專利名稱：工業(yè)實(shí)時(shí)控制以太網(wǎng)冗余容錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)自動(dòng)化實(shí)時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及工業(yè)自動(dòng)化 實(shí)時(shí)控制以太網(wǎng)的冗余容錯(cuò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)快速切換技術(shù)。
背景技術(shù)：
利用工業(yè)自動(dòng)化實(shí)時(shí)控制以太網(wǎng)，可以在集中控制中心與分布在工業(yè)現(xiàn)
場(chǎng)各點(diǎn)的設(shè)備之間提供以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸及交換，采用TCP/IP通信協(xié)議實(shí)現(xiàn) 工業(yè)自動(dòng)化實(shí)時(shí)控制。近幾年，隨著以太網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化實(shí)時(shí)控制中得 到廣泛應(yīng)用的同時(shí)，增強(qiáng)以太網(wǎng)本身的高可靠性，縮短網(wǎng)絡(luò)的故障切換時(shí)間， 對(duì)工業(yè)自動(dòng)化實(shí)時(shí)控制有著重要的意義，對(duì)工業(yè)自動(dòng)化實(shí)時(shí)控制所涉及的各 個(gè)行業(yè)，都是一個(gè)根本的需求。
傳統(tǒng)的工業(yè)實(shí)時(shí)控制以太網(wǎng)冗余容錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)如圖1所示，包括1#控 制域、2#控制域和一個(gè)公共域。以發(fā)電廠的控制系統(tǒng)為例，1#控制域可以包 括第1套發(fā)電系統(tǒng)中3大主機(jī)(鍋爐、蒸汽機(jī)、發(fā)電機(jī))的控制系統(tǒng)，2# 控制域可以包括第2套發(fā)電系統(tǒng)中3大主機(jī)的控制系統(tǒng)，公共域則包括同時(shí) 為這兩套發(fā)電系統(tǒng)服務(wù)的一些輔助系統(tǒng)，如與煤、水、灰、氣等相關(guān)的控制 系統(tǒng)。1#和2#控制域之間需要隔離，公共域需要同時(shí)與1#、 2#控制域進(jìn)行 通信。
從圖1可以看出，1#控制域的結(jié)構(gòu)與2#相同，均采用雙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，每 個(gè)環(huán)是獨(dú)立的，兩環(huán)一主一備，環(huán)網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)由交換機(jī)(這里是以發(fā)電廠為 例，在其它應(yīng)用場(chǎng)合可以不是交換機(jī)，可以統(tǒng)稱為節(jié)點(diǎn)設(shè)備)構(gòu)成，交換機(jī) 進(jìn)一步與工業(yè)實(shí)時(shí)分散控制處理單元(DPU) 100、人機(jī)接口站(MMI) 102 等設(shè)備連接在一起，形成一個(gè)冗余的工業(yè)實(shí)時(shí)控制網(wǎng)。而/>共域也包括一主 一備兩組交換機(jī)(可以有一臺(tái)或多臺(tái)交換機(jī))，公用域主備交換機(jī)各通過一 個(gè)專用網(wǎng)橋分別連接到1#和2斜空制域的主備環(huán)上的一臺(tái)交換機(jī)(以下稱為核心交換機(jī))。專用網(wǎng)橋控制1#和2#控制域與公用域之間的信息傳遞，起 到隔離兩個(gè)控制域信息的作用。即，該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中公共域和2個(gè)控制域的主 用交換才幾和備用交換才幾構(gòu)成兩個(gè)大的主、備系統(tǒng)。
但是，這兩個(gè)主、備系統(tǒng)是獨(dú)立的，相互之間沒有連接。雖然在環(huán)網(wǎng)中 可以實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)故障隔離，但這無法滿足工業(yè)自動(dòng)化高可靠性的冗余容錯(cuò)的要 求。例如，當(dāng)1#控制域主用的核心交換機(jī)(或其鏈路)出現(xiàn)故障時(shí)，則整 個(gè)主用系統(tǒng)不能再被使用，必須切換到備用系統(tǒng)，如果此時(shí)1#控制域備用
點(diǎn)，此時(shí)雖然公共域的主用交換機(jī)可以工作，但卻不能建立有效通路，無法 實(shí)現(xiàn)故障恢復(fù)。
普通的以太網(wǎng)冗余切換技術(shù)是依賴于RSTP或MSTP協(xié)議，采用重建以 太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。釆用RSTP協(xié)議在有三臺(tái)交換機(jī)的情況下，切 換時(shí)間大約需要50ms，隨著交換機(jī)的增多，切換時(shí)間會(huì)迅速增長(zhǎng)為1 3秒。 工業(yè)實(shí)時(shí)控制網(wǎng)中的交換機(jī)一般較多，假如出現(xiàn)故障點(diǎn)，要在這么長(zhǎng)的時(shí)間 內(nèi)完成切換，意味著網(wǎng)絡(luò)會(huì)出現(xiàn)大的中斷。這在工業(yè)級(jí)實(shí)時(shí)控制中是難以接 受的。工業(yè)級(jí)實(shí)時(shí)控制中，出現(xiàn)故障的網(wǎng)絡(luò)切換時(shí)間應(yīng)當(dāng)控制在100ms以內(nèi)。
