BR102015009469A2

BR102015009469A2 - método para fornecimento de um serviço de nomeação dentro de um sistema de comunicação industrial e roteador

Info

Publication number: BR102015009469A2
Application number: BR102015009469A
Authority: BR
Inventors: Harald Albrecht
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 2014-04-29
Filing date: 2015-04-28
Publication date: 2015-12-15
Also published as: CN105025116B; US9641483B2; EP2940972A1; EP2940972B1; US20150312213A1; CN105025116A; RU2619206C2; RU2015116271A

Abstract

resumo patente de invenção: "método para fornecimento de um serviço de nomeação dentro de um sistema de comunicação industrial e roteador". a fim de fornecer um serviço de nomeação dentro de um sistema de comunicação industrial, os anúncios de roteador contendo informação de nome das sub-redes superiores são recebidos pelos roteadores (102, 103) associados com as sub-redes (111, 112, 113, 114) subordinadas e são suplementados com um componente de nome topológico e/ou hierárquico associado com o roteador respectivo e são distribuídas dentro da sub-rede subordinada respectiva. os terminais de comunicação geram de forma independente seu nome de dispositivo a partir dos componentes de nome topológico e/ou hierárquico e um componente de nome singular dentro de sua sub-rede respectiva.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA FORNECIMENTO DE UM SERVIÇO DE NOMEAÇÃO DENTRO DE UM SISTEMA DE COMUNICAÇÃO INDUSTRIAL E ROTEADOR". [0001] Sistemas de automação industrial são utilizados para monitorar, controlar e regular os processos técnicos, em particular no campo de produção, processo e automação de construção, e permitem a operação de dispositivos de controle, sensores, máquinas e instalações industriais, que deve ser realizada o mais autonomamente possível e independentemente de intervenções humanas. Por conta da importância sempre crescente de tecnologia de informação para sistemas de automação que compreendem inúmeras unidades de controle e computador em rede, os métodos para a realização confiável das funções que são distribuídas através de um sistema de automação e devem fornecer funções de monitoramento, controle e regulagem estão se tornando cada vez mais importantes. [0002] Interrupções em conexões de comunicação entre as unidades de computador de um sistema de automação industrial ou dispositivos de automação podem resultar repetição indesejável ou desnecessária da transmissão de uma solicitação de serviço. Isso causa a utilização adicional das conexões de comunicação do sistema de automação industrial, que pode resultar em distúrbios ou falhas de sistema adicionais. Adicionalmente, as mensagens que não foram transmitidas ou não foram completamente transmitidas podem impedir que o sistema de automação industrial mude para ou permaneça em um estado operacional seguro, por exemplo. Isso pode, por fim, resultar na falha de uma instalação de produção completa e uma parada cara para a produção. Um problema em particular nos sistemas de automação industrial resulta regularmente do tráfego de mensagem possuindo um número comparativamente grande de mensagens, mas mensagens relativamente curtas, como resultado do que os problemas acima são intensificados. [0003] WO 2007/144364 A1 descreve um método de formação de rede de uma instalação automatizada compreendendo pelo menos uma célula com uma sub-rede. A sub-rede é conectada a uma sub-rede adicional da instalação automatizada através de um roteador. Um grupo de multidifusão que se estende através de ambas as sub-redes é fornecido para fins de criação de rede da instalação automatizada. O grupo de multidifusão é utilizado para detectar um endereço de rede de comunicação de uma interface de rede de comunicação de um subconjunto. Nesse caso, o subconjunto do grupo de multidifusão foi previamente associado com o endereço de rede de comunicação e a interface de rede de comunicação foi previamente conectada à sub-rede. Um nome é alocado à interface de rede de comunicação do subconjunto utilizando o endereço de rede de comunicação. Um endereço de rede de comunicação adicional da interface de rede de comunicação do subconjunto, que possui pelo menos uma parte de uma representação numérica do nome, é determinado em uma etapa adicional. [0004] O pedido de patente europeu mais antigo com a referência de depósito de pedido 14166194.2 descreve um método de configuração de um dispositivo de comunicação dentro de um sistema de automação industrial, onde uma unidade de configuração do dispositivo de comunicação transmite um datagrama contendo uma solicitação de configuração para um servidor de configuração. O servidor de configuração aloca pelo menos um primeiro componente de nome de dispositivo topológico ao dispositivo de comunicação em resposta à solicitação de configuração, componente de nome de dispositivo esse que é associado com uma disposição espacial ou hierárquica do servidor de configuração. Cada unidade de distribuição de avanço adiciona um componente de nome de dispositivo topológico adicional associado com