ES2213995T3 - Sistema de automatismo redundante. - Google Patents
Sistema de automatismo redundante.Info
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Abstract
Sistema de automatismo redundante que comprende un conjunto de robots con redundancia (AR) constituido por un par de robots (AP-A, AP-B) cada uno equipado con dos interruptores de comunicación (CC1-A, CC2-A y CC1- B, CC2-B), el primer interruptor (CC1-A) del primer robot viene conectado al primer interruptor (CC1-B) del segundo robot por medio de una primera red Ethernet (BE1), el segundo interruptor (CC2-A) del primer robot viene conectado al segundo interruptor (CC2-B) del segundo robot por una segunda red Ethernet (BE2) que los une a por lo menos un equipo remoto (S), caracterizado por el hecho de que cada uno de los robots (AP-A, AP-B) tiene una dirección hardware (MAC1, MAC2) y una dirección IP (IPn, IPs), el conjunto de robots con redundancia es accesible desde el exterior por una sola dirección IP (IPn) asignada a un primer robot llamado «normal» (AP-A) y de que un mecanismo de conmutación asigna la dirección (IPn), vinculada al funcionamiento normal, al segundo robot (IP-B), la dirección IP (IPs) del funcionamiento de emergencia se asigna al primer robot.
Description
Sistema de automatismo redundante.
La presente invención se refiere a un sistema de
automatismo redundante que comprende un conjunto de robots con
redundancia constituido por un par de robots cada uno equipado con
dos interruptores de comunicación, el primer interruptor del primer
robot viene conectado al primer interruptor del segundo robot por
medio de una primera red Ethernet, el segundo interruptor del primer
robot viene conectado al segundo interruptor del segundo robot por
una segunda red Ethernet que los une a por lo menos un equipo
remoto.
Para garantizar la disponibilidad de
funcionamiento de ciertos procesos, es preciso utilizar un sistema
de automatismo redundante constituido por dos robots
convencionales. Refiriéndose a la figura 1, cada robot programable
AP-A o AP-B comprende dos
interruptores de comunicación CC1-A o
CC1-B y
CC2-A o CC2-B. Los dos interruptores CC1-A y CC1-B vienen unidos uno a otro por una red BE1 de tipo ETHERNET de manera a garantizar la coherencia de los procesamientos respectivos. Los dos otros interruptores CC2-A y CC2-B están conectados a otra red BE2 de tipo ETHERNET y permiten la comunicación del sistema de automatismo redundante con equipos terceros. Cada uno de estos robots AP-A y AP-B recibe las señales procedentes de sensores C en las vías de entrada de interruptores CA-A y CA-B o mandan señales de mando a los órganos de mando de la instalación automatizada.
CC2-A o CC2-B. Los dos interruptores CC1-A y CC1-B vienen unidos uno a otro por una red BE1 de tipo ETHERNET de manera a garantizar la coherencia de los procesamientos respectivos. Los dos otros interruptores CC2-A y CC2-B están conectados a otra red BE2 de tipo ETHERNET y permiten la comunicación del sistema de automatismo redundante con equipos terceros. Cada uno de estos robots AP-A y AP-B recibe las señales procedentes de sensores C en las vías de entrada de interruptores CA-A y CA-B o mandan señales de mando a los órganos de mando de la instalación automatizada.
La presente invención tiene por objeto
suministrar un sistema de automatización redundante que funcione
bajo el protocolo TCP/IP. El acceso al sistema redundante se
efectúa a través de una dirección IP única, el sistema siendo visto
como un robot singular. No hay modificación específica de las
aplicaciones que se ejecutan en los equipos terceros. La conmutación
entre robots en el seno del sistema redundante, cuando ésta se
produce a consecuencia de un problema de funcionamiento, se efectúa
muy rápidamente y la ausencia de comunicación con los equipos
terceros resulta reducida pues al mínimo, incluso resulta
imperceptible.
El sistema de automatismo según la invención se
caracteriza por el hecho de que cada uno de los robots tiene una
dirección hardware y una dirección IP, el conjunto de robots con
redundancia es accesible desde el exterior por una sola dirección
IP asignada a un primer robot llamado "normal", y que un
mecanismo de conmutación asigna la dirección, vinculada al
funcionamiento normal, al segundo robot, la dirección IP del
funcionamiento de emergencia se asigna al primer robot.
Según una característica, cada equipo remoto que
dialoga con el conjunto de robots comprende en una memoria cache y
para cada uno de los robots un par formado por la dirección IP y la
dirección hardware.
Según una característica, durante la conmutación,
se produce el cierre de las conexiones en curso con el par de
direcciones y la reapertura de las conexiones con el nuevo par de
direcciones.
Según otra característica, cada par emite
periódicamente una solicitud "ARP gratuito" en la red que
permite a cualquier equipo remoto conectado a la red tomar en
cuenta cualquier cambio en el par de dirección IP/dirección
hardware debido a una conmutación del sistema.
