行图像数据传输、文件传输和消息传输等。高优先级通信传输较多的实时数据，而低优先级通信比高优先级通信实时性低。
高优先级通信部分211根据一专用于过程控制的协议执行通信。低优先级通信部分根据一开放标准协议执行通信。所述开放标准协议是例如IP(网际协议)。
通信功能实现部分213a、213b被双路复用。通信功能实现部分214a、214b也被双路复用。提供这些通信功能实现部分来实现在OSI(开放系统互联)层次模型的预定层中的通信功能。
通信功能实现部分213a、213b实现了OSI层次模型的物理层(第一层)中的通信功能。
通信功能实现部分214a、214b实现了OSI层次模型的数据链路层(第二层)中的通信功能。
提供213a和214a来对应于主路径11。提供213b和214b来对应于副路径12。
在图2所示的通信控制系统中，当通信以通信中没有出现故障的方式正常进行时，高优先级通信部分211使用通信功能实现部分213a和214a来在主路径11上执行通信。低优先级通信部分212使用通信功能实现部分213b和214b来在副路径12上执行通信。
当主路径11出现故障时，高优先级通信部分211使用通信功能实现部分213b和214b和副路径12执行通信。在此情况下，限制了低优先级通信。
高优先级通信部分211可通过使用双路复用的通信功能实现部分213a、213b或通信功能实现部分214a、214b来执行通信。低优先级通信部分212只能使用其相应的通信功能实现部分213b和214b。
这样，高优先级通信部分211和低优先级通信部分212共存于同一通信站中。
根据图2所示的实施例，用于提供实时性和高可靠性的高优先级通信部分和使用开放标准协议的低优先级通信部分共存于同一通信站中。这就提供了同时满足工业应用的要求和开放协议通信的要求的通信控制系统。
图3示出了用于在数据链路层中实现通信功能的通信功能实现部分的示例性结构。
对该结构的描述将以通信功能实现部分214a为例。通信功能实现部分214b具有相同的结构。
在图3中，地址存储部分215存储了与高优先级通信部分211和低优先级通信部分212的每一个相对应的MAC地址。将单一的MAC(媒体访问控制)地址分配给高优先级通信部分211和低优先级通信部分212的每一个。
发送部分216根据发送请求方是高优先级通信部分211还是低优先级通信部分212来将相应的MAC地址附加到通信帧，并且将所述通信帧发送到通信路径。
接收部分217把从通信功能实现部分213a接收到的通信帧的目的MAC地址与地址存储部分215存储的MAC地址进行比较，并且对于在比较结果中发现匹配的情况，将接收到的通信帧发送到相关的通信部分(高优先级通信部分211或低优先级通信部分212)。
可提供用于存储多个MAC多点传送地址的多点传送地址存储部分以替代地址存储部分215。
在此结构中，在从主路径11接收到的通信帧的目的MAC地址与存在于所述MAC多点传送地址存储部分中的地址中的任意一个相匹配的情况下，通信功能实现部分214a的接收部分217将所述通信帧发送到高优先级通信部分211，否则将所述通信帧发送到低优先级通信部分212。
这样，高优先级通信使用MAC多点传送地址进行通信。
(2)第二实施例
图4是示出了本发明的另一实施例的框图。在图4中，与之前的部件相同的部件被给予相同的标记。在此实施例中，该单元被双路复用。
通信站22包括双单元21a和21b。单元21a包括高优先级通信部分211，低优先级通信部分212，通信功能实现部分213a、213b、214a、214b。单元21b具有与单元21a相同的结构。在所述示例中，单元21a用作现用单元，并且单元21b用作待机单元。
现用单元21a执行通信。当现用单元21a出现故障时，单元21a停止通信并且使其自身处于待机状态。待机单元21b切换为现用单元并且接管通信。
在此实施例中，该单元被双路复用，从而提高了通信的可靠性。该单元可被三路复用，或被进一步多路复用。
(3)第三实施例
图5是示出了本发明的另一实施例的框图。
在图5中，通信站40连接到主路径11和副路径12。
高优先级通信部分401通过使用主路径11来执行高优先级通信。
低优先级通信部分402通过使用副路径12来执行低优先级通信。
路径诊断部分403诊断主路径11和副路径12的完好性。
根据路径诊断部分403的诊断结果，切换部分404切换高优先级通信部分401与其远端通信方之间的通信路径。
限制部分405根据路径诊断部分403的诊断结果来限制低优先级通信部分402进行的通信。例如，限制部分405限制低优先级通信部分402的传输频带。
在从高优先级通信部分401接收到发送请求时，发送/接收部分406把通信帧顺序地发送到主路径11，并且把从主路径11接收到的通信帧传送到目的地。