uma disposição espacial ou hierárquica da respectiva unidade de distribuição de avanço. A unidade de configuração do dispositivo de comunicação utiliza os componentes de nome de dispositivo topológi-co e um componente de nome singular dentro de sua sub-rede para gerar seu nome de dispositivo. [0005] US 2005 0041671 A1 descreve um sistema de comunicação possuindo pelo menos um primeiro e um segundo roteador, no qual o segundo roteador solicita pelo menos um prefixo de endereço IPv6 do primeiro roteador. Nesse caso, o primeiro roteador compreende uma unidade de armazenamento para prefixos de endereço IPv6, dos quais pelo menos um prefixo de endereço IPv6 é descrito em resposta à solicitação do segundo roteador. O segundo roteador compreende uma unidade para a geração de um prefixo de endereço IPv6 adicional com base no prefixo de endereço IPv6 descrito pelo primeiro roteador. O prefixo de endereço IPv6 adicional é utilizado por um dispositivo de comunicação conectado ao segundo roteador para gerar um endereço IPv6 e é descrito pelo segundo roteador para essa finalidade. [0006] US 8 194 661 B2 descreve um método para a configuração automática de um dispositivo de comunicação dentro de uma rede de comunicação segmentada, onde uma unidade de monitoramento verifica se um pacote de dados IPv6 recebido compreende um anúncio de roteador ou uma solicitação de roteador. No caso de uma solicitação de roteador, um endereço de remetente MAC do pacote de dados é removido do pacote de dados IPv6 pela unidade de monitoramento. Adicionalmente, a unidade de monitoramento insere um endereço MAC externo no pacote de dados IPv6 a fim de enviar o último como uma mensagem de multidifusão para um roteador. No caso de um anúncio de roteador, a unidade de monitoramento remove um endereço de roteador MAC do pacote de dados IPv6 e, em vez disso, insere um endereço MAC interno no pacote de dados IPv6 a fim de enviar o último como uma mensagem de unidifusão para o dispositivo de comunicação para ser configurado. [0007] A presente invenção é baseada no objetivo de fornecer um método de fornecimento de um serviço de nomeação dentro de um sistema de comunicação industrial, método esse que é fácil de implementar e possibilita se endereçar de forma eficiente e confiável os dispositivos de automação em rede utilizando nomes convenientemente gerenciáveis, e a especificação de um dispositivo de comunicação adequado. [0008] Esse objetivo é alcançado, de acordo com a invenção, por meio de um método possuindo as características mencionadas na reivindicação 1 e por meio de um roteador possuindo as características mencionadas na reivindicação 12. [0009] Desenvolvimentos vantajosos da presente invenção são mencionados nas reivindicações de patente independentes. [0010] De acordo com o método de acordo com a invenção, os prefixos IPv6 são distribuídos em sub-redes respectivamente subordinadas por roteadores por meio de mensagens contendo anúncios de roteador. Os anúncios de roteador compreendem um componente de nome topológico e/ou hierárquico do roteador respectivo, o componente de nome topológico e/ou hierárquico sendo associado com uma disposição espacial ou hierárquica do roteador respectivo. Os anúncios de roteador contendo informação de nome das sub-redes superiores são recebidos pelos roteadores associados com as sub-redes superiores e são suplementadas com um componente de nome topológico e/ou hierárquico associado com o roteador respectivo e são distribuídos dentro da sub-rede subordinada respectiva. Os terminais de comunicação, isso é, os dispositivos de comunicação sem funções de direcionamento, geram independentemente seu nome de dispositivo a partir dos componentes de nome topológicos e/ou hierárquicos e um componente de nome singular dentro de sua sub-rede respectiva. [0011] Para o método de acordo com a invenção, apenas um nome de domínio básico deve ser configurado como um ponto de partida para a configuração automática de um espaço de nome, por exemplo. Os níveis hierárquicos de nomeação subordinada são automaticamente completados começando a partir desse ponto de partida. Isso possibilita a iniciação fácil das máquinas de produção em série visto que, por conta da finalização automática mencionada acima, é necessário se selecionar apenas os nomes que são singulares no nível de máquina. A princípio, o método de acordo com a invenção não exige qualquer entidade de centralização ou coordenação, por exemplo, um controlador IO Profinet, para sua implementação. [0012] De acordo com um refinamento preferido do método de acordo com a invenção, os anúncios de roteador contendo informação de nome das sub-redes superiores são recebidos pelos roteadores associados com as sub-redes subordinadas por meio de uma unidade funcional respectiva para implementação de um serviço de nomeação distribuído (por exemplo, um daemon de hierarquia de nome). Os anúncios de roteador contendo informação de nome das sub-redes superiores são preferivelmente suplementados, por roteadores associados com sub-redes subordinadas, com um