CN204928874U - 用于能冗余操作的工业通信网络的通信设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于能冗余操作的工业通信网络的通信设备，工业通信网络包括具有树状拓扑以及根据生成树协议传输消息的至少一个第一子网，具有根据并行或环形冗余协议传输消息的第二子网和将两个子网耦合的多个通信设备，为了在能冗余操作的该工业通信网络中传输消息，而为将第一子网和第二子网耦合的通信设备设立第一端子组和第二端子组。在此，第一端子组的通信设备端子用于在第一子网之内根据生成树协议传输消息，而第二端子组的通信设备端子用于在第二子网之内根据并行或环形冗余协议传输消息。

Description

用于能冗余操作的工业通信网络的通信设备

技术领域

本实用新型涉及一种用于能冗余操作的工业通信网络的通信设备。

背景技术

工业自动化系统通常包括多个经由工业通信网络相互联网的自动化设备并且在制造或生产自动化的范围中用于控制或调节装置、机器或者设备。由于在借助于工业自动化系统自动化的技术系统中的时间重要的帧条件，在工业通信网络中主要应用实时通信协议，如Profinet、Profibus或实时以太网来在自动化设备之间进行通信。

在工业自动化系统或者自动化设备的计算单元之间的通信连接的中断能够导致服务请求的传输的不期望或者不必要的重复。这造成工业自动化系统的通信连接的附加的负荷，这可能会导致进一步的系统故障或系统错误。此外，没有被传输的或没有完全地传输的消息例如阻碍工业自动化系统过渡到安全的操作状态下或者留在安全的操作状态下。这最终可能会导致整个生产装置的故障和成本高昂的生产停工状态。在工业自动化系统中，常常由具有相当多的、但是相对短的消息的讯息流量而引起特殊困难，由此加剧了上述问题。

为了能够补偿通信连接或通信设备的故障，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)被开发用于高可用性的、可冗余操作的工业通信网络。在IEC标准62439中定义媒体冗余协议(MSR)，并且在具有简单的环形拓扑的网络中在有扰动地冗余传递数据包的情况下实现对各个连接故障进行补偿。根据媒体冗余协议，冗余管理器在环形拓扑之内与具有两个端口的交换机相关联，所述冗余管理器监视网络的连接故障，并且必要时导入用于闭环的开关措施。在标准的操作状态中，冗余管理器根据测试数据包来检查：在环形拓扑之内是否出现中断。然而，与冗余管理器相关联的交换机通常不将具有有效数据的数据包从一个端口转发到其他的端口。因此，防止具有有效数据的数据包永久地在环形拓扑之内循环。如果在环形拓扑之内交换机或连接故障，那么不再在相应的其他端口上接收由端口发送的测试数据包。据此，冗余管理器能够识别故障并且在故障时不同于标准的操作状态而将具有有效数据的数据包从端口转发到其他的端口并且反之亦然。此外，冗余管理器命令通知其余的交换机关于由故障所引起的拓扑变化。以这种方式避免：数据包经由故障的连接进行传输。

原则上，能够用相对小的耗费实现有扰动的媒体冗余法。然而缺点是，一方面在故障情况下信息可能丢失并且另一方面在重新配置通信网络期间首先存在干扰状态。这种故障状态必须通过叠加的通信协议，例如借助于传输或运输层面上的TCP/IP进行保护，以便避免通信连接的中断。

PROFINET(IEC61158类型10)也提到将媒体冗余协议作为在具有环形拓扑的通信网络之内的有扰动的媒体冗余法。相反地，计划地复制媒体冗余(MRPD)提供用于无扰动地传输等时的实时数据的扩展。然而计划地复制媒体冗余不是应用中性的无扰动的媒体冗余法，而是PROFINET特殊的扩展。

