DE102012000158B4

DE102012000158B4 - Adaptives mehrfach redundantes ringförmiges Netzwerk und Verfahren zum Wählen einer Umleitung

Info

Publication number: DE102012000158B4
Application number: DE102012000158.4A
Authority: DE
Inventors: Soo Gang Lee; Young Chan KWON
Original assignee: LSIS Co Ltd
Current assignee: LS Electric Co Ltd
Priority date: 2011-01-20
Filing date: 2012-01-05
Publication date: 2019-06-27
Anticipated expiration: 2032-01-06
Also published as: CN102611613B; KR101720347B1; DE102012000158A1; CN102611613A; KR20120084516A; JP2012151850A; US20120188869A1; JP5431507B2; US8780702B2

Abstract

Adaptives mehrfach redundantes ringförmiges Netzwerksystem, umfassend:ein Haupt-Netzwerksystem mit einer ersten Hauptsteuereinrichtung (710) und einer Vielzahl von ersten Slaves, undeinem Unter-Netzwerksystem mit einer zweiten Hauptsteuereinrichtung (720) und einer Vielzahl von zweiten Slaves, wobeijeder der Vielzahl von ersten Slaves und jeder der Vielzahl von zweiten Slaves ein Ethernet Kommunikationsmodul mit zwei Anschlüssen aufweist, wobei das Netzwerksystem• einen mit der ersten Hauptsteuereinrichtung (710) und der Vielzahl von ersten Slaves verbundenen ersten Pfad, und• einen mit der zweiten Hauptsteuereinrichtung (720) und der Vielzahl von zweiten Slaves verbundenen zweiten Pfad, und• einen mit der ersten Hauptsteuereinrichtung (710) und wenigstens zwei ersten Slaves und wenigstens zwei zweiten Slaves verbundenen dritten Pfad, und• einen mit der zweiten Hauptsteuereinrichtung (720) und wenigstens zwei ersten Slaves und wenigstens zwei zweiten Slaves verbundenen vierten Pfad, ausbildet, und wobeidas Netzwerksystem ferner dazu eingerichtet ist, eine Kommunikation unter Verwendung des ersten Pfads auszuführen, wenn der erste Pfad verwendet werden kann und eine Kommunikation unter Verwendung des zweiten Pfads auszuführen, wenn der erste Pfad nicht verwendet werden kann und der zweite Pfad verwendet werden kann und eine Kommunikation unter Verwendung des dritten Pfads oder des vierten Pfads auszuführen, wenn der erste Pfad und der zweite Pfad nicht verwendet werden können, und wobeijedes Ethernet Kommunikationsmodul dazu eingerichtet ist,• eine Routingtabelle, welche auf den Netzwerkinformationen basiert, zu speichern, und• die auf den Netzwerkinformationen basierende Routingtabelle zu aktualisieren, wenn eine Trennung zwischen Kommunikationsmodulen erfolgt, und• Netzwerkinformationen mit anderen mit ihnen verbundenen Kommunikationsmodulen zu teilen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Netzwerk bzw. Netzwerksystem und betrifft insbesondere ein adaptives mehrfach redundantes ringförmiges Netzwerk (auch Ring-Netzwerk) mit redundanten erweiterten Basen.
Erörterung des Standes der Technik
Bekannte automatisierte Einrichtungen, wie sie in Industrieanlagen eingesetzt werden, weisen eine mechanische Einrichtung auf, die ein Relais und andere Geräte verwendet. Um die automatisierten Einrichtungen, die die mechanische Einrichtung aufweisen, funktional zu ändern, besteht eine Schwierigkeit darin, dass die Kabel einer internen Schaltung der Einrichtung eines nach dem anderen korrigiert werden müssen. Um dieses Problem zu lösen, wurde die Verwendung einer speicherprogrammierbaren Steuerung (im Folgenden kurz SPS genannt) vorgeschlagen.
Die SPS ist eine speicherprogrammierbare Steuerung. Die SPS führt üblicherweise die gleiche Rolle aus wie die eines Computers und ist so konfiguriert, dass sie ein Signal von der Einrichtung empfängt, das Signal entsprechend den darin programmierten Inhalten verarbeitet und dann das verarbeitete Signal an die Einrichtung ausgibt. Ferner ersetzt die SPS hinsichtlich ihrer Funktion eine Steuereinheit wie beispielsweise ein Relais, einen Zeitgeber und einen Zähler mit einem Halbleiterbauteil wie beispielsweise einer integrierten Schaltung oder einem Transistor. Die SPS enthält eine grundlegende Abfolgesteuerfunktion, die durch eine numerische Rechenfunktion für die Steuerung eines Programms eingespeichert wurde und führt eine vorgegebene Logik gemäß einem zuvor in dem internen Speicher eingelesenen Programm aus. Die SPS kann verschiedene Abläufe ausführen, zum Beispiel eine Steuerfunktion eines Geräts, eine numerische Einstellfunktion, eine Zeitsteuerfunktion, eine Überwachungsfunktion in Echtzeit, eine Datensammelfunktion in Echtzeit und eine Ausführfunktion eines Sicherheitsgeräts.
Heutzutage ist ein die SPS verwendendes SPS System auf einer Vielzahl von Gebieten eingesetzt worden so auch bei einem Staudamm, einem Kraftwerk, einem Halbleiterhersteller und dergleichen. Das SPS System wird zur Verarbeitung industrieller wichtiger Daten, zum Beispiel in Schlüsselindustrien wie Kraftwerksanlagen eingesetzt. Wenn beim Betrieb des SPS Systems Fehler auftreten, entstehen in diesem Fall enorme Kosten. Daher ist die Stabilität des Systems sehr wichtig. Wenn Daten gelöscht werden oder ein Fehler während des Betriebs auftritt, weil ein Fehler im SPS System vorliegt, können sehr hohe Kosten entstehen. Um das Problem zu lösen, setzt das SPS System die redundante Technik des Verdoppelns funktioneller Blöcke ein, die die gleiche Funktion ausführen.
Grundsätzlich wird das redundante SPS System mit zwei Zentraleinheiten bzw. Hauptprozessoren (im Folgenden als CPUs bezeichnet) ausgerüstet, um auf das Schlimmste vorbereitet zu sein. Die redundante Technik wird jedoch nicht auf jede Basis für das tatsächliche Ausführen einer vorgegebenen Operation des SPS Systems eingesetzt was zu einer verminderten Wirkung der Operation führt, obwohl zwei CPUs vorgesehen sind.
Da der zur Verfügung stehende Einsatzbereich einer SPS sich mit zunehmender Fabrikautomatisierung ständig vergrößert, ist die SPS in sehr verschiedenen Bereichen eingesetzt worden. Unter ihnen ist ein redundantes System in einer Fabrik verwendet worden, in der ein System ohne Unterbrechung ständig in Betrieb sein muss. Das redundante System umfasst ein Master-System, das als Haupt-System agiert, und ein Stand-by System, das bereit ist, ohne Unterbrechung zu arbeiten, wenn im Haupt-System ein Fehler auftritt. Das redundante System ist grundsätzlich so ausgelegt, dass es nur CPUs und Power Units bzw. Stromversorgungseinheiten dupliziert. In diesem Fall wird eine erweiterte Basis nicht dupliziert, was zu einer Unterbrechung einer zugeordneten Basis führt, wenn in der erweiterten Basis ein Fehler auftritt.