componente de nome to-pológico e/ou hierárquico associado com o roteador respectivo por meio dessa unidade funcional respectiva para implementação do serviço de nomeação distribuído. Uma unidade funcional para implementação de um serviço de nomeação distribuído é vantajosamente respectivamente integrada em cada roteador. Isso possibilita a implementação do método de acordo com a invenção de uma forma particularmente simples. [0013] De acordo com outro refinamento do método de acordo com a invenção, os anúncios de roteador suplementados com um componente de nome topológico e/ou hierárquico associado com o roteador respectivo são distribuídos dentro da sub-rede subordinada respectiva por meio de uma unidade funcional respectiva para distribuição de anúncios de roteador (por exemplo, um daemon de anúncio de roteador). Uma unidade funcional para distribuição de anúncios de roteador é vantajosamente respectivamente integrada em cada roteador, com o resultado de o método de acordo com a invenção poder ser utilizado de uma forma consistente. [0014] As mensagens contendo anúncios de roteador são preferivelmente transmitidas de acordo com o Protocolo de Mensagem de Controle de Internet Versão 6. De acordo com um refinamento particularmente preferido do método de acordo com a invenção, as mensagens contendo anúncios de roteador compreendem, cada uma, uma opção que é utilizada para transmitir os componentes de nome topológico e/ou hierárquico suplementados. Isso pode ser, por exemplo, uma opção de anúncio de roteador específico de fabricante, com o resultado de o método de acordo com a invenção poder ser integrado aos sistemas de comunicação existentes com um esforço relativamente pequeno. [0015] Os terminais de comunicação geram preferivelmente de forma independente seu nome de dispositivo a partir dos componentes de nome topológico e/ou hierárquico e um componente de nome singular dentro de sua sub-rede respectiva por meio de uma unidade funcional respectiva para implementação de um serviço de nomeação distribuído (por exemplo, um daemon de hierarquia de nome). De acordo com um refinamento particularmente vantajoso da presente invenção, uma unidade funcional para implementação de um serviço de nomeação distribuído é integrada de forma respectiva em cada terminal de comunicação. O método de acordo com a invenção pode, portanto, ser utilizado de uma forma consistente em todos os dispositivos de comunicação. [0016] De acordo com outro refinamento do método de acordo com a invenção, os componentes de nome topológicos e/ou hierárquicos podem ser disponibilizados para os roteadores pelos servidores DHCPv6 (Protocolo de Configuração de Hospedeiro Dinâmico) e podem então ser distribuídos pelos ditos roteadores. Por exemplo, a informação referente a um domínio básico ou referente a níveis hierárquicos ou topológicos subordinados pode ser fornecida por um ou mais servidores de configuração DHCPv6, para ser precisa individualmente ou em combinação. Isso possibilita a redução considerável do esforço administrativo e a eliminação de fontes de erro em potencial. [0017] O roteador de acordo com a invenção é adequado e destinado a realizar um método de acordo com as declarações anteriores. Especificamente, o roteador é configurado de tal forma que os prefixos IPv6 são distribuídos em sub-redes subordinadas respectivamente utilizando mensagens contendo anúncios de roteador. Os anúncios de roteador compreendem um componente de nome topológico e/ou hierárquico do roteador respectivo, o componente de nome topológico e/ou hierárquico sendo associado com uma disposição espacial ou hierárquica do roteador. Adicionalmente, o roteador é configurado de tal forma que os anúncios de roteador contendo informação de nome a partir de sub-redes superiores são recebidos e são suplementados com um componente de nome topológico e/ou hierárquico com o roteador e são distribuídos dentro da sub-rede subordinada respectiva. [0018] Uma unidade funcional para implementação de um serviço de nomeação distribuído é preferivelmente fornecida para fins de recebimento de anúncios de roteador contendo informação de nome das sub-redes superiores. Adicionalmente, essa unidade funcional pode ser adicionalmente fornecida para fins de suplementação de anúncios de roteador contendo informação de nome com o componente de nome topológico e/ou hierárquico associado com o roteador. Uma unidade funcional para distribuição dos anúncios de roteador é vantajosamente fornecida para fins de distribuição dos anúncios de roteador suplementados com componente de nome topológico e/ou hierárquico associado com o roteador. Isso fornece um conceito modular para integração da presente invenção aos sistemas de comunicação existentes. [0019] A presente invenção é explicada em maiores detalhes abaixo se utilizando uma modalidade ilustrativa com base nos desenhos, nos quais: [0020] A figura 1 mostra uma ilustração esquemática de um sistema de automação industrial possuindo uma pluralidade de roteadores IPv6, sub-redes e dispositivos de automação a serem