在IEC标准62439-3中定义高可用性无缝冗余(HSR)和并行冗余协议(PRP)，并且以极短的恢复时间实现无扰动地冗余传输数据包。根据高可用性无缝冗余和并行冗余协议，由进行发送的通信设备复制每个数据包，并且以两种不同的路径发送到接收器。通过接收器侧的通信设备，从接收数据流中过滤掉代表副本的冗余数据包。

从WO2008/119649A1中已知一种用于重新配置分组交换的通信网络的方法，所述通信网络包括第一子网和第二子网。在第一子网中应用第一网络协议时，而在第二子网中应用不同于第一网络协议的第二网络协议。两个子网通过至少三个冗余的数据链相互连接，分别仅激活所述三个冗余的数据链中的一个以用于有效数据交换。在此，主数据链预先设定地是激活的，而至少两个从数据链预先设定地是禁用的。通过第二子网的与主数据链连接的主桥来监视主数据链或者从数据链的失效。在这样的失效的情况下，主桥生成第一数据包并且将其传送给第二子网的与从数据链连接的从桥。根据可预设的选择规则通过主桥来选择从桥。接下来，通过所选择的从桥来处理第一数据包。第一数据包包括逻辑信息，根据所述逻辑信息至少部分地执行在从桥的与从数据链连接的端口上的第一网络协议并且通过在从桥的端口上执行的第一网络协议来激活从数据链。

在EP2343857A1中说明了一种用于通信网络的网络节点，所述通信网络包括第一子网和与所述第一子网连接的第二子网。在第一子网中应用生成树协议，而在第二子网中应用与第一子网的协议不同的第二协议。网络节点设立为用于第二子网的元素并且构造成用于在第二子网内进行通信。此外，网络节点借助于生成树功能构造和设立为用于监视和控制第二子网的生成树主节点。因此，第二子网被在第一子网中应用的生成树协议视作为虚拟的网络节点，其方式为：作为生成树主节点的网络节点对第二子网的其他网络节点进行生成树协议应用。

从WO2010/105828A1中已知一种用于操作具有冗余特性的通信网络的方法，所述通信网络具有环形网络拓扑。在通信网络内，通信设备经由数据线以其数据端口相互连接并且基于通信协议经由数据线交换控制数据以及有效数据。为了避免消息在通信网络的网中无限地循环，除用于控制或者监视媒体冗余的消息以外，借助于通信协议阻止消息经由各个通信设备的所选定的数据端口进行传输。在通信网络内将两个不同的通信协议彼此并行地应用在通信设备中。例如通过将待阻塞的数据端口的监控分配给单独的通信协议来实现不同的通信协议的并行应用。替选于此，能够为通信协议选择参数，使得通过第一通信协议不阻挡根据第二通信协议视为激活的连接。

在申请号为12177233.9的早期的欧洲专利申请中描述一种用于在具有树状拓扑的第一子网和第二子网的、能冗余操作的通信网络中传输消息的方法。在第一子网中根据生成树协议传输消息。在此，为了形成树状拓扑，与第一子网的网络节点相关联的通信设备相互交换具有拓扑信息的消息。在第二子网中，根据并行或环形冗余协议传输消息。与第二子网的网络节点相关联的通信设备根据并行或环形冗余协议相互交换具有第一子网的拓扑信息的消息并且将所述消息与第一子网的存在于本地的拓扑信息进行比较。根据比较结果，与第二子网的网络节点相关联的通信设备确定第一子网的所得出的拓扑信息。

从申请号为12178677.6的早期的欧洲专利申请中已知一种用于在包括具有树状拓扑的第一子网和第二子网的、能冗余操作的通信网络中传输消息的方法。在第一子网中，根据生成树协议传输消息。在此，与第一子网的网络节点相关联的通信设备为了形成树状拓扑而相互交换具有拓扑信息的消息。在第二子网中，根据并行或环形冗余协议传输消息。将虚拟的网络节点配置为第一子网的网络根节点，所述虚拟的网络节点经由各不能由于故障而中断的虚拟连接而与第二子网的所有网络节点连接。