Das Dokument EP 1 814 26 A2 offenbart ein redundantes Kommunikationsnetzwerk mit zumindest einem Hauptteilnehmer und zumindest zwei Nebenteilnehmern, welche mittels einer Leitung zum bidirektionalen Datenaustausch miteinander verbunden sind, wobei die Nebenteilnehmer unmittelbar mittels der Leitung als auch mittelbar mittels des Hauptteilnehmers miteinander kommunizieren, indem der Hauptteilnehmer die Querkommunikationsdaten zwischen den Nebenteilnehmern mittels seiner Kommunikationsnetzwerkanschlüsse nach Maßgabe eines Übertragungstakts austauscht.
Das Dokument JP 2004 033 243 A offenbart ein Ringnetzwerk und ein Verfahren zum Betrieb eines Ringnetzwerkes. Im Falle eines Ausfalls eines Netzwerkteilnehmers kann eine Kommunikation mittels veränderter Kommunikationspfade geschehen.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist somit ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein adaptives mehrfach redundantes ringförmiges Netzwerksystem (Netzwerk mit Ringtopologie) zu schaffen, das ein Ethernet Kommunikationsmodul mit zwei Anschlüssen bzw. ein 2-Port Ethernet Kommunikationsmodul verwendet, das in der Lage ist, einen (Umleitungs-) Pfad zu wählen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Wählen einer Umleitung zu schaffen, die durch das Kombinieren von zwei Pfaden miteinander gewonnen wird.
Die Erfindung ist durch den Hauptanspruch sowie den nebengeordneten Verfahrensanspruch 2 definiert.
Um die oben genannten Ziele zu erreichen, wird ein adaptives mehrfach redundantes ringförmiges Netzwerk(system) mit einem Haupt-Netzwerk(system) und einem Unter-Netzwerk(system) bzw. Subnetz bereitgestellt. Das Haupt-Netzwerksystem weist eine erste Hauptsteuereinrichtung und eine Vielzahl von ersten Slaves auf und das Unter-Netzwerksystem weist eine zweite Hauptsteuereinrichtung und eine Vielzahl von zweiten Slaves auf. Jeder Slave der Vielzahl von ersten Slaves und jeder der Vielzahl von zweiten Slaves weist ein Ethernet Kommunikationsmodul mit zwei Anschlüssen bzw. ein 2-Port Ethernet Kommunikationsmodul auf und jeder der Vielzahl von ersten Slaves, jeder der Vielzahl von zweiten Slaves, der erste Slave und der zweite Slave sind selektiv über ein Ethernet Kommunikationsmodul mit zwei Anschlüssen verbunden bzw. angeschlossen.
Vorzugsweise bildet das mehrfach redundante ringförmige Netzwerksystem in Abhängigkeit eines Verbindungszustands der Ethernet Kommunikationsmodule mit zwei Anschlüssen einen mit der ersten Hauptsteuereinrichtung und der Vielzahl von ersten Slaves verbundenen ersten Pfad, einen mit der zweiten Hauptsteuereinrichtung und der Vielzahl von zweiten Slaves verbundenen zweiten Pfad, einen mit der ersten Hauptsteuereinrichtung wenigstens zwei ersten Slaves und wenigstens zwei zweiten Slaves verbundenen dritten Pfad; und einen mit der zweiten Hauptsteuereinrichtung wenigstens zwei ersten Slaves und wenigstens zwei zweiten Slaves verbundenen vierten Pfad.
Bevorzugt führt das System eine Kommunikation nach Priorität unter Verwendung des ersten Pfads oder des zweiten Pfads aus und führt eine Kommunikation unter Verwendung des dritten Pfads oder des vierten Pfads aus, wenn der erste Pfad und der zweite Pfad nicht verwendet werden können.
Es ist vorteilhaft, wenn sich die Ethernet Kommunikationsmodule mit zwei Anschlüssen Netzwerkinformationen mit anderen mit ihnen verbundenen Kommunikationsmodulen teilen und jedes Kommunikationsmodul eine Routingtabelle basierend auf der Netzwerkinformation bildet.
Vorteilhafterweise aktualisieren die Ethernet Kommunikationsmodule mit zwei Anschlüssen alle Informationen des aktuell angeschlossenen Netzwerks, wenn eine Trennung zwischen Kommunikationsmodulen erfolgt, und korrigieren die Routingtabelle.
Um die oben genannten Ziele zu erreichen, wird ein Verfahren zum Wählen einer Umleitung eines adaptiven mehrfach redundanten ringförmigen Netzwerksystems mit einem Haupt-Netzwerksystem, das eine erste Hauptsteuereinrichtung und eine Vielzahl von ersten Slaves aufweist, und einem Unter-Netzwerksystem (Subnetz), das eine zweite Hauptsteuereinrichtung und eine Vielzahl von zweiten Slaves aufweist, bereitgestellt, wobei das Verfahren die Schritte umfasst Ermitteln, ob ein erster mit der ersten Hauptsteuereinrichtung und der Vielzahl von ersten Slaves verbundener Pfad angeschlossen ist; Ermitteln, ob ein zweiter mit der zweiten Hauptsteuereinrichtung und der Vielzahl von zweiten Slaves aufgebauter Pfad verwendet werden kann, wenn festgestellt wird oder wurde, dass der erste Pfad unterbrochen ist; Verwenden des zweiten Pfads als ein Kommunikationsnetzwerk, wenn der zweite Pfad normal verbunden ist; und Verwenden entweder eines dritten Pfads oder eines vierten Pfads als das Kommunikationsnetzwerk, wenn festgestellt wird, dass der zweite Pfad unterbrochen ist, wobei der dritte Pfad mit der ersten Hauptsteuereinrichtung, wenigstens zwei ersten Slaves und wenigstens zwei zweiten Slaves verbunden ist, wobei der vierte Pfad mit der zweiten Hauptsteuereinrichtung, wenigstens zwei ersten Slaves und wenigstens zwei zweiten Slaves verbunden ist.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren das Ausbilden des ersten mit der ersten Hauptsteuereinrichtung und der Vielzahl von ersten Slaves verbundenen Pfads; des zweiten, mit der zweiten Hauptsteuereinrichtung und der Vielzahl von zweiten Slaves verbundenen Pfads; des dritten mit der ersten Hauptsteuereinrichtung, wenigstens zwei ersten Slaves und wenigstens zwei zweiten Slaves verbundenen Pfads; und des vierten mit der zweiten Hauptsteuereinrichtung, wenigstens zwei erstens Slaves und wenigstens zwei zweiten Slaves verbundenen Pfads.