再者，由于存在專用網(wǎng)橋這一單獨(dú)的設(shè)備，雖然可以實(shí)現(xiàn)隔離調(diào)配的功 能，但是增加了延遲和可能的故障點(diǎn)。如果專用網(wǎng)橋出現(xiàn)故障將導(dǎo)致控制系 統(tǒng)癱瘓，最終可能造成嚴(yán)重的工業(yè)事故。
因此，如何進(jìn)一步增強(qiáng)工業(yè)實(shí)時(shí)控制以太網(wǎng)冗余容4普網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的高可靠 性、縮短網(wǎng)絡(luò)的故障切換時(shí)間、提高隔離調(diào)度的效率和可靠性是急待解決的 問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種工業(yè)實(shí)時(shí)控制以太網(wǎng)冗余容錯(cuò)網(wǎng) 絡(luò)系統(tǒng)及方法，能夠滿足工業(yè)應(yīng)用的快速切換要求，并提高系統(tǒng)的可靠性。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種工業(yè)實(shí)時(shí)控制以太網(wǎng)冗余容錯(cuò)網(wǎng) 絡(luò)系統(tǒng)，包括至少一個(gè)控制域，以及與各控制域連接的至少一公共域，所述
每一控制域均采用多點(diǎn)交叉的冗余環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，且在交叉點(diǎn)處的核心節(jié)點(diǎn)設(shè)備 均連接到公共域的主用節(jié)點(diǎn)設(shè)備和備用節(jié)點(diǎn)設(shè)備。
進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點(diǎn)所述多點(diǎn)交叉的冗余環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu) 包括兩個(gè)環(huán)，該兩個(gè)環(huán)具有兩個(gè)交叉節(jié)點(diǎn)。
進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點(diǎn)交叉點(diǎn)處的核心節(jié)點(diǎn)設(shè)備是直 接連接到公共域的主用節(jié)點(diǎn)設(shè)備和備用節(jié)點(diǎn)設(shè)備，通過訪問控制列表ACL 或者交叉虛擬局域網(wǎng)VLAN來實(shí)現(xiàn)控制域間的信息隔離。
進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點(diǎn)所述公共域的主用節(jié)點(diǎn)設(shè)備與 備用節(jié)點(diǎn)設(shè)備連接，與所述控制域設(shè)備一起構(gòu)成網(wǎng)狀拓樸結(jié)構(gòu)，并運(yùn)用快速 生成樹協(xié)議RSTP協(xié)議實(shí)現(xiàn)冗余切換。
進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點(diǎn)所述多點(diǎn)交叉的冗余環(huán)網(wǎng)采用 快速環(huán)網(wǎng)切換技術(shù)、雙環(huán)冗余技術(shù)、高性能冗余環(huán)網(wǎng)技術(shù)中的任何一種來實(shí) 現(xiàn)冗余切換。
進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點(diǎn)該系統(tǒng)包括兩個(gè)控制域和一個(gè) 公共域。
本發(fā)明還提供了 一種工業(yè)實(shí)時(shí)控制以太網(wǎng)冗余容錯(cuò)的方法，包括以下步
驟
(1) 構(gòu)建包括至少一控制域和一公共域的以太網(wǎng)絡(luò)，將所述控制域與 公共域連接，將所述控制域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)設(shè)備組成多點(diǎn)交叉的冗余環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，將 交叉點(diǎn)處的核心節(jié)點(diǎn)設(shè)備均連接到公共域的主用節(jié)點(diǎn)設(shè)備和備用節(jié)點(diǎn)設(shè)備；
(2) 所述控制域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)設(shè)備監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障后，采用 快速環(huán)網(wǎng)切換技術(shù)、雙環(huán)冗余技術(shù)、高性能冗余環(huán)網(wǎng)技術(shù)中的任何一種重新 建立通信通if各。
進(jìn)一步地，所述步驟(l)中，將所述控制域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)設(shè)備組成多點(diǎn)交 叉的冗余環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的方法是，將所述控制域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)設(shè)備組成兩個(gè)環(huán)，該兩 個(gè)環(huán)具有兩個(gè)交叉節(jié)點(diǎn)。