实用新型内容

本实用新型基于下述的目，提出一种用于在能冗余操作的工业通信网络中传输消息的通信设备，所述工业通信网络具有至少一个生成树子网和并行或环形冗余子网，所述通信设备一方面实现两个子网之间的可靠的分离并且另一方面实现两个子网之间的相互的可访问性。

根据本实用新型，所述目的通过根据本文的通信设备实现。本实用新型的有利的改进方案在下文中说明。

根据本实用新型，在具有树状拓扑的第一子网中根据生成树协议传输消息。在此，与第一子网的网络节点相关联的通信设备为了形成树状拓扑而相互交换具有拓扑信息的消息。根据所交换的拓扑信息，通过与第一子网的网络节点相关联的通信设备确定作为树状拓扑的基本元素的网络根节点。从网络根节点起建立到第一子网的其余的网络节点的无环路的连接。在第二子网中，根据并行或环形冗余协议传输消息。第一子网和第二子网经由多个通信设备彼此耦合。与第一子网或第二子网的网络节点相关联的通信设备优选是交换机或网桥。

根据本实用新型，为将第一子网和第二子网耦合的通信设备设立第一端子组和第二端子组。在此，第一端子组的通信设备端子用于在第一子网之内根据生成树协议传输消息，而第二端子组的通信设备端子用于在第二子网之内根据并行或环形冗余协议传输消息。第一端子组和第二端子组优选能够分别通过形成虚拟局域网来设立。根据本实用新型，在将第一子网和第二子网耦合的通信设备之内，第二端子组的通信设备端子与第一端子组的下述通信设备端子连接：在第一端子组的这些通信设备端子之中所述通信设备端子对于到第一子网的网络根节点的通信连接而言具有最小的路径成本。

本实用新型实现简单地集成到现有的交换机或路由器中并且可靠地分离子网，而这不导致以至少一个第一子网和第二子网之间的相互的可访问性为代价。总的来说，本实用新型实现在工业通信网络中的高可用性，尤其通过在网络重新配置时的低的转换时间而实现。

优选地，在将第一子网和第二子网耦合的通信设备之内，仅第二端子组的处于转发在第二子网之内接收到的消息的状态中的通信设备端子与第一端子组的通信设备端子连接。根据本实用新型的另一有利的设计方案在将第一子网和第二子网耦合的通信设备之内，第二端子组的通信设备端子与仅连接有一个通信终端设备的通信设备端子连接。在此，足够的是：在将第一子网和第二子网耦合的通信设备之内仅第二端子组的处于转发在第二子网之内接收到的消息的状态中的通信设备端子与用于通信终端设备的通信设备端子连接。这实现特别有效地实现用于在能冗余操作的工业通信网络中传输消息的方法。

有利地，与第二子网的网络节点相关联的通信设备端子的故障或第二子网的两个网络节点之间的连接的故障仅根据并行或环形冗余协议处理。因此，在第二子网中的拓扑变化原则上不作用于第一子网的配置和操作。尤其，能够快速地基于在此使用的并行或环形冗余协议处理在第二子网中的故障或干扰。第二子网的与之相关的重新配置基本上作用于第一子网。

根据本实用新型的另一设计方案，另一第一子网能够设有树形拓扑，在所述树形拓扑之内根据生成树协议传输消息。在此，另一第一子网和第二子网经由多个通信设备彼此耦合。此外，为将另一第一子网和第二子网耦合的通信设备设立另一端子组。在此，另一端子组的通信设备端子用于在另一第一子网中根据生成树协议传输消息。在将另一第一子网和第二子网耦合的通信设备之内，将第二端子组的通信设备端子与另一连接组的下述通信设备端子连接：在另一端子组的这些通信设备端子之中所述通信设备端子对于到另一第一子网的网络根节点的通信连接而言具有最小的路径成本。原则上，所述处理方法能够继续用于任意数量的具有树状拓扑的第一子网。因此，能够实现大的经由并行或环形冗余子网耦合的生成树子网。