Figurenliste

1 ist eine Darstellung, die ein Netzwerk-Steuersystem zeigt, die ein Industrial Ethernet bzw. Industrie- Ethernet einsetzt;
2 ist ein Blockdiagramm, das ein Netzwerk-Steuersystem zeigt, das eine redundante SPS einsetzt;
3 ist eine Darstellung, die eine Ausführungsform eines redundanten Netzwerksystems zeigt, das eine Verkabelung und einen Schalter (Switch) verwendet;
4 ist eine Darstellung, die eine andere Ausführungsform eines redundanten Netzwerksystems zeigt, das eine Verkabelung und einen Switch verwendet;
5 ist eine Darstellung, die eine Ausführungsform eines redundanten ringförmigen Netzwerksystems zeigt, das keinen Switch aufweist;
6 ist eine Darstellung, die eine andere Ausführungsform eines redundanten ringförmigen Netzwerksystems ohne Switch zeigt;
7 ist eine Darstellung, die ein mehrfach redundantes ringförmiges Netzwerksystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
8 ist eine Darstellung, in die ein redundantes ringförmiges Netzwerksystem in einem normalen Zustand darstellt;
9 ist eine Darstellung, die eine Routingtabelle des in 8 dargestellten Systems zeigt;
10 ist eine Darstellung, die einen Fall zeigt, in dem ein Fehler in einem Haupt-Netzwerk der 8 auftritt;
11 ist eine Darstellung, die eine Routingtabelle in dem Fall der 10 zeigt;
12 ist eine Darstellung, die einen Fall zeigt, in dem zwei Fehler in dem Haupt-Netzwerk der 8 auftreten;
13 ist eine Darstellung, die eine Routingtabelle in dem Fall der 12 zeigt;
14 ist eine Darstellung, die einen Fall zeigt, bei dem zwei Fehler in dem in 12 dargestellten Haupt-Netzwerk und danach ein Fehler in einem Unter-Netzwerk auftreten;
15 ist eine Darstellung, die eine Routingtabelle in dem Fall der 14 zeigt;
16 ist eine Darstellung, die einen Fall zeigt, bei dem zwei Fehler in dem Haupt-Netzwerk in 12 und danach zwei Fehler in dem Unter-Netzwerk auftreten;
17 ist eine Darstellung, die eine Routingtabelle für den Fall der 16 zeigt;
18 ist eine Darstellung, die ein Verfahren zum Überprüfen von Informationen des Haupt-Netzwerks in dem Unter-Netzwerk zeigt, um zu bestimmen, ob ein Pfad zur Kompensation eines unterbrochenen Abschnitts des Unter-Netzwerks vorhanden ist, und das Verwenden des Pfads;
19 ist ein Flussschaltbild, das ein Verfahren zum Wählen einer Umleitung wiedergibt; und
20 ist eine Darstellung, die eine Routingtabelle aus 18 wiedergibt.

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Da die vorliegende Erfindung in vielerlei Hinsicht abgeändert werden kann und verschiedene Ausführungsformen enthalten kann, werden besondere, in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsformen in einer ausführlichen Beschreibung im Einzelnen erläutert.
Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung nicht auf die besonderen Ausführungsformen beschränkt ist und dass verschiedene Abänderungen, gleichwertige Ausführungen und Ersetzungen gemacht werden können, ohne vom Umfang und der Idee der Erfindung abzuweichen.
Auch wenn hier die Begriffe „erste“, „zweite“, usw., zur Beschreibung verschiedener Bauteile verwendet werden, sollen diese Bauteile nicht durch diese Begriffe beschränkt sein.
Diese Begriffe oder Bezeichnungen werden nur zur Unterscheidung einer Komponente von einer anderen Komponente verwendet. So kann zum Beispiel die zweite Komponente als die erste Komponente ohne Abweichung vom Umfang der Erfindung bezeichnet werden. In gleicher Weise kann die erste Komponente als die zweite Komponente bezeichnet werden.
Ferner, wenn der Begriff „koppeln“ oder „verbinden“ in der Beschreibung oder den Patentansprüchen verwendet wird, ist beabsichtigt, nicht nur „direkt gekoppelt oder verbunden mit“ zu bedeuten sondern auch „indirekt gekoppelt oder verbunden mit“, also durch eine andere Komponente oder andere Komponenten verbunden. Im Gegensatz hierzu bedeutet der Begriff „direkt gekoppelt oder verbunden“, dass keine Komponente zwischen den gekoppelten oder verbundenen Komponenten vorhanden ist.
Ferner versteht es sich, dass Begriffe hier zum Zwecke der Beschreibung besonderer Ausführungsformen und nicht zur Beschränkung verwendet werden. Ferner umfassen die Begriffe im Singular „ein“, „eine“ auch Bezugnahmen im Plural, es sei denn es ergibt sich aus dem Zusammenhang etwas anderes.
Es soll sich ferner verstehen, dass die Begriffe „weist auf „oder“ hat“ bedeuten, dass die Eigenschaften, Zahlen, Schritte, Operationen, Komponenten, Teile oder Kombinationen hiervon, die hierin beschrieben sind, enthalten sind, aber nicht eine oder mehrere andere Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Komponenten, Teile oder Kombinationen von diesen ausschließen.
Zur Erleichterung der Beschreibung kann die Größe von in den Zeichnungen dargestellten Bauteilen vergrößert oder verkleinert sein.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Einzelnen erläutert, und die gleichen Bezugszeichen werden in der ganzen Beschreibung zur Bezugnahme auf die gleichen Teile verwendet und es unterbleibt eine doppelte Beschreibung von diesen.
Die vorliegende Erfindung ist auf ein redundantes SPS System gerichtet, das die Duplizierung von Kabeln und erweiterten Treibermodulen zur Steuerung erweiterter Basen auf der Basis des Ethernets verwendet.
Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein redundantes SPS System und insbesondere auf ein Duplizierungsverfahren für den individuellen Betrieb eines erweiterten Basissteuerungsmoduls in einem existierenden redundanten SPS System.
Insbesondere die Duplizierung von CPUs und Power Inputs bzw. Stromversorgungseinheiten führt zu einer Erhöhung der Verfügbarkeit eines Systems, da das System umgeschaltet und ohne Unterbrechung weiter betrieben wird, wenn eine CPU oder eine Stromversorgungseinheit bzw. Gleichspannungsversorgung ausfällt.
In dem Falle, dass sich die Duplizierung auf ein erweitertes System konzentriert, können eine zugeordnete Basis und ein angebrachtes (mounted) Modul anhalten, wenn ein erweitertes Steuerungsmodul einen Fehler aufweist, weil das die erweiterte Basis steuernde Modul individuell bzw. einzeln betrieben wird. Jedoch unterbricht ein gesamtes System seinen Betrieb nicht sondern nur die zugeordnete Basis unterbricht ihn, auf Grund einer Konfiguration eines redundanten Systems. Wenn die fehlerhafte Basis nicht das gesamte System beeinträchtigt bzw. betrifft, gibt es kein Problem. Wenn jedoch die fehlerhafte Basis die Steuerung eines wichtigen Teils übernimmt, muss in der Folge das System angehalten und durch ein anderes ersetzt werden.
Wenn somit das Erweiterungs-Steuerungsmodul so ausgebildet ist, dass es eine redundante Struktur hat, wird ein System auf ein anderes Standby-Modul umgeschaltet, sobald ein Modul einen Fehler aufweist und ermöglicht so einen unterbrechungsfreien Betrieb ohne Verzögerung. Eine Stillstand-Zeit bzw. Ausfallzeit des Systems wird somit beseitigt oder ein wirtschaftlicher Verlust wird verhindert.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Bilden einer Ringumleitung, wenn ein ringförmiges Netzwerk mehrfach Fehler aufweist, wodurch die Verfügbarkeit erhöht wird.
1 ist eine Darstellung, die ein Netzwerksteuerungssystem zeigt, das ein Industrial Ethernet bzw. Industrie-Ethernet einsetzt.