Ahora, se va a describir la invención con más
detalle refiriéndose a un modo de realización dado a título de
ejemplo e ilustrado con los dibujos anexos en los que:
la figura 1 es un esquema de automatismo
programable de seguridad según la invención;
la figura 2 es un esquema del mecanismo de
comunicación entre los equipos terceros y los robots del sistema
redundante;
la figura 3 es un esquema del mecanismo de
conmutación entre los robots del sistema redundante.
El conjunto de robots con redundancia
referenciado AR en su conjunto está constituido por dos robots
AP-A y AP-B estrictamente idénticos.
Cada robot programable AP-A o AP-B
posee dos interruptores de comunicación CC1-A o
CC1-B y CC2-A o
CC2-B. Los 2 interruptores CC2-A y
CC2-B vienen conectados al bus BE2 de tipo Ethernet
de manera a permitir la comunicación bajo protocolo TCP/IP con un
aparato remoto S también conectado a la red Ethernet. Este aparato
remoto S puede ser un supervisor u otro interruptor de
comunicación. El número de aparatos remotos que están acoplados a
los interruptores CC2-A y CC2-B no
está limitado.
Las señales de entrada se mandan a los
interruptores analógicos CA-A o CA-B
respectivamente, en los que sufren un muestreo físico que tiene por
objetivo digitalizarlas y un muestreo automatizado que corresponde
al ritmo de procesamiento de la aplicación cliente.
Cualquier equipo conectado a la red Ethernet
TCP/IP BE2 tal como un interruptor de comunicación
CC2-A o CC2-B o un equipo tercero
tal como S, posee una dirección llamada dirección "MAC" que es
única y sirve para identificar física o materialmente este equipo
en la red. La capa física del protocolo de comunicación la explota.
Otra dirección llamada dirección IP se atribuye independientemente
de la dirección hardware "MAC" e identifica de forma única la
aplicación que se ejecuta en el equipo en el sentido físico del
término. se Las capas TCP/IP del protocolo de comunicación explotan
esta dirección IP. Las aplicaciones que dialogan entre sí utilizan
únicamente las direcciones IP y el software red ha de convertir
cualquier dirección IP en una dirección física o hardware
"MAC".
Cada uno de estos interruptores implementa una
pila de protocolos TCP/IP suministrada por el sistema operativo de
tiempo real de este interruptor.
Para cada equipo, se tiene que realizar un enlace
entre la dirección IP y la dirección "MAC" y es un protocolo
llamado ARP ("Address Resolution Protocol") que se encarga de
esto. Este protocolo actualiza una tabla de correspondencia entre
la dirección IP y la dirección "MAC". Un equipo utiliza el
protocolo ARP para determinar la dirección física difundiendo una
solicitud de reconocimiento ARP que contiene la dirección IP que ha
de traducirse. El equipo que posee la dirección IP concernida
contesta mandando su dirección física. Este protocolo se almacena
en una memoria cache del equipo.
Si un equipo no conoce la dirección "MAC"
del equipo remoto con la que quiere dialogar, manda previamente a
través de la red una solicitud de reconocimiento ARP de la
susodicha dirección "MAC". Esta solicitud permite actualizar
el protocolo ARP del equipo y hacer el enlace entre la dirección IP
y la dirección "MAC". Al estar difundida en la red esta
solicitud de reconocimiento de las direcciones "MAC", también
se actualiza el cache ARP de cualquier equipo conectado a la
red.
Por otra parte, cualquier aplicación que se
ejecute en un equipo determinado tiene la posibilidad de informar a
todos los equipos conectados a la red sobre el valor de su par de
direcciones (@MAC/@IP). Esta información se realiza por difusión en
la red de una trama "ARP gratuito". Esta difusión permite la
actualización automática de los caches ARP de todos los equipos
conectados.
Cada uno de los robots AP-A o
AP-B puede adoptar un estado de funcionamiento
llamado "normal" o un estado llamado de "emergencia". En
el estado "normal", el robot AP-A por ejemplo
controla el proceso y comunica con los equipos remotos. En tal
caso, el "otro" robot AP-B está en estado de
"emergencia" y listo, en caso de problema, para tomar el
testigo del robot "normal" asociado AP-A. Los
dos robots AP-A y AP-B no se
encuentran nunca simultáneamente en el mismo estado de
funcionamiento. Un mecanismo de elección permite determinar el
robot que tiene la función "normal", el segundo robot asociado
al seno del sistema adopta entonces el estado "emergencia".
Este paso al estado "normal"; de un robot al otro se llama una
"conmutación" del sistema redundante.
El conjunto de robots redundantes es visto por
cualquier equipo exterior como un robot único y por consiguiente es
conocido y accesible por las aplicaciones que se ejecutan en los
equipos remotos, utilizando una dirección IP única anotada
@IPn.