优选地，与第二子网的网络节点相关联的通信设备根据并行或环形冗余协议相互交换具有至少一个第一子网的拓扑信息的消息，并且将所述消息与第一子网的存在于本地的拓扑信息进行比较。根据比较结果，与第二子网的网络节点相关联的通信设备确定第一子网的所得出的拓扑信息。此外，与第二子网的网络节点相关联的通信设备能够根据第一子网的所确定的所得出的拓扑信息调整所述第一子网在到第一子网的闭合的或者断开的连接方面的配置。根据本实用新型的另一设计方案，仅根据并行或环形冗余协议传输与第二子网相关联的通信设备端子之间的消息。因此，对于第二子网而言不必借助于生成树协议形成树状拓扑。这在设备或连接故障之后决定性地有助于快速激活替代连接。此外，在各个子网中，基本上以彼此脱耦的方式应用生成树协议和并行或环形冗余协议。此外，能够以简单的方式根据所得出的拓扑信息确定到至少一个第一子网的各网络根节点的路径成本。

根据本实用新型的一个优选的设计方案，至少一个第一子网的拓扑信息包括关于至少一个第一子网的节点之间的现有的连接的说明。因此，能够快速地根据确定到网络根节点的最小路径成本建立从网络根节点起的到至少一个第一子网的其余的网络节点的无环路的连接。

生成树协议例如能够是根据IEEE802.1d的生成树协议、根据IEEE802.1D-2004，第17条的快速生成树协议“RapidTreeProtocol(RSTP)”或者根据IEEE802.1Q-2011，第13条的多生成树协议“SpanningTreeProtocols”。具有第一子网的拓扑信息的消息例如是网桥协议数据单元(BPDU)或者优选分别包括在与第二子网的网络节点相关联的通信设备之间交换和调整的端口优先级向量。

并行或环形冗余协议例如是根据IEC62439-3，第四条(Clause4)的并行冗余协议、根据IEC62439-3，第五条(Clause5)的高可用性无缝冗余协议、或者根据IEC62439的媒体冗余协议。

在根据本实用新型的另一有利的设计方案将媒体冗余协议用作环形冗余协议时，在第二子网中将通信设备配置为监视和控制单元。在此情况下，第二子网具有环形拓扑。监视和控制单元根据所发送的测试数据包检测在环形拓扑内的中断并且控制将具有寻址到配置为监视和控制单元的通信设备的第一端子的有效数据的数据包转发给所述通信设备的第二端子。

根据本实用新型的通信设备设为用于并且适用于能冗余操作的工业通信网络，所述通信网络包括具有树状拓扑以及根据生成树协议传输消息的至少一个第一子网、具有根据并行或环形冗余协议传输消息的第二子网和将两个子网耦合的多个通信网络。例如发送和接收单元设为用于在至少一个第一子网之内根据生成树协议传输消息的机构。附加地，根据本实用新型的通信设备包括用于在第一子网之内交换拓扑信息以形成树状拓扑的机构。在此，拓扑信息设为用于确定作为树状拓扑的基本元素的网络根节点。网络根节点形成用于建立到第一子网的其余的网络节点的无环路的连接的起点。

作为用于在第二子网之内根据并行或环形冗余协议传输消息的机构，根据本实用新型的通信设备例如包括第一和第二发送和接收单元、具有多路复用器单元和冗余处理单元的信号处理单元以及与信号处理单元连接的耦合元件。耦合元件优选是高速总线，经由所述高速总线例如能够简单地将所连接的网络节点或无冗余的子网与信号处理单元连接。尤其，耦合元件能够是具有相关联的控制器的背板交换机。对此替选地，耦合元件原则上也能够借助于矩阵交换网络(Matrix-Schaltnetzes)实现。信号处理单元优选借助于现场可编程门阵列(FPGA)来实现。