Bezugnehmend auf 1 steuert ein Netzwerksteuerungssystem, das mit dem Aufkommen des Industrial Ethernets bzw. Industrie-Ethernets entwickelt wurde, entsprechende Steuereinheiten über das Ethernet. In diesem Fall müssen die Steuereinheiten miteinander unter Verwendung von Switches verbunden sein. Da die Switches ebenso wie die Steuereinheiten zusätzlich erforderlich sind und alle Kabel mit den Switches verbunden sind, ist es unmöglich, das ganze System zu steuern, wenn die Switches versagen.
2 ist ein Blockdiagramm, das ein Netzwerksteuerungssystem mit einem redundanten SPS darstellt. Hier wird davon ausgegangen, dass das SPS System die gleiche Bedeutung wie ein Netzwerksystem hat.
Wie in 2 dargestellt, enthält das SPS System eine erste Hauptbasis 10, eine zweite Hauptbasis 20, eine erste erweiterte Basis 30, eine zweite erweiterte Basis 40 und eine dritte erweiterte Basis 50. In der Zeichnung sind drei Basen gezeigt. Das SPS System kann jedoch bei Bedarf mit einer Vielzahl von Basen, nämlich wenn nötig mit drei oder mehr Basen ausgestattet sein.
Die erste Hauptbasis 10 enthält eine (nicht dargestellte) Recheneinheit und Leistungsteile 11 und 12 (Leistungseinheiten bzw. Stromversorgungseinheiten). In gleicher Weise hat die zweite Hauptbasis 20 eine (nicht dargestellte Recheneinheit) und Leistungsteile 21 und 22 (Leistungseinheiten bzw. Stromversorgungseinheiten).
Die erste erweiterte Basis 30 umfasst Leistungsteile 31, 32, ein erstes erweitertes Treibermodul 33 und eine erste Moduleinheit 34. Die erste Moduleinheit 34 ist ein Bereich, in dem jedes Modul, das eine für die erweiterte Basis erforderliche Funktion ausführt, platziert ist. Das erste erweiterte Treibermodul 33 umfasst eine erste Daten-Transceivereinheit 33A (Daten-Sende-Empfangseinheit) und eine zweite Daten-Transceivereinheit 33B. Die zweite erweiterte Basis 40 und die dritte erweiterte Basis 50 haben die gleiche Konfiguration wie die erste erweiterte Basis 30.
Ganz allgemein wird das in 1 gezeigte SPS System, das so konfiguriert ist, dass eine Hauptbasis und eine Vielzahl erweiterter Basen vorgesehen sind und alle Basen miteinander verbunden sind, als ein erweitertes Basis-SPS System bezeichnet. Jede Basis enthält eine Vielzahl von Modulen mit den erforderlichen Funktionen.
Das redundante System kann einen erforderlichen Vorgang ohne Unterbrechung der Berechnung fortführen, selbst wenn irgendeine Einheit des Systems versagt. Es gibt verschiedene redundante SPS Systeme, die Duplizierung von CPUs, Leistungsteilen oder Basen verwenden. Ein redundantes Hauptbasensystem ist so konfiguriert, dass zwei Hauptbasen jeweils CPUs aufweisen. Wenn eine Hauptbasis ausfällt, werden somit Berechnungen durchgehend durch die verbleibende Hauptbasis ausgeführt. Mittlerweile wird ein hinsichtlich der Stromversorgung redundantes System so konfiguriert, dass es zwei Stromversorgungsmodule hat. Ferner wird ein redundantes Basissystem so aufgebaut, dass das gleiche Modul bei jeder der zwei Basen angebracht ist. Auf diese Weise werden, wenn eine Basis einen Fehler aufweist, Berechnungen durch die SPS mit der verbleibenden Basis ausgeführt.
Wenn die Basis zwei Stromversorgungseinheiten aufweist und die Stromversorgungseinheiten miteinander parallel verbunden sind, kann die Basis ihren Betrieb selbst dann aufrechterhalten, wenn eine der Stromversorgungseinheiten einen Fehler aufweist, da die verbleibende Stromversorgungseinheit weiterhin die Stromversorgung übernimmt.
2 zeigt ein Steuerungsverfahren, das ein 2-Port Ethernet verwendet, bei dem ein Kommunikationsmodul eine Schaltfunktion hat. Eine solche Konfiguration verwendet keinen Switch und erhöht so die Sicherheit und vermindert die Kosten für Anlage und die Verkabelung. Seit einiger Zeit wird ein solches System in großem Umfang in industriellen Fertigungsanlagen eingesetzt. Da das System eine Ringform zur Implementierung eines redundanten Netzwerks hat, kann ein Steuerungsvorgang auf normale Weise über eine Umleitung bzw. einen Umweg ausgeführt werden, selbst wenn eines der Netzwerke einen Fehler aufweist.
3 ist eine Darstellung, die eine Ausführungsform eines redundanten Netzwerksystems zeigt, das ein Kabel und einen Switch einsetzt.
4 ist eine Darstellung, die eine andere Ausführungsform eines redundanten Netzwerksystems unter Verwendung eines Kabels und eines Switches zeigt.
Die in den 3 und 4 dargestellten Systeme verbessern das System aus 1 und dienen dem Zweck, die Verfügbarkeit - wenn auch mit höheren Kosten für einen Switch, ein zusätzliches Kommunikationsmodul und ein Kabel - zu erhöhen.
5 ist eine Darstellung, die eine Ausführungsform eines redundanten ringförmigen Netzwerksystems ohne einen Switch zeigt.
6 ist eine Darstellung, die eine andere Ausführungsform eines redundanten ringförmigen Netzwerksystems, das keinen Switch hat, zeigt.
Bezugnehmend auf 5, enthält das SPS System eine erste Hauptbasis 100, eine zweite Hauptbasis 200, eine erste erweiterte Basis 300, eine zweite erweiterte Basis 400 und eine dritte erweiterte Basis 500.
Die erste Hauptbasis 100 enthält eine (nicht dargestellte) Recheneinheit und Power Units 110 und 120 bzw. Stromversorgungseinheiten. In gleicher Weise enthält die zweite Hauptbasis 200 eine nicht dargestellte Recheneinheit und Power Units 210 und 220 bzw. Stromversorgungseinheiten (Leistungsteile).
Zum Zwecke der Redundanz besteht die Hauptbasis aus zwei Basen, nämlich einer Master-Basis, welche die erste Hauptbasis 100 ist, und einer Standby-Basis, die die zweite Hauptbasis 200 ist. Die beiden Hauptbasen 100 und 200 nutzen Daten gemeinsam bzw. teilen sich Daten, indem sie dazu ein Kabel C10 verwenden. Jede der beiden Hauptbasen 100 und 200 erfordert jeweils eine Versorgung mit Strom, ein CPU-Modul für die Verdopplung, Kommunikations- und Eingabe-Ausgabe-Module. Die Module der beiden Hauptbasen haben die gleiche Konfiguration. Für die Verdopplung der Stromversorgung sind die beiden Hauptbasen 100 sowie 200 jeweils mit zwei Power Units 110 und 120 sowie 210 und 220 ausgestattet, die in der Form von Modulen vorgesehen sind. Ferner weisen die (nicht dargestellten) CPU-Module, die auf den Hauptbasen 100 und 200 zur Verbindung mit der ersten, zweiten und dritten erweiterten Basis 300, 400 und 500 vorgesehen sind, Ethernet-Ports bzw. - Anschlüsse für die Verbindung mit den erweiterten Basen auf.