configurados; [0021] A figura 2 mostra uma ilustração esquemática do intercâmbio de dados entre o roteador IPv6 e um dispositivo de automação a ser configurado. [0022] O sistema de automação industrial ilustrado esquematica-mente na figura 1 compreende um roteador 101 que é associado com um domínio básico, uma pluralidade de sub-redes 111-114 possuindo roteadores associados 102 ou dispositivos de automação 103 possuindo funções de roteamento, e uma pluralidade de dispositivos de automação modular 104 sem funções de roteamento. Os dispositivos de automação 104 são, por exemplo, controladores lógicos programá-veis de uma máquina complexa 105 e cada um compreende um modulo de comunicação possuindo uma unidade funcional 130 para implementação de um serviço de nomeação distribuído (daemon de hierarquia de nome) e um módulo de automação 140. Uma máquina complexa 105 também pode compreender dispositivos de automação 103 possuindo um módulo de direcionamento integrado 110 e uma unidade funcional 120 para distribuição de anúncios de roteador (daemon de anúncio de roteador) dentro de uma sub-rede 113, 114 dentro da maquina. [0023] Os módulos de automação 140 compreendem, cada um, pelo menos uma unidade central e uma unidade de entrada e saída. As unidades de entrada e saída são utilizadas para intercambiar variáveis de controle e medição entre o dispositivo de automação respectivo 103, 104 e uma máquina ou aparelho controlado pelo dispositivo de automação 103, 104. As unidades centrais dos módulos de automação 140 são fornecidas, em particular, para fins de determinação das variáveis de controle adequados a partir das variáveis de medição gravadas. Na presente modalidade ilustrativa, os componentes acima dos dispositivos de automação 103, 104 são conectados um ao outro através de um sistema de barramento de plano de fundo. [0024] Na presente modalidade ilustrativa, em adição a um módulo de direcionamento 110, todos os roteadores 101, 102 compreendem um daemon de anúncio de roteador 120 e um daemon de hierarquia de nome 130. Os daemons de anúncio de roteador 120 são utilizados pelos roteadores 101, 102 ou dispositivos de automação 103 possuindo funções de direcionamento para distribuir os prefixos IPv6 em sub-redes respectivamente subordinadas 111-114. Nesse caso, os prefixos IPv6 são partes de mensagens contendo anúncios de roteador que são transmitidos de acordo com o Protocolo de Mensagem de Controle de Internet Versão 6. Os anúncios de roteador compreendem um componente de nome topológico e/ou hierárquico do roteador respectivo, o componente de nome topológico e/ou hierárquico sendo associado com uma disposição espacial ou hierárquica do roteador respectivo. [0025] De acordo com a figura 2, o roteador 101 que é associado com o domínio básico adiciona o componente de nome "si- te3.company.com" a suas mensagens 200 contendo anúncios de roteador utilizando uma opção específica de fabricante RA_DOM_OPT na presente modalidade ilustrativa. Cada roteador subordinado 102 ou cada dispositivo de automação 103 possuindo funções de direcionamento adiciona um componente de nome topológico e/ou hierárquico adicional que é associado com uma disposição espacial ou hierárquica do roteador respectivo 102 ou dispositivo de automação 103. Detalhes espaciais ou hierárquicos correspondentes, "cell2" e "rob8" na presente modalidade ilustrativa, são opcionalmente adicionados nesse caso a uma opção já existente RA_DOM_OPT ou são anexados como opções adicionais RA_DOM_OPT. [0026] Os anúncios de roteador contendo informação de nome das sub-redes subordinadas são recebidos pelos roteadores 102 ou dispositivos de automação 103 associados com as sub-redes subordinadas por meio do daemon de hierarquia de nome respectivo 130 e são suplementados com um componente de nome topológico e/ou hierárquico associado com o roteador respectivo 102 ou dispositivo de automação 103. Os anúncios de roteador são distribuídos dentro da sub-rede subordinada respectiva por meio do daemon de anúncio de roteador respectivo 120. [0027] Os dispositivos de automação 103, 104, geram, independentemente, cada um, seu nome de dispositivo a partir dos componentes de nome topológico e/ou hierárquico e um componente de nome singular dentro de sua sub-rede respectiva por meio de seu daemon de hierarquia de nome 130. Para essa finalidade, os dispositivos de automação 103, 104, avaliam a operação específica de fabricante RA_DOM_OPT dos anúncios de roteador. [0028] Os roteadores 101, 102 ou os dispositivos de automação 103 possuindo funções de direcionamento são configurados para realizar o método descrito acima, em particular de tal forma que os prefi- xos IPv6 sejam distribuídos em sub-redes respectivamente subordinadas por meio de mensagens contendo anúncios de roteador, e de tal forma que os anúncios de roteador contendo informação de nome das sub-redes superiores sejam recebidos e sejam suplementados com um componente de nome topológico e/ou hierárquico associado com o roteador e sejam distribuídos dentro da sub-rede subordinada respectiva.