此外，根据本实用新型的通信设备包括用于为第一子网和第二子网设立至少一个第一端子组和第二端子组的机构。在此，第一端子组的通信设备端子设为用于根据生成树协议在第一子网之内传输消息，而第二端子组的通信设备端子设为用于根据并行或环形冗余协议在第二子网之内传输消息。所述机构例如能够通过与耦合元件相关联的控制器实现。附加地，设有用于将第二端子组的通信设备端子与第一端子组的下述通信设备端子连接的机构：在第一端子组的这些通信设备端子之中所述通信设备端子对于到第一子网的网络根节点的通信连接而言具有最小的路径成本。所述机构同样能够通过与耦合元件相关联的控制器实现。总的来说，根据本实用新型的通信设备实现在设备或连接故障之后显著减少的恢复时间。

有利地，通信设备能够设立并且构成为，使得仅第二端子组的处于转发在第二子网之内接收到的消息的状态中的通信设备端子与第一端子组的通信设备端子连接。附加地，通信设备能够设立并且构成为，使得第二端子组的通信设备端子与仅连接有一个通信终端设备的通信设备端子连接。此外，通信设备能够设立并且构成为，使得仅第二端子组的处于转发在第二子网之内接收到的消息的状态中的通信设备端子与用于通信终端设备的通信设备端子连接。在此情况下，通信设备优选设立并且构成为，使得第一端子组和第二端子组分别通过形成虚拟局域网来设立。这实现特别简单地实现用于能冗余操作的工业通信网络的通信设备。

依照根据本实用新型的通信设备的一个特别优选的设计方案，设有用于仅根据并行或环形冗余协议处理在第二子网的两个网络节点之间的连接的故障或与第二子网的网络节点相关联的通信设备端子的故障的机构。用于处理与第二子网的网络节点相关联的通信设备的故障或第二子网的两个网络节点之间的连接的故障的机构优选通过与信号处理单元相关联的冗余处理单元构成。

根据一个有利的改进方案，根据本实用新型的通信设备包括用于根据并行或环形冗余协议同与第二子网的网络节点相关联的其他通信设备交换具有第一子网的拓扑信息的消息的机构。所述机构例如能够通过第一和第二发送和接收单元、信号处理单元、耦合元件和与信号处理单元相关联的协议封装器实现。附加地，优选设有用于将具有第一子网的拓扑信息的所交换的消息与第一子网的存在于本地的拓扑信息进行比较的并且用于根据比较结果来确定第一子网的所得出的拓扑信息的机构。所述机构例如能够通过信号处理单元来实现。

此外，根据一个优选的改进方案，根据本实用新型的通信设备能够包括用于根据第一子网的所确定的所得出的拓扑信息对在到第一子网的闭合的或者断开的连接方面对所述通信设备进行配置调整的机构。所述机构例如能够通过耦合元件的控制器实现。优选地，通信设备设立为用于仅根据并行或环形冗余协议在第二子网之内传输消息。因此，能够在各个子网中基本上以彼此退耦的形式应用生成树协议和并行或环形冗余协议。

根据一个有利的改进方案，通信设备设立并且构成为，使得根据所得出的拓扑信息确定到至少一个第一子网的各个网络根节点的路径成本。这实现特别简单并且快速地确定路径成本。

附图说明

在下文中，根据附图以实施例详细阐述本实用新型。附图示出：

图1示出在无故障的连接状态中的能冗余操作的工业通信网络，所述工业通信网络包括具有树状拓扑的两个第一子网和具有环形拓扑的第二子网，

图2示出具有在两个第一子网中的一个中的拓扑变化的状态中的根据图1的通信网络，以及

图3示出用于能冗余操作的工业通信网络的通信设备的示意图。

具体实施方式

在图1中示出的工业通信网络包括具有树状拓扑以及根据生成树协议传输消息的两个第一子网101、102和具有环形拓扑以及根据环形冗余协议传输消息的第二子网2。在本实施例中，环形冗余协议是媒体冗余协议。原则上，在第二子网2中代替环形冗余协议也能够应用并行冗余协议。随后的实施方案同样适用于所述情况。