在从低优先级通信部分402接收到发送请求时，发送/接收部分407把通信帧顺序地发送到副路径12，并且把从副路径12接收到的通信帧传送到目的地。
发送/接收部分406和407分别对应于图2所示的实施例中的通信功能实现部分213a，214a和213b，214b。
在图5所示的实施例中，在路径诊断部分403确定主路径11正常的情况下，切换部分404选择主路径11作为高优先级通信部分401的通信路径。在路径诊断部分403确定主路径11出现故障的情况下，切换部分404把高优先级通信部分401的通信路径切换为副路径12。在路径诊断部分403确定主路径11正常的情况下，限制部分405不限制低优先级通信部分402的传输频带。在路径诊断部分403确定主路径11出现故障的情况下，限制部分405限制低优先级通信部分402的传输频带。
路径诊断部分403还诊断副路径12，并且在检测到故障时产生警报。
在确定主路径11出现故障时，路径诊断部分403把主路径的故障广播到所有通信站。在接收到主路径出现故障的广播通知时，低优先级通信部分402控制传输，从而低优先级通信中每一单位时间的发送次数将会下降到预定值以下。当未在预定时间内接收到主路径出现故障的广播通知时，低优先级通信部分402确定主路径恢复到正常操作，并且停止把发送次数保持在预定值以下的发送控制。
在识别出主路径11出现故障，而且没有主路径出现故障的广播通知时，低优先级通信部分402可控制发送，从而低优先级通信中每一单位时间的发送次数将会下降到预定值以下。
在识别出主路径11出现故障的同时，当副路径12没有进行传输时，低优先级通信部分402立即执行高优先级通信，并且当副路径12没有进行传输并且没有正在等待传输的高优先级通信时，低优先级通信部分402执行低优先级通信。
根据图5所示的实施例，在通信路径正常时，高优先级通信部分401和低优先级通信部分402分别使用独立的路径，从而在非受限频带中共享通信。
当主路径出现故障时，高优先级通信部分401的通信路径被切换到副路径，并且低优先级通信部分402在传输频带上受到限制。这样就在保持相应频带的同时允许继续进行高优先级通信，从而保持了实时性。
当主路径出现故障时，尽管低优先级通信部分402能够在受限的频带中执行通信，高优先级通信部分401的通信路径还是被切换到副路径。
(4)第四实施例
图6是示出了本发明的另一实施例的框图。图6示出了路径诊断部分的具体结构示例。
在图6中，路径状态存储部分501存储路径状态信息，该路径状态信息是关于源自本地站的通信路径是否在每一接口和每一远端站都完好。
发送部分502从高优先级通信部分401接收发送请求，参考路径状态存储部分501中的路径状态信息，选择完好的通信路径，并在该通信路径上发送数据。
在数据发送后的预定时间内没有接收到正常接收响应的情况下，发送部分502假定通信路径出现故障，并且将该信息反映到路径状态存储部分501中的路径状态信息。
接收部分503从远端站接收数据并且将接收到的数据传送到高优先级通信部分401。当从远端通信站接收数据时，接收部分503把正常接收响应返回给远端通信站。
这样，发送部分502和接收部分503执行确收通信，借此根据在数据发送的返回中是否接收到正常接收响应来进行诊断。
固定周期路径诊断部分504对每一接口和每一远端站周期性地诊断源自本地站的路径的状态，并且将诊断结果登记到路径状态存储部分501中
固定周期路径诊断部分504包括诊断包发送部分505(未示出)。该诊断包发送部分505把一个路径诊断包广播到其它站，该路径诊断包包括了来自另一通信站的路径诊断包的接收状态信息。
在接收路径诊断包时，固定周期路径诊断部分504把本地站发送的包括在接收到的路径诊断包中的路径诊断包的接收状态信息登记到路径状态存储部分501中，来作为从本地站到该路径诊断包的发送源的通信路径的路径状态信息。
接口506介入主路径11和通信站50之间的通信。接口507介入副路径12和通信站50之间的通信。
根据图6所示的实施例，提供了执行具有实际通信定时的应答确认通信的功能、和不考虑通信定时而是以固定周期进行诊断的功能。这样就允许快速检测路径故障。
固定周期路径诊断部分504可根据IP(网际协议)多点传送协议来广播路径诊断包。在此情况下，把独立的IP多点传送地址分配给主路径11和副路径12中的每一个。每一通信站通过使用与在主路径和副路径之间选择的路径相对应的IP多点传送地址作为目的地址来执行广播，并且接收目的IP地址与对应于主路径或副路径的IP多点传送地址相匹配的路径诊断包。