Die erste erweiterte Basis 300 umfasst Power Units (Stromversorgungseinheiten) 310 und 320, ein erstes erweitertes Treibermodul 330, ein zweites erweitertes Treibermodul 340 und eine Moduleinheit 350. Das erste erweiterte Treibermodul 330 enthält eine erste Daten-Transceivereinheit 330A und eine zweite Daten-Transceivereinheit 330B. Das zweite erweiterte Treibermodul 340 weist eine dritte Daten-Transceivereinheit 340A und eine vierte Daten-Transceivereinheit 340B auf. Die zweite erweiterte Basis 400 und die dritte erweiterte Basis 500 haben die gleiche Konfiguration wie die erste erweiterte Basis 300. Die Moduleinheit 350 hat in der Basis eine Vielzahl von Modulen. Da die zweite erweiterte Basis 400 und die dritte erweiterte Basis 500 die gleiche Konfiguration wie die erste erweiterte Basis 300 haben, wird im Folgenden auf eine weitere detaillierte Beschreibung verzichtet.
Jede der drei erweiterten Basen 300, 400, und 500 weist ein Leistungsmodul, ein erweitertes Treibermodul (zum Beispiel 330, 340) für die Steuerung der erweiterten Basis, Kommunikations- und Eingabe-Ausgabe-Module auf. Das erweiterte Treibermodul 330 weist einen Ethernet-Port, der eine Daten-Transceivereinheit 330A ist, für das Übertragen und Empfangen von Daten mit der Hauptbasis 101 auf, und einen Ethernet-Port, der eine Daten-Transceivereinheit 330B ist, zur Übertragung von Daten zu einer anderen erweiterten Basis auf. Kabel C11 bis C14 verbinden die ersten erweiterten Treibermodule 330, 430 und 530 der drei erweiterten Basen 300, 400 und 500 mit der ersten Hauptbasis 100, während Kabel C15 bis C18 die zweiten erweiterten Treibermodule 340, 440 und 540 der entsprechenden erweiterten Basen mit der zweiten Hauptbasis 200 verbinden.
Wie zuvor beschrieben, ist diese Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass jede erweiterte Basis zwei erweiterte Treibermodule enthält.
Die erste erweiterte Basis 300 weist das erste erweiterte Treibermodul 330 und das zweite erweiterte Treibermodul 340 auf. Die erweiterten Treibermodule haben die Funktion des Steuerns einer Operation jedes in der Basis vorgesehenen Moduls und die Funktion, eine Kommunikation über das Ethernet auszuführen. Um die Verdopplung (Duplizierung) des erweiterten Treibermoduls zu ermöglichen, teilten sich die beiden erweiterten Treibermodule periodisch Daten, um über die gleichen Daten zu verfügen.
Das in 5 dargestellte SPS System umfasst ein erstes System und ein zweites System. Das erste System weist die erste Hauptbasis 100, das erste erweiterte Treibermodul 330 der ersten erweiterten Basis 300, das erste erweiterte Treibermodul 430 der zweiten erweiterten Basis 400 und das erste erweiterte Treibermodul 530 der dritten erweiterten Basis 500 auf. Das zweite System weist die zweite Hauptbasis 200, das zweite erweiterte Treibermodul 340 der ersten erweiterten Basis 300, das zweite erweiterte Treibermodul 440 der zweiten erweiterten Basis 400 und das zweite erweiterte Treibermodul 540 der dritten erweiterten Basis 500 auf.
Das in der ersten Hauptbasis 100 vorgesehene CPU-Modul, das ist die Master-Basis, führt tatsächlich die Berechnungen aus. Das in der zweiten Hauptbasis 200 vorgesehene CPU-Modul, das ist die Standby-Basis, hat die gleiche Information wie das CPU Modul der ersten Hauptbasis 100, aber führt tatsächlich die Berechnungen nicht durch. Die zweite Hauptbasis 200, das ist die Standby-Basis, wird zur Master-Basis geschaltet, um die Berechnungen auszuführen, wenn das CPU Modul der ersten Hauptbasis 100, das heißt die Master-Basis, ausfällt oder nicht korrekt arbeitet.
Das CPU Modul der ersten Hauptbasis 100 gibt einen Befehl an das in jeder erweiterten Basis vorhandene erweiterte Treibermodul und empfängt Daten. Jedes erweiterte Treibermodul überträgt den Befehl von dem CPU-Modul an die Kommunikation- und E/A Module, die in der erweiterten Basis vorgesehen sind, und überträgt Daten von den Kommunikation- und E/A Modulen an das CPU Modul.
In 5 ist dargestellt, dass wenn ein redundantes erweitertes Treibermodul-SPS System (Netzwerk) unter Aufbringen von zwei erweiterten Treibermodulen auf der erweiterten Basis ausgebildet ist, das System selbst bei einem Fehler eines erweiterten Treibermoduls ohne Unterbrechung unter Verwendung des übrigen erweiterten Treibermoduls arbeiten kann. Ferner verwirklicht die Verdoppelung der erweiterten Treibermodule die Verdoppelung von erweiterten Kabel.
Es ist möglich, zwei erweiterte ringförmige Netzwerksysteme aufzubauen, nämlich ein erweitertes ringförmiges Netzwerk für ein erstes Haupt-Basissystem und ein erweitertes ringförmiges Netzwerk für ein zweites Haupt-Basissystem unter Verwendung des auf der einen Seite der 5 vorgesehenen erweiterten Kabels C 14 und des auf der anderen Seite vorgesehenen erweiterten Kabels C 18. Folglich ermöglicht dies eine Netzwerkverdopplung der erweiterten Basen und der Hauptbasen mit zwei CPUs und erhöht auf diese Weise die Zuverlässigkeit des redundanten erweiterten SPS Systems.
Sowohl die Hauptbasis als auch die erweiterte Basis des erweiterten SPS Systems gemäß dieser Ausführungsform sind mit zwei oder mehr Leistungsmodulen (Stromversorgungsmodulen) zur Verdopplung der Stromversorgung ausgestattet. Wenn ein Stromversorgungsmodul ausfällt, kann das verbleibende Stromversorgungsmodul eine Funktion ausführen.
Das in den 5 und 6 gezeigte System verbessert die Konfiguration bzw. den Aufbau des in 2 gezeigten Systems und erhöht die Verfügbarkeit durch Verwendung von 2-Port Ethernet Modulen ohne Verwendung von Switches. Obwohl die Systeme keinen Switch (Schalter) aufweisen und die Kosten für die Verkabelung vermindern, haben sie die gleiche Verfügbarkeit wie die eines Systems mit einem Switch (Schalter). Die Systeme haben auch die gleiche Verfügbarkeit wie das System, das zwei Switches für ein Steuerungsobjekt verwendet, und haben eine etwas geringere Verfügbarkeit als ein System mit zwei Switches wie für ein Netzwerkkabel.
Wie in 5 dargestellt, hat der Aufbau mit zwei 2-Port Ethernet Kommunikationsmodulen ohne einen Switch die gleiche Verfügbarkeit wie das System mit zwei Switches für ein Steuerungsobjekt. Hier kann die Verfügbarkeit betrachtet werden als die Anzahl von Kommunikationsports des Steuerungsobjekts.