两个第一子网101、102和第二子网2经由多个通信设备201-203彼此耦合。在本实施例中，为了避免环形连接而去激活通信设备201与202之间的、通信设备202与子网102之间的以及通信设备203与子网102之间的通信连接。被去激活的连接在附图中由虚线表示，而实线表示被激活的连接。

为了形成树状拓扑，与第一子网101、102的网络节点相关联的通信设备相互交换具有拓扑信息的消息并且根据所交换的拓扑信息将用于每个第一子网101、102的网络根节点确定为树状拓扑的基本元素。在本实施例中，生成树协议是快速生成树协议。但是，随后的实施方案同样适用于SpanningTreeProtocol、多生成树协议或类似的生成树协议。

在第一子网101、102的通信设备之中所交换的、具有第一子网101、102的拓扑信息的消息能够是网桥协议数据单元(BPDU)，第一子网101、102的通信设备借助于所述网桥协议数据单元配置其端口状态。通过端口状态的配置尤其激活或去激活网络节点之间的连接。第一子网101、102的拓扑信息尤其包括关于第一子网101、102的网络节点之间的现有的连接和其路径成本的说明。这也适用于通过具有环形拓扑的第二子网2的转接连接。借助于确定到各网络根节点的最小路径成本，第一子网101、102的通信设备以独立相互影响的方式建立从各个网络根节点起到相应的第一子网101、102的其余的网络节点的无环路连接。对此更详细的细节参考快速生成树协议、例如IEEE802.1D-2004、第17条“快速生成树协议(RSTP)”而得出。

为将两个第一子网101、102与第二子网2耦合的通信设备201-203设立两个第一端子组和一个第二端子组。这通过形成总共3个虚拟局域网来实现。两个第一端子组的通信设备端子211、221、222、232用于根据生成树协议在两个第一子网101、102之内传输消息，而第二端子组的通信设备端子212、214、223、224、231、233用于根据并行或环形冗余协议在第二子网2之内传输消息。在本实施例中，仅根据并行或环形冗余协议来传输在与第二子网2相关联的通信设备端子212、214、223、224、231、233之间的消息。

此外，在将子网101、102、2耦合的通信设备201-203之内将第二端子组的通信设备端子212、214、223、224、231、233分别与两个第一端子组101、102中的一个的通信设备端子211、221连接，在相应的第一端子组的这些通信设备端子之中所述第一端子组的通信设备端子对于到各第一子网101、102的网络根节点的通信连接而言具有最小路径成本。在此，仅第二端子组的处于转发在第二子网2之内接收到的消息的状态中的通信设备端子214、223、224、231、233与各第一端子组101、102的通信设备端子211、221有效地连接。这例如不适用于通信设备端子212，因为，为了避免在第二子网之内的环形连接，借助于与通信设备201相关联的冗余管理器而使所述通信设备端子置于阻止转发所接收到的消息的状态下。

在本实施例中认为：首先使作为用于通信设备端子221的备用端子的通信设备端子222置于阻止转发所接收到的消息的状态中，并且通信设备端子232与通信设备端子221相比具有到第一子网102的网络根节点的更高的路径成本。由于所述原因，通信设备端子221与第二子网2连接。

此外，第二端子组在通信设备201-203之内的通信设备端子212、214、223、224、231、233与仅连接有一个通信设备的通信设备端子213、234连接。在本实施例中，这适用于分别与计算机301、302连接的两个通信设备端子213、234。如已经相关于第一子网101、102的通信设备端子211、221，在图1中示出的情景中仅第二端子组的处于转发在第二子网2之内接收到的消息的状态中的通信设备端子214、223、224、231、233与通信设备端子213、234有效地连接。