通过该操作，与特定通信站的同时通信变得可能，从而减少了通信电路的数量。通过使用IP多点传送协议，当网络通过路由器相互连接时，发送站可以与本地站所在网络中的通信站通信，以及与通过路由器连接的网络中的通信站通信。这使得通信路径的切换时间最小化，从而保证了通信的实时性。
(5)第五实施例
图7是示出了本发明的另一实施例的框图。
在图7中，协议部分61对根据通用无连接协议而被双路复用的主路径11和副路径12进行通信控制。例如，通用无连接协议是UDP/IP(用户数据报协议/网际协议)。
UDP/IP是TCP/IP协议组中的IP的上层协议。UDP/IP属于传输层，并且在RFC768中定义。UDP是无连接协议，并且不具有TCP具有的连接管理、应答确认、次序、窗口控制、和流控制之类的功能。
换言之，UDP/IP实质上是一种协议，凭借该协议IP包可由远端站的应用所使用。在包括较少功能情况下，UDP/IP负载较低，从而允许进行高速数据通信。因为不保证数据被传送到远端方，所以有必要提供保证可靠性的手段。
在本发明中，通过在UDP/IP上执行应答确认通信来保证可靠性。
在发送/接收部分60中，切换部分601在双通信路径(主路径11和副路径12)之间切换数据发送端口。
数据发送部分602把高优先级通信部分401的发送数据发送到切换部分601。
数据接收部分603从主路径11或副路径12接收数据，并且将其发送到高优先级通信部分401。
定时器604由数据发送部分602进行数据发送所产生的信号TR激活，并且由在数据接收部分603已经接收到正常接收响应时产生的信号RS来复位。在数到指定的值时，定时器604把时间已到信号TU发送到数据发送部分602以请求重发送。在接收到时间已到信号TU时，数据发送部分602发送数据。
计数部分605对时间已到信号TU的数量进行计数，并且当达到预定值时，向切换部分601产生切换信号SW以切换通信路径。
路径状态存储部分606存储从本地站到每一通信站的路径的状态信息。
在计数部分605的计数值达到指定值时，登记部分607确定通信路径出现故障，并且在路径状态存储部分606中登记表示路径出现故障的路径状态信息。
根据图7所示的实施例，可在享有只有无连接协议才具有的高速数据传输的同时保证可靠性。无连接协议的通用多功能性同时提供了开放控制总线。
当数据重发送计数达到预定值时，切换通信路径。因此，可防止由于通信路径中的临时故障导致的路径切换。还可在识别暂时故障和永久故障的同时切换路径。
(6)第六实施例
图8是示出了本发明的另一实施例的框图。
在图8中，多路复用的通信站70包括多路复用的单元71a、71b。在所示示例中，所述单元被双路复用。单元71a、71b每一个均具有与图4所示的通信站40相同的结构。双单元71a和71b之一作为现用单元，并且另一单元作为待机单元。单独的地址被分配给每一单元的低优先级通信部分。每一单元均连接到多路复用的通信路径(主路径和副路径)。
假定单元71a处在现用状态并且单元71b处在待机状态。向多路复用的通信站70进行发送的另一通信站72执行与现用单元71a的通信。当通信站72不能在任一多路复用的通信路径上与现用单元71a进行通信时，通信站72重试与待机单元71b进行通信。
图9是在图8所示的实施例中切换控制权的示例性示图。
每一单元71a、71b均包括自诊断部分73。
假定该单元71a处在现用状态并且单元71b处在待机状态。
在检测故障时，现用单元71a中的自诊断部分73使其自身处在待机状态并且停止通信。当单元71a停止通信时，待机单元71b使其自身处在现用状态并且开始通信，并且向其它通信站广播现在其为现用单元。
另一通信站72包括表74，其存储有多路复用的通信站70的单元处于现用状态的信息。通信站72参考存储在表74中的信息以向现用单元进行发送。在从单元71b接收广播时，通信站72更新表74中的信息。
在图8所示的实施例中，多路复用的通信站保证高可靠性通信。
(7)第七实施例
可在图5所示的通信站40中提供认证部分。所述认证部分在单独的通信站中的高优先级通信部分之间执行认证，并且允许在得到认证的通信站之间进行通信。
图10示出了认证部分的具体结构示例。
在为了便于说明而在图10中示出认证部分的结构的同时，通信站80还包括通信站40的组件。
公钥产生部分801根据对于本地站唯一的电子私钥K1来产生将在本地站和另一通信站之间交换的电子公钥K2。
密钥发送部分802把产生的公钥K2广播到全部通信站。
以每一通信站为基础，共用密钥产生部分803根据从另一站81接收到的公钥K2’和本地站的私钥K1来产生对于通信站80和81唯一的电子共用密钥，并且把产生的共用密钥存储在通信站80中。共用密钥产生部分803使用例如Differ-Hellman方法来根据私钥和公钥产生共用密钥。