進(jìn)一步地，所述步驟(2)之后還包括步驟(3):所述交叉點(diǎn)處的核心節(jié)點(diǎn)設(shè)備通過訪問控制列表ACL或者交叉虛擬局域網(wǎng)VLAN隔離控制域間 的信息。
進(jìn)一步地，
所述步驟(1)中還包括，將所述公共域的主用節(jié)點(diǎn)設(shè)備與備用節(jié)點(diǎn)設(shè) 備連接，與所述控制域設(shè)備一起構(gòu)成網(wǎng)狀拓樸結(jié)構(gòu)；
相應(yīng)的，所述步驟(2)中還包括，所述公共域的設(shè)備監(jiān)測(cè)與所述控制 域節(jié)點(diǎn)設(shè)備間的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，采用生成樹協(xié)議RSTP協(xié)議重 新建立通信通路。
綜上所述，本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及方法基于快速切換的以太環(huán)網(wǎng)冗余切換 技術(shù)，搭建多點(diǎn)交叉冗余的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在多個(gè)網(wǎng)路鏈路和多個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備出現(xiàn) 故障的情況下，通過快速切換保證整個(gè)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的暢通，快速切換其切 換時(shí)間應(yīng)小于100ms,并提供高效可靠的隔離技術(shù)。相對(duì)于現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)， 具有以下明顯的優(yōu)勢(shì)
每個(gè)控制域交叉點(diǎn)上的兩臺(tái)核心交換機(jī)均可以為兩個(gè)環(huán)提供服務(wù)，因此 工作于主用模式的核心交換機(jī)發(fā)生單點(diǎn)故障后，將工作于備用模式的核心交 換機(jī)切換為主用模式即可完成切換，不必切換到備用環(huán)上，切換時(shí)間非常短。 即在現(xiàn)有技術(shù)環(huán)網(wǎng)冗余的基礎(chǔ)上又實(shí)現(xiàn)了需要對(duì)外通信的核心設(shè)備冗余。另 外，在需要從主用環(huán)和備用環(huán)之間的切換時(shí)，切換時(shí)間也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于現(xiàn)有技術(shù) 中所需的切換時(shí)間。
進(jìn)一步地，每個(gè)控制域中的每一核心交換機(jī)均連接到公共域的主用交換 機(jī)和備用交換機(jī)，在公共域的主用交換機(jī)故障后可以迅速切換到備用交換 機(jī)，不需要在控制域中進(jìn)行任何的切換，因此也大大提高了切換速度和工作 的可靠性。相當(dāng)于增加了公用域交換機(jī)的雙重冗余功能。此外，在這些設(shè)備 構(gòu)成的網(wǎng)狀拓樸中，由于公用域主備系統(tǒng)各只有一臺(tái)交換機(jī)，在公用域與控 制域的連接上也可以應(yīng)用RSTP協(xié)議，兼顧了對(duì)于快速和簡(jiǎn)單的要求。
并且，由于在控制域的核心交換機(jī)上采用ACL控制列表技術(shù)或者交叉 VLAN技術(shù)取代專用網(wǎng)橋，所以減少了設(shè)備種類和可能的故障點(diǎn)，降低了延遲。


圖1是傳統(tǒng)的工業(yè)實(shí)時(shí)控制以太環(huán)網(wǎng)拓樸示意圖。
圖2是本發(fā)明一種冗余快速切換網(wǎng)絡(luò)的拓樸示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明工業(yè)實(shí)時(shí)控制以太網(wǎng)冗余容錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)采用了新的拓樸結(jié)構(gòu)和冗余 環(huán)網(wǎng)技術(shù)。在控制域采用多點(diǎn)交叉的冗余環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)并應(yīng)用快速環(huán)網(wǎng)切換技 術(shù)，可以保證切換的時(shí)間足夠短，滿足工業(yè)自動(dòng)化實(shí)時(shí)控制的要求。同時(shí)， 每個(gè)控制域的兩臺(tái)核心交換機(jī)均與公共域的主、備交換機(jī)連接，可實(shí)現(xiàn)雙重 的冗余功能。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。
為了縮短網(wǎng)絡(luò)故障切換時(shí)間，多個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供商提供了各種革新性的 以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)——包括華為公司的快速環(huán)網(wǎng)切換技術(shù)(RRPP: Rapid Ring Protection Protocol)、研華公司的雙環(huán)冗余技術(shù)(Dual Ring及Couple Ring)、 東土電信公司的高性能冗余環(huán)網(wǎng)技術(shù)(DT-Ring+)等。這些技術(shù)專門應(yīng)用 于以太環(huán)網(wǎng)的鏈路層協(xié)議，采用多點(diǎn)交叉的冗余環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在以太環(huán)網(wǎng)中能 夠防止數(shù)據(jù)環(huán)路引起的廣播風(fēng)暴。當(dāng)以太網(wǎng)環(huán)上鏈路或設(shè)備故障時(shí)，能迅速 切換到備份鏈路或備份設(shè)備，保證網(wǎng)絡(luò)快速恢復(fù)。與STP、 RSTP、 MSTP 協(xié)議相比，此類技術(shù)具有多重鏈路冗余、拓樸切換速度快的顯著優(yōu)勢(shì)。