优选地，仅根据并行或环形冗余协议处理与第二子网的网络节点相关联的通信设备端子的故障或第二子网的两个网络节点之间的连接的故障。如果相对于根据在图1中的情景而引起第一子网102中的在图2中示出的拓扑变化：其中通信设备端子221被置于被阻止的状态下并且通信设备端子222被置于用于转发的状态下，那么在通信设备端子232具有到第一子网102的网络根节点的最小路径成本的情况下这两个通信设备端子221、222与第二子网2分离。在此情况下，通信设备端子232经由通信设备端子231、233与第二子网连接。

在第二子网2之内，根据并行或环形冗余协议交换具有两个第一子网101、102的拓扑信息的消息，将所述消息与第一子网101、102的存在于本地的拓扑信息进行比较并且根据比较结果确定所得出的拓扑信息。根据第一子网101、102的所确定的所得出的拓扑信息，通信设备201-203在到第一子网101、102的闭合的或者断开的连接方面调整其配置。有利地，根据所得出的拓扑信息也确定到两个第一子网101、102的相应的网络根节点的路径成本。

在图3中，更详细示出通信设备201，所述通信设备与第二子网2的网络节点相关联并且以环形结构与通信设备202-203连接。原则上，第二子网2的其余的通信设备202-203也能够构成为是相同的。通信设备例如能够与工业制造或过程自动化系统的SCADA系统(数据采集与监控)相关联。

作为用于在两个第一子网101、102之内和在第二子网2之内传输消息的机构，通信设备201包括多个发送和接收单元，所述发送和接收单元包括通信设备端子211-214并且与信号处理单元21连接。与通信设备端子211相关联的发送和接收单元尤其用作为用于交换在第一子网101之内的拓扑信息以形成树状拓扑的机构。

信号处理单元优选借助于现场可编程门阵列(FPGA)实现并且包括：用于根据无扰动的并行或环形冗余协议传输消息的多路复用器单元22、用于根据具有扰动的媒体或环形冗余协议传输消息的冗余管理器24和用于两个第一子网101、102的拓扑信息的处理单元25。所述拓扑信息尤其能够由网桥协议数据单元(BPDU)包含。

多路复用器22与冗余处理单元23连接并且用于将待发送的消息并行地转发到设为用于根据无扰动的并行或环形冗余协议传输消息的两个通信设备端子上。冗余处理单元23用于根据无扰动的并行或环形冗余协议探测且处理经由所述通信设备端子接收的冗余的消息。

在根据具有扰动的媒体或环形冗余协议传输消息时，冗余管理器24根据发送的测试数据包检测环形拓扑之内的中断。此外，冗余管理器24例如根据媒体冗余协议或功能类似的通信协议控制将具有经由通信设备端子212接收的有效数据的消息转发给通信设备端子214或反之亦然。

作为用于在两个第一子网101、102和第二子网2之内传输消息的其他的机构，通信设备包括与信号处理单元21连接的耦合元件26。在本实施例中，耦合元件26是具有相关联的控制器27的背板交换器。对此替选地，耦合元件26原则上也能够借助于矩阵交换网络实现。

此外，在图3中示出的通信设备201包括用于设立用于第一子网和第二子网的第一端子组和第二端子组的机构。在本实施例中，所述机构通过耦合元件26的控制器27实现。附加地，控制器用作为用于将第二端子组的通信设备端子与第一端子组的通信设备端子连接的机构，在第一端子组的这些通信设备端子之中所述第一端子组的通信设备端子对于到相应的第一子网的网络根节点的通信连接而言具有最小的路径成本。

前述实施例的特征不仅能够以单独的形式而且也能够以所描述的相互组合的形式实现。

Claims (12)

1.一种用于能冗余操作的工业通信网络的通信设备，所述工业通信网络包括具有树状拓扑以及根据生成树协议传输消息的至少一个第一子网，具有根据并行或环形冗余协议传输消息的第二子网和将两个子网耦合的多个通信设备，所述工业通信设备具有