认证包发送部分804使用所产生的共用密钥K3来对包进行加密或者将一认证值附到包上。所述认证包发送部分把加密的包或附上了所述认证值的包发送到另一通信站81。
认证包接收部分805通过使用所述共用密钥K3来对从另一通信站81接收到的包进行解密，或者基于所述共用密钥和附到包上的认证值来确定是否允许接收。
密钥更新部分808在每一预定时间更新私钥以更新共用密钥。
确认部分806存储正好在更新之前的共用密钥和最新的共用密钥，并且在接收包时通过使用所述最新的共用密钥来确认认证值。在所述确认被确定为非法的情况下，确认部分806通过使用正好在更新之前的共用密钥来确认所述认证值。
解码部分807通过使用正好在更新之前的共用密钥或最新共用密钥来对包进行解码，所述使用的共用密钥是针对其的认证值被确认为有效的共用密钥。
图11是图10所示的认证部分的操作的示例性示图。
在通信站80中，公钥产生部分801根据本地站的私钥K1来产生公钥K2并且把产生的公钥K2广播到全部通信站。
在通信站81中，同样公钥产生部分801根据本地站的私钥K1’来产生公钥K2’，并且把产生的公钥广播到全部通信站。
在通信站80中，共用密钥产生部分803根据从通信站81接收到的公钥K2’和本地站的私钥K1来产生对于通信站80和81唯一的电子共用密钥K3。
类似地，在通信站81中，共用密钥产生部分803根据从通信站80接收到的公钥K2和本地站的私钥K1’来产生对于通信站80和81唯一的电子共用密钥K3’。
这样，每一通信站均产生和存储作为其自身和另一通信站之间的共用口令的共用密钥。
在通信站80中，认证包发送部分804使用产生的共用密钥K3来对包进行加密，或者将认证值添加到包上。其后，认证包发送部分804把加密的包或附上了认证值的包发送到通信站81。
在通信站81中，认证包接收部分805通过使用共用密钥K3’来对从通信站80接收的包进行解密，或者根据共用密钥K3’和附到包上的认证值来确定是否允许接收。
根据图10所示的实施例，公钥未发送到的通信站不能产生共用密钥，从而其不能窃听或篡改发送的包。这就保证了通信的安全。通过将共用密钥提供给高优先级通信，可防止在开放的低优先级通信中的安全攻击影响到高优先级通信。
(8)第八实施例
图12是示出本发明的另一实施例的框图。
在图12所示的实施例中，在主路径和副路径上分别提供了根据网际协议对通信路径执行路径控制的路由器90、91。主路径由通过路由器90互联的子网络11a、11b构成。副路径由通过路由器91互联的子网络12a、12b构成。
在子网络中存在一个唯一主站。所述主站发送网络间诊断帧。所述网络间诊断帧包括所述本地站与存在于所述本地站所属的子网络中的每一其它通信站之间的路径信息、和所述本地站与存在于不包括所述本地站的子网络中的主站之间的路径信息。
在图12中，通信站20作为子网络11a、12a中的主站。通信站23作为子网络11b、12b中的主站。
在通信站20中，路径状态存储部分221存储表示从所述本地站到另一通信站的通信路径是否完好的路径状态信息。
基于包括在所述网络间诊断帧中的路径状态信息，诊断消息接收部分222把所述本地站与存在于不包括所述本地站的子网络中的通信站之间的路径状态登记在所述路径状态存储部分221中。在图12中所示的示例中，诊断消息接收部分222登记通信站20和子网络11b、12b中的通信站之间的路径状态。
数据发送部分223根据所述路径状态存储部分221中的信息选择主路径或副路径，并且发送数据。
在主站和其它通信站中提供路径状态存储部分221、诊断消息接收部分222、和数据发送部分223。
选择部分224准备了存在于子网络中的全部通信站的网络地址的列表，并且，在本地站的地址是根据预定条件唯一确定的地址的情况下，该选择部分224使得本地站作为子网络中的主站工作。唯一确定的地址指的是例如最高地址、最低地址等。
图13是通信站获得路径状态信息的过程的示例性示图。
在图13中，主站之外的通信站被称作一般站。子网络A和B互联。在子网络A中，主站a和一般站a’互联。在子网络B中，主站b和一般站b’互联。
在这种网络中，按以下过程进行处理：
一般站a’通过多点传送周期性地把接收状态从本地子网络中的每一站发送到该本地子网络中的双路径的每一条。
每一已经接收到该接收状态的站均获取从本地站到远端站的路径状态信息1。
每一子网络中的主站均通过多点传送周期性地把来自另一子网络中的主站的接收状态和来自本地子网络中的每一站的接收状态发送到双路径中的每一条。
每一已经接收到该接收状态的站均根据来自另一子网络中的主站的接收状态来获取主站之间的路径状态信息2。