Wie für ein gesamtes Netzwerk anstelle des Steuerungsobjekts hat jedoch das System (siehe 4), das die Switches durch Hinzufügen der Anzahl von Kommunikationsports von ihnen verdoppelt, eine höhere Verfügbarkeit. Folglich kann bei einem System, das keinen Switch einsetzt, eine höhere Verfügbarkeit erreicht werden als bei einem Steuerungsobjekt. Im Gegensatz dazu hat das System, das den Switch verwendet, höhere Verfügbarkeit als für das gesamte Netzwerk. Hier kann die Verfügbarkeit betrachtet werden als die Anzahl von Ethernet-Ports des Systems.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Wählen einer Ringumleitung, wenn mehrere Fehler in einem redundanten ringförmigen Netzwerksystem auftreten, das unter Verwendung eines 2-Port Ethernet Kommunikationsmoduls mit einer Switch-Funktion aufgebaut ist, und erhöht die Verfügbarkeit des Systems.
7 ist eine Darstellung, die ein mehrfach redundantes ringförmiges Netzwerksystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie sich aus 7 ergibt, weist das mehrfach redundante ringförmige Netzwerk gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zwei schaltende 2-Port Ethernet Kommunikationsmodule auf, die in einem Controller und einem Netzwerkkabel installiert sind. Die schaltenden 2-Port Ethernet Kommunikationsmodule finden einen verbindbaren Pfad und bilden einen Ring, um eine Kommunikation zu ermöglichen, wenn mehrfach Fehler in dem redundanten ringförmigen Netzwerksystem auftreten.
Das in 7 gezeigte mehrfach redundante ringförmige Netzwerksystem gemäß der vorliegenden Erfindung weist vier Pfade auf, die nachfolgend beschrieben werden. Die in der folgenden Beschreibung verwendeten Pfade haben die gleiche Bedeutung wie ringförmige geschlossene Schleifen.
Der erste Pfad ist durch die Verbindung einer ersten Hauptsteuereinrichtung 710 mit einer Vielzahl von ersten Slaves 731, 741, 751, 761 und 771 aufgebaut.
Der zweite Pfad ist durch die Verbindung einer zweiten Hauptsteuereinrichtung 720 mit einer Vielzahl von zweiten Slaves 732, 742, 752, 762 und 772 aufgebaut.
Der dritte Pfad ist durch Verbindung der ersten Hauptsteuereinrichtung 710 mit wenigstens zwei ersten Slaves und wenigstens zwei zweiten Slaves aufgebaut.
Der vierte Pfad ist durch Verbindung der zweiten Hauptsteuereinrichtung 720, wenigstens zwei ersten Slaves und wenigstens zwei zweiten Slaves aufgebaut.
Grundsätzlich wird die Kommunikation unter Verwendung des ersten Pfads ausgeführt. Tritt in dem ersten Pfad ein Fehler auf, wird der zweite Pfad verwendet.
Wenn jedoch auch der zweite Pfad einen Fehler hat, war im bekannten System keine Kommunikation möglich. Um dieses Problem zu lösen, kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Kommunikation über den dritten Pfad und den vierten Pfad erfolgen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie in 7 dargestellt ist, können sowohl der erste als auch der zweite Pfad nicht verwendet werden, weil sie Fehler aufweisen. Wenn es jedoch möglich ist, eine Umleitung, nämlich über den dritten Pfad oder den vierten Pfad, außer den Abschnitten, in denen Fehler in dem ersten und zweiten Pfad auftreten, aufzubauen, kann das System ohne Unterbrechung weiter arbeiten.
Da es nach 7 möglich ist, den vierten Pfad aus der zweiten Hauptsteuereinrichtung 720, wenigstens zwei ersten Slaves 741, 751 und 761 und den zweiten Slaves 732, 742, 762 und 772 aufzubauen, kann das Netzwerk fortfahren zu arbeiten.
Wenn die erweiterte Basis einen Fehler aufweist und folglich die Verbindung unterbrochen ist, stellt das in 7 gezeigte Netzwerksystem das unterbrochene Netzwerk wieder her, so dass das System seinen Betrieb ohne Unterbrechung fortsetzt. Ferner ist eine ringförmige Konfiguration aufgebaut, so dass das System seinen Betrieb selbst bei Auftreten eines Fehlers in einem Netzwerk aufrechterhalten kann.
Bezugnehmend auf 7, wenn das Netzwerksystem aufgrund eines Fehlers der erweiterten Basis unterbrochen ist, werden das erste System mit den ersten erweiterten Treibermodulen der entsprechenden erweiterten Basen und das zweite System mit den zweiten erweiterten Treibermodulen der entsprechenden erweiterten Basen miteinander verbunden, sofern dies möglich ist, und bilden auf diese Weise die ringförmige Konfiguration und erlauben damit dem System seinen Betrieb aufrechtzuerhalten. Das bedeutet, dass das bedeutsame Merkmal der vorliegenden Erfindung das ist, dass das System aus 7 die schaltenden 2-Port Ethernet Kommunikationsmodule auf den erweiterten Basen hat.
Nun wird der Betrieb des mehrfach redundanten ringförmigen Netzwerksystems gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Als erstes wird für das mehrfach redundante ringförmige Netzwerksystem gemäß der vorliegenden Erfindung angenommen, dass das Industrial Internet bzw. Industrie-Ethernet ein ringförmiges Netzwerk mit zwei Ringen (duales Ringnetzwerksystem) ist. Die duale Ringnetzwerkstruktur ist ein redundantes Netzwerk, das eine Umleitung für einen Netzwerkfehler zur Verfügung stellt. Wenn das Netzwerk den Fehler aufweist, wird bestimmt, ob ein benachbartes Kommunikationsmodul oder ein Master-Kommunikationsmodul einen Fehler hat, so dass Daten über die Umleitung übertragen werden.
Als zweites wird das System der vorliegenden Erfindung so aufgebaut, dass zwei Kommunikationsmodule an jedem Steuerungsobjekt angebracht (mounted) sind und dass zwei Kommunikationsmodule zur Ausführung eines Steuerungsvorgangs vorgesehen sind.
Als drittes verfügt ein an jedem Steuerungsobjekt angebrachtes Kommunikationsmodul über alle Netzwerkinformationen über ein verbundenes Kommunikationsmodul und jedes Kommunikationsmodul bildet eine Routingtabelle mit Bezug auf die Netzwerkinformation aus und überträgt folglich Daten über einen optimalen Pfad.
Als viertens werden, wenn die Verbindung zwischen den an den entsprechenden Steuerungsobjekten angebrachten Kommunikationsmodulen unterbrochen ist, Informationen aller aktuell mit den Kommunikationsmodulen verbundenen Netzwerke aktualisiert und die Routingtabelle korrigiert.
Als fünftes wird die Netzwerkinformation über einen zwischen zwei Kommunikationsmodulen verbundenen Kanal, die am gleichen Steuerungsobjekt angebracht sind, geteilt. Eine SPS verwendet eine Signalleitung einer mit einem Kommunikationsmodul ausgestatteten Basis als einen Verbindungskanal.
Als sechstes wird, wie in dem Fall, in dem eine Verbindung mit einem einen Steuerungsvorgang ausführenden Kommunikationsmodul unterbrochen wird, wenn während einer normalen Kommunikation ein Fehler in einem Netzwerk auftritt, die Verbindung mit einem Kommunikationsmodul, das gerade einen Steuerungsvorgang ausführt, auf der Grundlage von Netzwerkinformationen eines anderen Kommunikationsmoduls überprüft und die Routingtabelle zurückgesetzt, um auf diese Weise ein verbindbares Ring-Netzwerk zu bilden.