Claims

1. Método de fornecimento de um serviço de nomeação dentro de um sistema de comunicação industrial, caracterizado pelo fato de que: os prefixos IPv6 são distribuídos em sub-redes respectivamente subordinadas (111, 112, 113, 114) por roteadores (101, 102, 103) por meio de mensagens contendo os anúncios de roteador, os anúncios de roteador compreendendo um componente de nome topo-lógico e/ou hierárquico do roteador respectivo, e o componente de nome topológico e/ou hierárquico sendo associado com uma disposição espacial ou hierárquica do roteador respectivo; os anúncios de roteador contêm informação de nome a partir das sub-redes superiores serem recebidos pelos roteadores associados (102, 103) com as sub-redes subordinadas e são suplementados com um componente de nome topológico e/ou hierárquico associado com o roteador respectivo (102, 103) e são distribuídos dentro da sub-rede subordinada respectiva; os terminais de comunicação gerarem independentemente seu nome de dispositivo a partir dos componentes de nome topológico e/ou hierárquico e um componente de nome singular dentro de sua sub-rede respectiva.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os anúncios de roteador contêm informação de nome a partir das sub-redes superiores serem recebidos pelos roteadores associados com as sub-redes subordinadas por meio de uma unidade funcional (120) respectiva para implementação de um serviço de nomeação distribuído.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os anúncios de roteador contêm informação de nome das sub-redes superiores serem suplementados, por roteadores asso- ciados com as sub-redes (113, 114) subordinadas, com um componente de nome topológico e/ou hierárquico associado com o roteador respectivo por meio de unidade funcional (130) respectiva para implementação do serviço de nomeação distribuído.