每一站均根据源子网络中的接收状态来获取到主站中到每一站的路径状态信息3。
这样，每一通信站可根据路径状态信息1、2、3来确定双路径中每一条的完好性。
图12所示的实施例提供了以下优点：
(a)每一站均可确定路径的完好性。
(b)一般站和主站执行多点传送传输来获得到本地子网络外的路径的信息。
(c)在本地站的路径状态信息表示没有例外全部出故障的情况下，或通信中断了预定时间的情况下，假定本地站出现故障，从而还允许使用故障检修。
(9)第九实施例
图14是示出本发明的另一实施例的框图。
在此实施例中，高优先级通信和低优先级通信共享单一通信路径。
通信站100包括用于执行高优先级通信的协议接口部分101和用于执行低优先级通信的协议接口部分102。
高级主计算机(未示出)根据高优先级通信协议与协议接口部分101进行通信，并且根据低优先级通信协议与协议接口部分102进行通信。
提供通信功能实现部分103和104以分别对应于协议接口部分101和102。这些通信功能实现部分103和104实现OSI层次模型的数据链路层(第二层)中的通信功能。
优先级控制部分105根据协议的优先级控制从通信功能实现部分103、104进行的传输。通信功能实现部分103、104将一个帧分为一定帧长度以下的多个子帧，并且将所得到的子帧发送到优先级控制部分105。
通信功能实现部分106实现OSI层次模型的物理层(第一层)中的通信功能。高优先级通信和低优先级通信共享通信功能实现部分106。
通信站100连接到通信路径150。通信路径150由低优先级通信和高优先级通信共享。
在通信功能实现部分103中，MAC地址寄存器121存储了与高优先级通信的协议相对应的MAC地址。发送接受部分122接受由通信站100发送的帧。接收接受部分123接受由通信站100接收到的帧。
通信功能实现部分104具有相似的结构。通信功能实现部分104的MAC地址寄存器121存储了与低优先级通信的协议相对应的MAC地址。
下面将描述图14所示的实施例的操作。
图15是示出发送过程的流程图。
在高优先级通信的发送过程中，发送接受部分122将MAC地址寄存器121的MAC地址附到从协议接口部分101接收到的发送帧的源地址部分上，并临时存储该帧。
在从优先级控制部分105输出的发送允许信号为“高”的情况下，发送接受部分122将该帧发送到优先级控制部分105，优先级控制部分105立即将该帧发送到通信功能实现部分106。在从优先级控制部分105输出的发送允许信号为“低”的情况下，发送接受部分122继续存储该帧，并且使得该帧等待，直到发送允许信号被驱动到“高”。优先级控制部分105根据分配给高优先级通信协议的优先级来控制发送允许信号。
低优先级通信的发送处理与以上描述相同。
图16是示出接收过程的流程图。
在高优先级通信的接收处理中，接收接受部分123把从通信功能实现部分106接收到的接收帧的目的地址与MAC地址寄存器121中存储的MAC地址进行比较。在未发现匹配时，丢弃该帧。在发现匹配时，将该帧发送到协议接口部分101。
低优先级通信的接收处理与以上描述相同。
优先级控制部分105将通信分类为高优先级通信和低优先级通信。除非另一帧被发送，否则优先级控制部分105总是把发送权给予高优先级协议的帧的发送接受。除非另一帧被发送并且在高优先级协议的发送接受中没有帧在等待，否则优先级控制部分105把发送权给予低优先级协议的帧的发送接受，并且立即使该帧被发送。
优先级控制部分105通过使用发送允许信号来控制发送帧的发送，从而在每一确定时间来自通信功能实现部分103、104的发送帧的发送次数将下降到分配给通信功能实现部分103、104中每一个的预定值以下。
根据图14中所示的实施例，使用开放标准协议的网络和使用唯一协议来实现实时通信的网络二者对于在主机间进行通信是必需的，在相同的通信站中提供这些协议的接口，并且协议处理功能共享相同的通信功能实现部分和通信路径。这就降低了硬件成本和电缆铺设成本。
在上述实施例中，通信站存在于分布式控制系统中的操作监视设备中。
尽管实施例采用了双路复用的单元，但是所述单元可被三路复用，或者进一步被多路复用。
在三路复用或其以上的多路复用中，单一主路径和多条副路径构成通信路径。

Claims (28)

1.一种通信控制系统，用于控制在多个通信站之间执行的通信，所述多个通信站连接到用主路径和副路径多路复用而得到的多条通信路径，所述通信控制系统包括：
多个第一通信功能实现部分，所述多个第一通信功能实现部分被多路复用，以便与所述主路径和所述副路径分别对应，并且每一第一通信功能实现部分均实现了在OSI层次模型的物理层中的通信功能；
