【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種用于在工業自動化系統內傳輸數據的方法、一種用于執行這種方法的系統以及一種用于接收包括控制數據、測量數據或狀態數據的有效載荷數據的自動化設備。
技術介紹
1、工業自動化系統特別是在制造自動化、加工自動化和建筑自動化的領域中用于監視、控制和調節技術過程，并實現控制裝置、傳感器、機器和工業設施的應盡可能自主且獨立于人工干預的運行。由于信息技術對于包括大量聯網的控制單元或計算機單元的自動化系統的重要性不斷增加，用于可靠地提供監視功能、控制功能和調節功能的、在自動化系統之上分布的功能的方法變得越來越重要。在工業自動化系統中，特定問題有規律地由具有相對大量的、但相對短的消息的消息流量引起，由此，加劇了上述問題。
2、mqtt（mq?telemetry?transport?or?message?queue?telemetry?transport，?mq遙測傳輸或消息隊列遙測傳輸）是一種用于機器對機器通信（m2m）的消息協議，所述消息協議設置用于在發布方通信設備和訂閱方通信設備之間傳輸具有遙測數據的消息（參閱http://mqtt.org/）。在這種情況下，mqtt代理對于有關遙測數據的所有發布方和訂閱方的信息維護中央數據庫。通過發布方和訂閱方經由mqtt代理接收命令或收集數據。
3、opc統一架構（opc?ua）根據iec?62541定義m2m通信協議，并且實現：對例如機器參數、控制變量或測量值等進行語義描述，使得能自動評估這種機器數據。特別地，opc?ua包括面向對象的命名空間概念，其包括用于描述對
4、de?10?138?363?a1公開一種用于確保互聯網應用的服務質量的方法，其中，使用ip接入網絡和終端系統的在互聯網應用的啟動時間點存在的資源來自動適配和優化互聯網應用。互聯網應用捕獲對ip接入網絡的qos（quality?of?service，服務質量）通信要求，并將它們存儲為應用配置文件。在激活互聯網應用時，將ip接入網絡的當前存在的網絡資源與保存的應用配置文件進行比較，并求出控制數據。根據所求出的控制數據，針對所涉及的互聯網應用優化網絡資源的提供。優化在這種情況下是指適配過的時間序列和在成本角度（傳輸成本）下最有利的系列的求出。
5、從ep?3?576?376?a1中已知：工業自動化系統內的至少第一自動化設備使包括控制數據、測量數據和/或狀態數據的有效載荷數據能用，以由多個第二自動化設備檢索或接收。第一自動化設備周期性地發送第一信息以向工業自動化系統內的預設的第一多播地址公布可用的有效載荷數據。第一信息在每種情況下包括關于第一自動化設備的詳情、第二多播地址和對有效載荷數據尋址的第二信息，經由第二多播地址使關于可用的有效載荷數據的詳情可用，第一自動化設備使用其使有效負載數據可用。第二自動化設備接收發送給第二多播地址的、關于可用的有效載荷數據的詳情。另外，第二自動化設備接收根據讀出的第二信息選擇的有效載荷數據。
6、補充于廣泛使用的m2m通信協議opc?ua客戶端/服務器，opc?ua?pubsub（opc?ua，第14部分）實現發布方-訂閱方模型，發布方-訂閱方模型用于在服務提供商（發布方）和任意數量的服務用戶（訂閱方）之間交換數據。在這種情況下，發布方完全獨立地并且尤其在沒有先前的訂閱方側的請求的情況下使其數據可用。訂閱方僅從那些發布方接收數據，針對其例如在安裝調試的范圍內配置其。特別地，來自發布方的消息包含一系列的數據字段，訂閱方能根據數據字段過濾出與其相關的消息。這些數據字段通常被分配到至iso/osi（國際標準組織/開放式系統互聯）第5層或更高層。然而，常見的網絡適配器只能根據mac地址（媒體訪問控制地址）或ip地址以及必要時udp（用戶數據報協議）端口過濾來自發布方的消息。只有借助特殊的、更全面的可編程的網絡適配器才能在訂閱方側有效地預先過濾定向例如給共同的訂閱方廣播地址的發布方消息，以避免對訂閱方系統造成不必要的負擔。然而，這種網絡適配器是負載和昂貴的。
技術實現思路
1、本專利技術所基于的目的是：提出一種用于在工業自動化系統內傳輸數據的方法，方法在網絡適配器使用在服務用戶側時實現有效地處理多個由服務提供商提供的有效載荷數據，網絡適配器不支持在較高的協議層上過濾消息或過濾數據字段，以及提供一種適合于執行該方法的設備。