Eine Folge von Schritten zum Zurücksetzen der Routingtabelle des Netzwerksystems wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 8 bis 20 beschrieben.
Der festgelegte Zustand und die in der folgenden Beschreibung verwendeten Abkürzungen des Netzwerksystems sind folgende.
Zunächst werden die Exchange-Nummern des SlaveN_A und des SlaveN_B durch Addieren des Offsets der größten Exchange-Nummer festgelegt. Zum leichteren Verständnis der Erfindung nimmt der Offset den Wert 64 an.
Manager_A und Manager_B werden auf Zahlen gesetzt, auf die die Exchange-Nummer des Slave nicht gesetzt werden können und werden im Falle des obigen Beispiels auf die Nummern 128 und 192 gesetzt.
Der Ausdruck „Hop count“ bezeichnet einen Knotenabstand in dem Netzwerk.
p0 und p1 bezeichnen Ethernet Ports, die in entsprechenden Module eingebaut sind, und bezeichnen jeweils einen unteren Port und einen oberen Port.
Der Leitungs-Netzwerkmanager (LNM) bezeichnet eine Knoten-Austausch-Nummer (node exchange number) an gegenüberliegenden Enden, wenn die Topologie die Form einer Linie hat.
RNMP und RNMS arbeiten zur Verhinderung eines Staus eines Pakets aufgrund nicht endender Weiterreichung, wenn das Paket an einen Ringnetzwerk-Manager einer ringförmigen Topologie (Ringtopologie) gesendet wird. Der RNMP überträgt das Paket nicht zum RNMS und der RNMS überträgt das Paket nicht an den RNMP.
8 ist eine Darstellung, die ein redundantes Ring-Netzwerksystem in einem normalen Betriebszustand zeigt.
Betrachtet man die 8, so hat das redundante ringförmige Netzwerksystem im normalen Zustand ein Haupt-Netzwerk auf der linken Seite und ein Unter-Netzwerk auf der rechten Seite und überträgt Steuerinformationen an das Haupt-Netzwerk für den Betrieb des Systems.
9 ist eine Darstellung, die eine Routingtabelle des in 8 wiedergegebenen Systems zeigt.
Entsprechend den Nummern der Routingtabelle des in 9 dargestellten Haupt-Netzwerks überträgt Manager_A Daten an Slavel_A, Slave2_A und Slave3_A über den Port p0 und überträgt Daten an Slave 4_A, Slave5_A und Slave6_A über den Port p1.
10 ist eine Darstellung, die einen Fall zeigt, bei dem in dem Hauptnetzwerk aus 8 ein Fehler auftritt.
Bezugnehmend auf 10, tritt der Fehler zwischen dem Slave1_A und dem Slave2_A im Haupt-Netzwerk auf. Da eine Kommunikation mit allen Slaves möglich ist, ist in diesem Falle ein Switch zum Unter-Netzwerk nicht erforderlich.
11 ist eine Darstellung, die eine Routingtabelle für den Fall aus 10 zeigt.
Bezugnehmend auf 11, überträgt der Manager_A Steuerungsinformation an Slave1_A über den Port p0 und überträgt Steuerungsinformation an Slave2_A, Slave 3_A, Slave 4_A, Slave5_A und Slave6_A über den Port p1.
12 ist eine Darstellung, die einen Fall zeigt, in dem zwei Fehler in dem Haupt-Netzwerk der 8 auftreten.
Bezugnehmend auf 12 treten die Fehler in dem Haupt-Netzwerk zwischen Slave1_A und Slave2_A sowie zwischen Slave4_A und Slave5_A auf. Da eine Kommunikation mit allen Slaves nicht möglich ist, wird in diesem Fall die Steuerhoheit auf das Unter-Netzwerk übertragen.
13 ist eine Darstellung, die eine Routingtabelle für den Fall aus 12 zeigt.
Bezugnehmend auf 13 werden Steuerungsinformationen unter Verwendung des Unter-Netzwerks übertragen. Hier werden die Informationen über den gleichen Pfad wie bei dem Haupt-Netzwerk der 8 übertragen.
14 ist eine Darstellung, die einen Fall zeigt, in dem im Haupt-Netzwerk der 12 zwei Fehler auftreten und danach nur ein Fehler in dem Unter-Netzwerk auftritt.
Bezugnehmend auf 14 tritt ein Fehler zwischen Slave2_B und Slave3_B des Unter-Netzwerks auf. In diesem Fall wird das Netzwerk auf Linien-Topologie umgeschaltet und wird Manager_B mit allen Slaves in dem Unter-Netzwerk verbunden, so dass ein Steuerungsvorgang möglich ist.
15 ist eine Darstellung, die eine Routingtabelle für den Fall aus 14 zeigt.
Bezugnehmend auf 15 überträgt der Manager_B Steuerungsinformationen über den Port p0 an Slave1_B und Slave2_B und überträgt Steuerungsinformationen über den Port p1 an Slave3_B, Slave4_B, Slave5_B und Slave6_B, so dass das Netzwerk betrieben wird.
16 ist eine Darstellung, die einen Fall zeigt, bei dem zwei Fehler in dem Haupt-Netzwerk aus 12 und danach zwei Fehler in dem Unter-Netzwerk auftreten.
17 ist eine Darstellung, die eine Routingtabelle im Fall der 16 zeigt.
Da der Manager_B nicht mit allen Slaves verbunden ist, ist in diesem Fall ein Steuerungsvorgang nicht möglich.
18 ist eine Darstellung, die ein Verfahren zum Überprüfen von Informationen des Haupt-Netzwerks in dem Unter-Netzwerk zeigt, um zu bestimmen, ob ein Pfad zum Ausgleich bzw. Kompensieren eines unterbrochenen Abschnitts des Unter-Netzwerks zur Verfügung steht und Anwenden des Pfads.
Bezugnehmend auf 18 liegt in dem Unter-Netzwerk eine Unterbrechung zwischen dem Slave2_B und Slave4_B vor. Im Haupt-Netzwerk besteht jedoch eine Verbindung zwischen Slave2_A und Slave4_A. Daher ist wieder eine Verbindung, die die Übertragung von Steuerungsinformationen zulässt, hergestellt. In diesem Fall ist das Netzwerk neu konfiguriert, so dass der untere Port von Slave2_B und der obere Port von Slave2_A miteinander verbunden sind und der untere Port von Slave 4_A und der obere Port von Slave4_B miteinander verbunden sind.
Wie bereits oben beschrieben, setzt das mehrpfadige Netzwerk gemäß der vorliegenden Erfindung in großem Umfang vier Pfade ein. Ein Verfahren zum Auswählen eines Pfads aus den vier Pfaden wird als nächstes beschrieben.
19 zeigt ein Flussschaltbild, das ein Verfahren zum Einrichten einer Umleitung zeigt.
Bezugnehmend auf 19 wird im Schritt 1910 auf der Grundlage eines Verbindungszustandes aller Slaves auf einem ersten, gerade benutzten Pfad, bestimmt, ob ein Pfad zu wechseln ist. Wenn der gerade benutzte Pfad keinen Fehler aufweist (d.h. im Falle von „JA/YES“), wird dieser Pfad ohne Änderung verwendet.