多个第二通信功能实现部分，所述多个第二通信功能实现部分被多路复用，以便分别与多路复用的多个第一通信功能实现部分相对应，并且每一第二通信功能实现部分均实现了在OSI层次模型的数据链路层中的通信功能；
高优先级通信部分，用于通过每一个均与所述多路复用的多条通信路径中的任一条相对应的第一通信功能实现部分和第二通信功能实现部分来执行高优先级通信；以及
低优先级通信部分，用于通过每一个均与所述副路径相对应的第一通信功能实现部分和第二通信功能实现部分来执行低优先级通信，
其中，所述高优先级通信部分和所述低优先级通信部分共存于单一通信站中，并且
第二通信功能实现部分包括：
地址存储部分，用于存储分别与所述高优先级通信部分和所述低优先级通信部分相对应的MAC地址；
发送部分，所述发送部分根据发送请求方是所述高优先级通信部分还是所述低优先级通信部分来将相应的MAC地址附到一通信帧上，并且将所述通信帧发送到所述通信路径；以及
接收部分，所述接收部分把从所述第一通信功能实现部分接收到的通信帧的目的MAC地址与存储在所述地址存储部分中的MAC地址进行比较，并且当在比较结果中发现匹配时，将接收到的通信帧发送到相应的通信部分。
2.根据权利要求1所述的通信控制系统，还包括：
多点传送地址存储部分，用于存储多个MAC多点传送地址，
其中，当从所述通信路径接收到的通信帧的目的MAC地址与存储在所述MAC多点传送地址存储部分中的地址中的任一个相匹配时，所述第二通信功能实现部分将所述通信帧发送到所述高优先级通信部分，并且
否则，所述第二通信功能实现部分将所述通信帧发送到所述低优先级通信部分。
3.根据权利要求1或2所述的通信控制系统，其中，在单一通信站中，提供并多路复用多个单元，该多个单元的每一个均包括所述高优先级通信部分、所述低优先级通信部分、所述第一通信功能实现部分、和所述第二通信功能实现部分，并且
一个单元用作现用单元，并且其他单元用作待机单元。
4.根据权利要求1所述的通信控制系统，其中，在所述通信路径上提供有根据网际协议对所述通信路径执行路径控制的路由器，并且所述通信路径包括多个由所述路由器相互连接的子网络。
5.根据权利要求4所述的通信控制系统，其中，在所述子网络中存在一个唯一主站，
所述主站发送网络间诊断帧，所述网络间诊断帧包括本地站与存在于所述本地站所属的子网络中的全部其它通信站之间的路径的路径状态信息、和所述本地站与存在于不包括所述本地站的子网络中的主站之间的路径的路径状态信息，并且
多个包括了所述主站和所述其它通信站的子网络中的全部通信站中的每一个通信站包括：
路径状态存储部分，用于存储表示从所述本地站到其它通信站中的每一个的通信路径是否完好的路径状态信息；
诊断消息接收部分，根据包括在所述网络间诊断帧中的路径状态信息，所述诊断消息接收部分把所述本地站与存在于不包括所述本地站的子网络中的通信站之间的路径状态登记在所述路径状态存储部分中；以及
数据发送部分，所述数据发送部分根据所述路径状态存储部分中的信息来选择所述主路径或所述副路径中的一个，并且执行数据发送。
6.一种通信控制系统，用于控制在多个通信站之间执行的通信，所述多个通信站连接到用主路径和副路径多路复用而得到的多条通信路径，所述通信控制系统包括：
多个通信功能实现部分，所述多个通信功能实现部分被多路复用，以便与所述主路径和所述副路径分别对应，并且每一通信功能实现部分均实现了在OSI层次模型的预定层中的通信功能；
高优先级通信部分，用于通过每一个均与所述主路径相对应的通信功能实现部分来执行高优先级通信；
低优先级通信部分，用于通过每一个均与所述副路径相对应的通信功能实现部分来执行低优先级通信；
路径诊断部分，用于诊断所述主路径和所述副路径的完好性；以及
切换部分，当所述路径诊断部分的诊断结果为所述主路径被诊断为故障时，所述切换部分将所述高优先级通信的通信路径切换到所述副路径，
其中，所述路径诊断部分包括：
路径状态存储部分，用于存储从本地站到每一通信站的路径状态的路径状态信息；以及
固定周期路径诊断部分，用于在一固定周期内诊断从所述本地站到每一通信站的通信路径，
其中，所述固定周期路径诊断部分把从诊断结果中获得的路径状态信息登记在所述路径状态存储部分中，
所述固定周期路径诊断部分根据网际协议中的多点传送协议来广播路径诊断包，
把不同的IP多点传送地址分别分配给所述主路径和所述副路径，并且
每一通信站均通过使用与在所述主路径和所述副路径之间选择的路径相对应的IP多点传送地址作为目的IP地址来执行广播，并且接收路径诊断包，该路径诊断包的目的IP地址与对应于所述主路径和所述副路径中每一个的IP多点传送地址相匹配。