4. Método, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que uma unidade funcional (130) para implementação de um serviço de nomeação distribuído é respectivamente integrada a cada roteador.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que os anúncios de roteador suplementados com um componente de nome topológico e/ou hierárquico associado com o roteador respectivo são distribuídos dentro da sub-rede (113, 114) subordinada respectiva por meio de uma unidade funcional (120) respectiva para distribuição dos anúncios de roteador.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que uma unidade funcional (120) para distribuição de anúncios de roteador é respectivamente integrada em cada roteador (113, 114).

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que as mensagens contêm anúncios de roteador são transmitidas de acordo com o Protocolo de Mensagem de Controle de Internet Versão 6.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as mensagens contêm anúncios de roteador compreendem, cada uma, uma opção que é utilizada para transmitir os componentes de nome topológicos e/ou hierárquicos suplementados.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que os terminais de comunicação geram independentemente seu nome de dispositivo a partir dos componentes de nome topológicos e/ou hierárquicos e um componente de nome singular dentro de sua sub-rede (111, 112, 113, 114) respectiva por meio de uma unidade funcional (130) respectiva para implementação do serviço de nomeação distribuído.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que uma unidade funcional (130) para implementação de um serviço de nomeação distribuído é respectivamente integrada em cada terminal de comunicação.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que pelo menos um componente de nome topológico e/ou hierárquico é disponibilizado para pelo menos um roteador (101, 102, 103) por pelo menos um servidor DHCPv6 e ser distribuídos pelo dito roteador (101, 102, 103).

12. Roteador para realização de um método, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que: o roteador (101, 102, 103) é configurado de tal forma que os prefixos IPv6 são distribuídos em sub-redes (111, 112, 113, 114) subordinadas respectivamente utilizando mensagens contendo anúncios de roteador, os anúncios de roteador compreendendo um componente de nome topológico e/ou hierárquico do roteador (101, 102, 103) respectivo, e o componente de nome topológico e/ou hierárquico sendo associado com uma disposição espacial ou hierárquica do roteador (101, 102, 103); o roteador (101, 102, 103) é configurado de tal forma que os anúncios de roteador contendo informação de nome das sub-redes superiores sejam recebidos e suplementados com um componente de nome topológico e/ou hierárquico associado com o roteador (101, 102, 103) e são distribuídos dentro da sub-rede (111, 112, 113, 114) subordinada respectiva.

13. Roteador, de acordo com a reivindicação 12, caracteri- zado pelo fato de que uma unidade funcional (130) para implementação de um serviço de nomeação distribuído é fornecida para fins de recebimento dos anúncios de roteador contendo informação de nome a partir das sub-redes superiores.

14. Roteador, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a unidade funcional (130) para implementação do serviço de nomeação distribuído é adicionalmente fornecida para fins de suplementação dos anúncios de roteador contendo informação de nome com o componente de nome topológico e/ou hierárquico associado com o roteador (101, 102, 103).

15. Roteador, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que uma unidade funcional (120) para distribuição de anúncios de roteador é fornecida para fins de distribuição dos anúncios de roteador suplementados com o componente de nome topológico e/ou hierárquico associado com o roteador (101, 102, 103).