Wenn der gegenwärtig verwendete Pfad einen Fehler aufweist (das heißt im Falle von „NEIN/NO “), wird im Schritt 1920 ermittelt, ob es möglich ist, einen zweiten Pfad zu verwenden.
Wenn die Möglichkeit besteht, den zweiten Pfad zu verwenden, wird im Schritt 1930 der zweite Pfad gewählt und als ein neuer Kommunikationspfad verwendet (d.h. es wird eine Umschaltung auf ein gegenüberliegendes bzw. anderes Netzwerk vorgenommen).
Wenn die Verwendung des zweiten Pfads nicht möglich ist, wenn also zum Beispiel wenigstens einer der Slaves auf dem zweiten Pfad unterbrochen ist, wird im Schritt 1940 der Zustand des zweiten Pfads analysiert (d.h. Informationen über das gegenüberliegende bzw. andere Netzwerk gesammelt) und es wird im Schritt 1950 ermittelt, ob ein dritter Pfad oder ein vierter Pfad zu nutzen ist. Das bedeutet, dass bestimmt wird, ob das gegenüberliegende Netzwerk Informationen hinsichtlich eines unterbrochenen Netzwerks hat.
Wenn festgestellt worden ist, dass es möglich ist, den dritten Pfad oder den vierten Pfad zu verwenden, wird die Kommunikation unter Verwendung eines der Pfade im Schritt 1970 vorgenommen. Das bedeutet, dass ein Pfad aus einer Kombination von Netzwerkinformationen neu aufgebaut wird.
Wenn jedoch festgestellt worden ist, dass es nicht möglich ist, den dritten Pfad und den vierten Pfad zu verwenden, unterbricht das System im Schritt 1960 die Kommunikation bzw. Datenübertragung.
20 ist eine Darstellung, die eine Routingtabelle aus 18 zeigt.
Bezugnehmend auf 20 werden der unterbrochene Pfad und Informationen über das gegenüberliegende bzw. andere Netzwerk miteinander verglichen, um einen Pfad neu aufzubauen.
Wie zuvor beschrieben, ist das Netzwerk gemäß dieser Ausführungsform in der Gestalt eines Doppelrings bzw. Dual-Rings konfiguriert, und ist mit einem Pfad zur Übertragung von Daten zwischen Slaves versehen und stellt somit einen Pfad bereit, der in der Lage ist, Daten selbst dann zu übertragen, wenn ein Haupt-Netzwerk und ein Unter-Netzwerk jeweils zwei Fehler aufweisen. Somit werden selbst in einem solchen Fall Steuerungsinformationen an alle Slaves übertragen, so dass das Netzwerksystem auf normale Weise betrieben wird. Daher kann die Zuverlässigkeit des Netzwerksystems verbessert werden.
Auch wenn bevorzugte Ausführungsformen zum Zwecke der Erläuterung der vorliegenden Erfindung offenbart wurden, versteht es sich für die Fachleute auf dem vorliegenden Gebiet, dass verschiedene Modifikationen, Hinzufügungen und Ersetzungen möglich sind, ohne vom Umfang und von der Idee der in den beigefügten Ansprüchen dargestellten Erfindung abzuweichen.

Claims

Adaptives mehrfach redundantes ringförmiges Netzwerksystem, umfassend: ein Haupt-Netzwerksystem mit einer ersten Hauptsteuereinrichtung (710) und einer Vielzahl von ersten Slaves, und einem Unter-Netzwerksystem mit einer zweiten Hauptsteuereinrichtung (720) und einer Vielzahl von zweiten Slaves, wobei jeder der Vielzahl von ersten Slaves und jeder der Vielzahl von zweiten Slaves ein Ethernet Kommunikationsmodul mit zwei Anschlüssen aufweist, wobei das Netzwerksystem • einen mit der ersten Hauptsteuereinrichtung (710) und der Vielzahl von ersten Slaves verbundenen ersten Pfad, und • einen mit der zweiten Hauptsteuereinrichtung (720) und der Vielzahl von zweiten Slaves verbundenen zweiten Pfad, und • einen mit der ersten Hauptsteuereinrichtung (710) und wenigstens zwei ersten Slaves und wenigstens zwei zweiten Slaves verbundenen dritten Pfad, und • einen mit der zweiten Hauptsteuereinrichtung (720) und wenigstens zwei ersten Slaves und wenigstens zwei zweiten Slaves verbundenen vierten Pfad, ausbildet, und wobei das Netzwerksystem ferner dazu eingerichtet ist, eine Kommunikation unter Verwendung des ersten Pfads auszuführen, wenn der erste Pfad verwendet werden kann und eine Kommunikation unter Verwendung des zweiten Pfads auszuführen, wenn der erste Pfad nicht verwendet werden kann und der zweite Pfad verwendet werden kann und eine Kommunikation unter Verwendung des dritten Pfads oder des vierten Pfads auszuführen, wenn der erste Pfad und der zweite Pfad nicht verwendet werden können, und wobei jedes Ethernet Kommunikationsmodul dazu eingerichtet ist, • eine Routingtabelle, welche auf den Netzwerkinformationen basiert, zu speichern, und • die auf den Netzwerkinformationen basierende Routingtabelle zu aktualisieren, wenn eine Trennung zwischen Kommunikationsmodulen erfolgt, und • Netzwerkinformationen mit anderen mit ihnen verbundenen Kommunikationsmodulen zu teilen.
Verfahren zum Wählen einer Umleitung in einem adaptiven mehrfach redundanten ringförmigen Netzwerksystem mit einem Haupt-Netzwerksystem, das eine erste Hauptsteuereinrichtung (710) und eine Vielzahl von ersten Slaves aufweist, und einem Unter-Netzwerksystem, das eine zweite Hauptsteuereinrichtung (720) und eine Vielzahl von zweiten Slaves aufweist, wobei jeder der Vielzahl von ersten Slaves und jeder der Vielzahl von zweiten Slaves ein Ethernet Kommunikationsmodul mit zwei Anschlüssen aufweist und wobei das Netzwerksystem • einen mit der ersten Hauptsteuereinrichtung (710) und der Vielzahl von ersten Slaves verbundenen ersten Pfad, und • einen mit der zweiten Hauptsteuereinrichtung (720) und der Vielzahl von zweiten Slaves verbunden zweiten Pfad, und • einen mit der ersten Hauptsteuereinrichtung (710) und wenigstens zwei ersten Slaves und wenigstens zwei zweiten Slaves verbundenen dritten Pfad, und • einen mit der zweiten Hauptsteuereinrichtung (720) und wenigstens zwei ersten Slaves und wenigstens zwei zweiten Slaves verbundenen vierten Pfad, ausbildet, mit den Verfahrensschritten: Ermitteln, ob der erste Pfad einen Fehler aufweist, Ermitteln, ob der zweite Pfad einen Fehler aufweist, wenn ermittelt wird, dass der erste Pfad einen Fehler aufweist, Verwenden des ersten Pfads, wenn der erste Pfad keinen Fehler aufweist, Verwenden des zweiten Pfads wenn der erste Pfad einen Fehler aufweist und der zweite Pfad keinen Fehler aufweist, und Verwenden entweder des dritten Pfads oder des vierten Pfads, wenn ermittelt wird, dass der erste und der zweite Pfad einen Fehler aufweisen.