7.根据权利要求6所述的通信控制系统，其中，所述固定周期路径诊断部分包括诊断包发送部分，用于将一个路径诊断包广播到其它通信站，所述路径诊断包包括了来自其它通信站的路径诊断包的接收状态信息，并且
在接收路径诊断包时，所述固定周期路径诊断部分把由所述本地站发送的路径诊断包的接收状态信息登记在所述路径状态存储部分中，来作为从所述本地站到所述路径诊断包的发送源的通信路径的路径状态信息，其中所述接收状态信息包括在接收到的路径诊断包中。
8.根据权利要求6或7所述的通信控制系统，还包括：
多路复用的通信站，其中在所述多路复用的通信站中，提供、同时多路复用多个单元，该多个单元的每一个均包括所述高优先级通信部分、所述低优先级通信部分、所述路径诊断部分、和所述切换部分，所述单元中的任一单元用作现用单元，并且其他单元用作待机单元，并且将不同的地址分配给每一单元的高优先级通信部分，
其中，对多路复用的通信站进行发送的另一通信站通过指定现用单元来执行通信，并且当经由多路复用的通信路径中的任一条与所述现用单元进行的通信失败时，所述另一通信站通过将指定切换到待机单元来重试通信。
9.根据权利要求8所述的通信控制系统，其中，所述多路复用的通信站的每一个均包括自诊断部分，
在检测到故障时，所述现用单元中的自诊断部分停止通信操作，同时令本地单元处于待机状态，
当另一单元停止通信操作时，所述待机单元令所述本地单元处于现用状态以便开始通信操作，并且向其它通信站广播所述本地单元已经变为现用单元，并且
每一通信站包括一张表，该表存储了指示多路复用的通信站中哪一个单元是现用单元的信息，所述每一通信站在参照存储在所述表中的信息的同时对所述现用单元进行发送，并且当接收到广播通信时更新所述表中的信息。
10.根据权利要求6所述的通信控制系统，其中，在所述路径诊断部分检测到所述主路径中的故障时，所述路径诊断部分在固定周期内将所述主路径中的故障广播到全部通信站。
11.根据权利要求10所述的通信控制系统，其中，当所述低优先级通信部分接收到表示所述主路径出现故障的广播通知时，所述低优先级通信部分控制发送，使得每一单位时间内低优先级通信的发送次数等于或小于预定值，
并且当未在等于或高于预定时间的时间内接收到所述广播通知时，所述低优先级通信部分确定所述主路径恢复到正常操作，并且停止使所述发送次数等于或小于所述预定值的所述发送控制。
12.根据权利要求6所述的通信控制系统，其中，当所述低优先级通信部分识别出所述主路径出现故障时，所述低优先级通信部分控制发送，使得每一单位时间内低优先级通信的发送次数等于或小于预定值。
13.根据权利要求6所述的通信控制系统，其中，在所述低优先级通信部分识别所述主路径出现故障的情况下，在所述副路径并未处在发送状态下时，所述低优先级通信部分立即执行高优先级通信，并且在所述副路径未处在发送状态下并且没有等待发送的高优先级通信时，所述低优先级通信部分执行低优先级通信。
14.根据权利要求6所述的通信控制系统，还包括：
认证部分，所述认证部分在不同通信站中的高优先级通信部分之间进行认证，以便允许在经过认证的通信站之间进行通信。
15.根据权利要求14所述的通信控制系统，其中，所述认证部分包括：
公钥产生部分，用于根据对于所述本地站唯一的电子私钥来产生将在所述本地站和另一通信站之间交换的电子公钥；
密钥发送部分，用于把产生的公钥广播到全部通信站；
共用密钥产生部分，所述共用密钥产生部分根据从另一站接收到的公钥和本地站的私钥来产生对于所述本地站和所述另一通信站唯一的电子共用密钥，所述共用密钥产生部分产生用于每一通信站的电子共用密钥，并且存储所述产生的共用密钥；
认证包发送部分，所述认证包发送部分通过使用所述产生的共用密钥来至少进行对包加密或者将一认证值附到包上，并且所述认证包发送部分至少发送加密的包或附上了所述认证值的包；以及
认证包接收部分，所述认证包接收部分至少进行通过使用所述共用密钥对接收到的包进行解密，或者基于所述共用密钥和附到所述包上的认证值来确定是否允许接收。
16.根据权利要求15所述的通信控制系统，其中，所述共用密钥产生部分通过使用Differ-Hellman方法根据所述私钥和所述公钥来产生所述共用密钥。
17.根据权利要求15所述的通信控制系统，其中，所述认证部分包括：
密钥更新部分，用于通过在每一预定时间内改变所述私钥来更新所述共用密钥；
确认部分，所述确认部分存储正好在更新之前的共用密钥和最新的共用密钥，在接收所述包时通过使用所述最新的共用密钥来确认所述认证值，并且在所述确认被确定为非法的情况下通过使用正好在更新之前的共用密钥来确认所述认证值；以及
解码部分，通过使用正好在更新之前的共用密钥或所述认证值通过其被确认为有效的最新共用密钥，所述解码部分对所述包进行解码。