2、根據本專利技術，該目的通過本專利技術提出的特征的自動化設備來實現。本專利技術的有利的改進形式在本專利技術中說明。
3、按照根據本專利技術的用于在工業自動化系統內傳輸數據的方法，在工業自動化系統內的至少一個第一自動化設備使包括控制數據、測量數據和/或狀態數據的有效載荷數據能用以由在第二自動化設備中運行的控制應用來接收。第一自動化設備將包括有效載荷數據或有效載荷數據選擇的數據報發送給一個或多個多播組。第二自動化設備至少在多播組中選擇性地將自己注冊為訂閱方。優選地，第一自動化設備根據opc?ua?pubsub使有效載荷數據對第二自動化設備可用。在這種情況下，第一自動化設備充當發布方，而第二自動化設備充當訂閱方。
4、第二自動化設備各自具有至少一個網絡適配器，網絡適配器經由套接字將與多播組相關聯的根據本專利技術的接收到的數據報轉發給相應的第二自動化設備的過濾單元，套接字輩分配至相應的第二自動化設備的操作系統的網絡協議棧功能單元。第二自動化設備的網絡適配器各自包括特別是phy（端口物理層）部件和mac部件。套接字優選地是快速數據路徑套接字（xdp（快速數據路徑）套接字）。
5、另外，通過控制應用有利地經由過濾單元的應用程序編程接口來請求提供套接字。相應地，能經由這個應用程序編程接口將套接字提供給控制應用。以該方式能快速且安全地請求套接字并提供給進行請求的進程。
6、根據本專利技術，根據通過控制應用相應地預設的轉發標準，過濾單元丟棄轉發的數據報或者轉發數據報給相應的控制應用。在這種情況下，數據報在不通過相應的第二自動化設備的操作系統進行任何處理的情況下借助于套接字倍直接轉發至控制應用或者被直接丟棄。
7、特別地，本專利技術使其可行，即，使用在硬件級別僅具有有限過濾資源的廣泛可用且便宜的網卡。該情況通過靠近網絡適配器的訂閱方側的過濾單元來實現，并且過濾單元經由套接字與網絡適配器連接。因此，這種對接收到的數據報的預過濾不導致主機操作系統中的網絡堆棧上的訂閱方側負載。
8、根據本專利技術的一個有利的實施例，第一自動化設備周期性地將用于通告能用的有效載荷數據的第一信息發送給工業自動化系統內的預設的第一多播地址。在這種情況下，第一信息包括關于第一自動化設備和至少一個第二多播地址的詳情，經由第二多播地址使所選擇的有效載荷數據能用。因此，第二自動化設備能根據相應的選擇的詳情過濾第一信息并且從所選擇的第一信息讀出相應的第二本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于在工業自動化系統內傳輸數據的方法，其中，
2.根據權利要求1所述的方法，
3.根據權利要求2所述的方法，
4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，
5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，
6.根據權利要求1至5中任一項所述的方法，
7.根據權利要求1至6中任一項所述的方法，
8.根據權利要求7所述的方法，
9.根據權利要求1至8中任一項所述的方法，
10.根據權利要求9所述的方法，
11.根據權利要求9和10中任一項所述的方法，
12.一種用于執行根據權利要求1至11中任一項所述的方法的系統，所述系統具有：
13.一種用于根據權利要求12所述的系統的自動化設備，
【技術特征摘要】
1.一種用于在工業自動化系統內傳輸數據的方法，其中，
2.根據權利要求1所述的方法，
3.根據權利要求2所述的方法，
4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，
5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，
6.根據權利要求1至5中任一項所述的方法，
7.根據權利要求1至6中任一項所述的方法，<...
【專利技術屬性】
技術研發人員：哈拉爾德·阿爾布雷希特，斯特凡·赫默，托馬斯·菲舍，
申請(專利權)人：西門子股份公司，
類型：發明
國別省市：
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