Si nos referimos a la figura 2, el robot
AP-A que está en estado "normal" tiene una
dirección hardware @MAC1 y una dirección IP apuntada @IPn. El robot
AP-B que está en estado "emergencia" tiene una
dirección hardware @MAC2 y una dirección IP apuntada @IPs.
Durante una conexión TCP/IP establecida entre un
equipo remoto S y el robot redundante AR, el cache ARP del equipo
remoto S contiene el par dirección @IPn y la dirección @MAC1.
A consecuencia de una conmutación, el par
CC2-B del robot AP-B cuya dirección
hardware es @MAC2 adopta entonces la dirección IP @IPn al acceder al
estado "Normal". El interruptor CC2-A del
robot API-A cuya dirección hardware es @MAC1 adopta
entonces la dirección IP apuntada @IPs en la medida en que la
avería lo permita.
A consecuencia de esta conmutación, el robot
"Normal" es el robot AP-B cuya dirección
hardware es @MAC2 y la dirección IP es @IPn. El robot de
"Emergencia" es el robot AP-A cuya dirección
hardware es @MAC2 y la dirección IP es @IPs. El equipo remoto S que
comunica con el sistema de robot redundante dialoga con el nuevo
par @IPn/@MAC2.
Durante la conmutación, hay un cierre de las
conexiones en curso con el par @IPn/@MAC1 y reapertura de las
conexiones con el nuevo par @IPn/@MAC2. estas dos operaciones se
realizan rápidamente y sin ninguna modificación de la aplicación
que se ejecuta en el equipo remoto.
El funcionamiento del sistema va a ser explicado
ahora refiriéndose a las figuras 2 y 3:
En el estado inicial (figura 2), el robot
"normal" es AP-A que tiene las direcciones
@IPn/@MAC1 y el robot de "emergencia" AP-B
tiene las direcciones @IPs/@MAC2.
Tras la conmutación, en el estado final, el robot
"normal" es AP-B que tiene las direcciones
@IPn/@MAC2, el robot de "emergencia" es AP-A
con las direcciones @IPs/@MAC1. El par @IPn/@MAC1 ha sido
sustituido instantáneamente pues por el par @IPn/@MAC2 en el cache
ARP del equipo remoto S.
El envío de la solicitud "ARP gratuito" por
el robot AP-B que ha vuelto "normal" le
permite informar a todos los equipos conectados a la red sobre el
nuevo par de direcciones @IPn/@MAC2.
Al ocurrir una nueva solicitud de conexión de una
aplicación remota ya conectada, se produce una destrucción de la
conexión anterior.
La periodicidad de la emisión de la solicitud ARP
permite librarse de todos los casos de conmutación combinados con
un problema de comunicación en la red (ejemplo: rotura de
cable).
Claims (4)
1. Sistema de automatismo redundante que
comprende un conjunto de robots con redundancia (AR) constituido
por un par de robots (AP-A, AP-B)
cada uno equipado con dos interruptores de comunicación
(CC1-A, CC2-A y
CC1-B, CC2-B), el primer interruptor
(CC1-A) del primer robot viene conectado al primer
interruptor (CC1-B) del segundo robot por medio de
una primera red Ethernet (BE1), el segundo interruptor
(CC2-A) del primer robot viene conectado al segundo
interruptor (CC2-B) del segundo robot por una
segunda red Ethernet (BE2) que los une a por lo menos un equipo
remoto (S), caracterizado por el hecho de que cada uno de
los robots (AP-A, AP-B) tiene una
dirección hardware (MAC1, MAC2) y una dirección IP (IPn, IPs), el
conjunto de robots con redundancia es accesible desde el exterior
por una sola dirección IP (IPn) asignada a un primer robot llamado
"normal" (AP-A) y de que un mecanismo de
conmutación asigna la dirección (IPn), vinculada al funcionamiento
normal, al segundo robot (IP-B), la dirección IP
(IPs) del funcionamiento de emergencia se asigna al primer
robot.
2. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que cada equipo remoto (S) que
dialoga con el conjunto de robots (AP) comprende en una memoria
cache (ARP) y para cada uno de los robots (AP-A,
AP-B) un par formado por la dirección IP (@IPn) y
la dirección hardware (@MAC1).
3. Sistema según una cualquiera de las anteriores
reivindicaciones, caracterizado por el hecho de que durante
la conmutación, se produce el cierre de las conexiones en curso con
el par de direcciones (@IPn/@MAC1) y la reapertura de las
conexiones con el nuevo par de direcciones (@IPn/@MAC2).
4. Sistema según una cualquiera de las anteriores
reivindicaciones, caracterizado por el hecho de que cada
interruptor (CC2-A y CC2-B) emite
periódicamente una solicitud "ARP gratuito" en la red que
permite a cualquier equipo remoto (S) conectado a la red tomar en
cuenta cualquier cambio en el par de dirección IP/dirección
hardware debido a una conmutación del sistema.
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