18.根据权利要求6所述的通信控制系统，其中，在所述通信路径上提供有根据网际协议对所述通信路径执行路径控制的路由器，并且所述通信路径包括多个由所述路由器相互连接的子网络。
19.根据权利要求18所述的通信控制系统，其中，在所述子网络中存在一个唯一主站，
所述主站发送网络间诊断帧，所述网络间诊断帧包括所述本地站与存在于所述本地站所属的子网络中的全部其它通信站之间的路径的路径状态信息、和所述本地站与存在于不包括所述本地站的子网络中的主站之间的路径的路径状态信息，并且
多个包括了所述主站和所述其它通信站的子网络中的全部通信站中的每一个通信站包括：
路径状态存储部分，用于存储表示从所述本地站到其它通信站中的每一个的通信路径是否完好的路径状态信息；
诊断消息接收部分，根据包括在所述网络间诊断帧中的路径状态信息，所述诊断消息接收部分把所述本地站与存在于不包括所述本地站的子网络中的通信站之间的路径状态登记在所述路径状态存储部分中；以及
数据发送部分，所述数据发送部分根据所述路径状态存储部分中的信息来选择所述主路径或所述副路径中的一个，并且执行数据发送。
20.根据权利要求5或19所述的通信控制系统，还包括：
选择部分，所述选择部分产生存在于所述子网络中的全部通信站的网络地址的列表，并且在所述本地站的地址是根据预定条件在所述列表中唯一确定的地址的情况下，所述选择部分使得所述本地站作为所述子网络中的主站工作。
21.根据权利要求1或6所述的通信控制系统，其中，所述高优先级通信部分根据一专用于过程控制的协议来执行通信，并且
所述低优先级通信部分根据一开放标准协议来执行通信。
22.根据权利要求1或6所述的通信控制系统，其中，所述高优先级通信部分传输过程数据、操作量、和警报中的至少一个，并且
所述低优先级通信部分执行图像数据传输、文件传输和消息传输中的至少一项。
23.一种通信控制系统，用于控制在多个通信站之间执行的通信，所述多个通信站连接到用主路径和副路径多路复用而得到的多条通信路径，所述通信控制系统包括：
多个通信功能实现部分，所述多个通信功能实现部分被多路复用，以便与所述主路径和所述副路径分别对应，并且每一通信功能实现部分均实现了在OSI层次模型的预定层中的通信功能；
高优先级通信部分，用于通过每一个均与所述主路径相对应的通信功能实现部分来执行高优先级通信；
低优先级通信部分，用于通过每一个均与所述副路径相对应的通信功能实现部分来执行低优先级通信；
路径诊断部分，用于诊断所述主路径和所述副路径的完好性；
切换部分，当所述路径诊断部分的诊断结果为所述主路径被诊断为故障时，所述切换部分将所述高优先级通信的通信路径切换到所述副路径；以及
限制部分，用于根据路径诊断部分的诊断结果来限制低优先级通信部分进行的通信。
24.根据权利要求23所述的通信控制系统，其中，所述路径诊断部分包括：
路径状态存储部分，用于存储从本地站到每一通信站的路径状态的路径状态信息；以及
固定周期路径诊断部分，用于在一固定周期内诊断从所述本地站到每一通信站的通信路径，
其中，所述固定周期路径诊断部分把从诊断结果中获得的路径状态信息登记在所述路径状态存储部分中。
25.根据权利要求24所述的通信控制系统，其中，所述固定周期路径诊断部分包括诊断包发送部分，用于将一个路径诊断包广播到其它通信站，所述路径诊断包包括了来自其它通信站的路径诊断包的接收状态信息，并且
在接收路径诊断包时，所述固定周期路径诊断部分把由所述本地站发送的路径诊断包的接收状态信息登记在所述路径状态存储部分中，来作为从所述本地站到所述路径诊断包的发送源的通信路径的路径状态信息，其中所述接收状态信息包括在接收到的路径诊断包中。
26.根据权利要求23所述的通信控制系统，还包括：
数据发送部分，所述数据发送部分将数据发送到另一通信站，并且当在预定时间内未从所述另一通信站返回正常接收响应时重发送数据；以及
数据接收部分，当正常接收数据时，所述数据接收部分将正常接收响应返回给发送源。
27.根据权利要求26所述的通信控制系统，还包括：
路径状态存储部分，用于存储从本地站到每一通信站的路径状态的路径状态信息；
计数部分，用于对所述数据发送部分重发送数据的次数进行计数；以及
登记部分，当所述计数部分的计数值达到特定值时，所述登记部分确定通信路径出现故障，并且将表示该路径出现故障的路径状态信息登记在所述路径状态存储部分中。
28.根据权利要求26所述的通信控制系统，还包括：
计数部分，用于对所述数据发送部分重发送数据的次数进行计数，并且
当所述计数部分的计数值达到特定值时，所述切换部分确定通信路径出现故障并且切换该通信路径。
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