-用于在至少一个所述第一子网之内根据所述生成树协议传输消息的机构，

-用于在所述第一子网之内交换拓扑信息以形成树状拓扑的机构，其中所述拓扑信息设为用于将网络根节点确定为所述树状拓扑的基本元素，并且其中所述网络根节点形成用于建立到所述第一子网的其余的网络节点的无环路的连接的起点，

-用于在所述第二子网之内根据所述并行或环形冗余协议传输消息的机构，

-用于为所述第一子网和所述第二子网设立至少一个第一端子组和第二端子组的机构，其中所述第一端子组的通信设备端子设为用于在所述第一子网之内根据所述生成树协议传输消息，并且其中所述第二端子组的通信设备端子设为用于在所述第二子网之内根据所述并行或环形冗余协议传输消息，

-用于将所述第二端子组的所述通信设备端子与所述第一端子组的下述通信设备端子连接的机构，在所述第一端子组的这些所述通信设备端子之中该通信设备端子对于到所述第一子网的所述网络根节点的通信连接而言具有最小的路径成本，

其中所述生成树协议是SpanningTreeProtocol、快速生成树协议或多生成树协议，并且其中具有所述第一子网的拓扑信息的消息是网桥协议数据单元，并且其中具有所述第一子网的拓扑信息的消息分别包括端口优先级向量，在与所述第二子网的网络节点相关联的所述通信设备之间交换和调整所述端口优先级向量。

2.根据权利要求1所述的通信设备，

其中所述通信设备设立并且构成为，使得仅所述第二端子组的处于转发在所述第二子网之内接收到的消息的状态中的所述通信设备端子与所述第一端子组的所述通信设备端子连接。

3.根据权利要求1所述的通信设备，

其中所述通信设备设立并且构成为，使得所述第二端子组的所述通信设备端子与仅连接有一个通信终端设备的通信设备端子连接。

4.根据权利要求2所述的通信设备，

其中所述通信设备设立并且构成为，使得所述第二端子组的所述通信设备端子与仅连接有一个通信终端设备的通信设备端子连接。

5.根据权利要求3所述的通信设备，

其中所述通信设备设立并且构成为，使得仅所述第二端子组的处于转发在所述第二子网之内接收到的消息的状态中的所述通信设备端子与用于所述通信终端设备的所述通信设备端子连接。

6.根据权利要求4所述的通信设备，

其中所述通信设备设立并且构成为，使得仅所述第二端子组的处于转发在所述第二子网之内接收到的消息的状态中的所述通信设备端子与用于所述通信终端设备的所述通信设备端子连接。

7.根据权利要求1至6之一所述的通信设备，

其中所述通信设备设立并且构成为，使得所述第一端子组和所述第二端子组分别通过形成虚拟局域网来设立。

8.根据权利要求1至6之一所述的通信设备，

其中设有用于仅根据所述并行或环形冗余协议处理在所述第二子网的两个网络节点之间进行连接的故障或与所述第二子网的网络节点相关联的通信设备端子故障的机构。

9.根据权利要求1至6之一所述的通信设备，

其中设有用于根据所述并行或环形冗余协议同与所述第二子网的网络节点相关联的其他的通信设备交换具有所述第一子网的拓扑信息的消息的机构。

10.根据权利要求9所述的通信设备，

其中设有用于将具有所述第一子网的拓扑信息的所交换的消息与所述第一子网的存在于本地的拓扑信息进行比较的并且用于根据比较结果确定所述第一子网的所得出的拓扑信息的机构，并且其中设有用于根据所确定的所述第一子网的所得出的拓扑信息对所述通信设备在到所述第一子网的闭合的和/或断开的连接方面进行配置调整的机构。

11.根据权利要求9所述的通信设备，

其中所述通信设备设立并且构成为，使得根据所得出的所述拓扑信息确定到至少一个所述第一子网的相应的网络根节点的路径成本。

12.根据权利要求10所述的通信设备，

其中所述通信设备设立并且构成为，使得根据所得出的所述拓扑信息确定到至少一个所述第一子网的相应的网络根节点的路径成本。