例如，在公開號(hào)為CN1812361,
公開日為2006年8月2日，發(fā)明名稱 為"快速環(huán)網(wǎng)保護(hù)方法及系統(tǒng)，，的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)中，公開了一種環(huán)網(wǎng)的 快速切換方法，它通過創(chuàng)建快速環(huán)網(wǎng)保護(hù)域，各節(jié)點(diǎn)之間通過端口相連形成 環(huán)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包括兩個(gè)連在環(huán)上的端口；主節(jié)點(diǎn)將第一端口設(shè)為轉(zhuǎn)發(fā)模式， 第二端口設(shè)為阻塞模式；通過訪問控制表、轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)或者虛擬局域網(wǎng)的方式 來獲知鏈路故障，虛擬局域網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文和協(xié)議報(bào)文；當(dāng)獲知鏈路故障時(shí)，主節(jié)點(diǎn)將第二端口設(shè)為轉(zhuǎn)發(fā)模式，并刷新主節(jié)點(diǎn)以及其他節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)表，從 而實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)的快速切換。
再例如，在公開號(hào)為CN1905490，
公開日為2007年1月31日，發(fā)明名 稱為"一種RRPP與局部STP組網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)防止環(huán)路的方法和裝置"的中 國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)中，公開了一種在環(huán)網(wǎng)快速切換技術(shù)的基礎(chǔ)上，防止在環(huán)網(wǎng) 中形成環(huán)路的方法。該方法通過臨時(shí)阻塞故障鏈路上已經(jīng)恢復(fù)的故障端口 ， 并設(shè)置臨時(shí)阻塞時(shí)間，使故障端口處于臨時(shí)阻塞時(shí)不阻塞STP配置報(bào)文， 當(dāng)發(fā)送檢測(cè)報(bào)文的設(shè)備收到自己發(fā)送的檢測(cè)報(bào)文后，阻塞檢測(cè)報(bào)文端口，從 而防止了在網(wǎng)絡(luò)中形成環(huán);洛。
本實(shí)施例的冗余快速切換網(wǎng)絡(luò)拓樸如圖2所示，包括1#控制域、2#控 制域和一個(gè)公共域。在每一控制域中采用多點(diǎn)交叉的冗余環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，即具有 兩個(gè)互為主備的由多臺(tái)交換機(jī)連接而成的環(huán)，且該兩個(gè)環(huán)在兩點(diǎn)(或兩點(diǎn)以 上)交叉，交叉處的節(jié)點(diǎn)為核心交換機(jī)。在該冗余環(huán)網(wǎng)中可以采用能夠?qū)崿F(xiàn) 快速切換的以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)。正常時(shí)，交叉點(diǎn)處的核心設(shè)備均處于激活狀態(tài)， 一個(gè)工作于主用模式， 一個(gè)工作于備用模式，并且會(huì)定時(shí)對(duì)對(duì)方的狀態(tài)進(jìn)行 檢測(cè)， 一旦發(fā)生故障即可實(shí)現(xiàn)快速切換。
從圖中可以看出，每個(gè)控制域的每個(gè)核心交換機(jī)均與公共域的主用交換 機(jī)和備用交換機(jī)連接，公共域的主用交換機(jī)和備用交換機(jī)之間也存在連接， 共同構(gòu)成了包括6個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)狀拓樸結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了公共域交換機(jī)冗余功能。 本實(shí)施例在這種網(wǎng)狀拓樸結(jié)構(gòu)中應(yīng)用RSTP協(xié)議，從圖2可以看出，在該拓 樸中，核心交換機(jī)1A0和公共域主用交換機(jī)3A0、備用交換機(jī)3B0構(gòu)成了 一個(gè)由3個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的小環(huán)路，其它核心交換機(jī)的情況也是如此。這樣，在 公用域的交換機(jī)或線路故障要切換時(shí)，只需在該小環(huán)路中進(jìn)行切換計(jì)算即 可，因此其切換時(shí)間只需要50ms左右，可以滿足工業(yè)實(shí)時(shí)控制的要求。如 果在該結(jié)構(gòu)中再運(yùn)用上述以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)，會(huì)導(dǎo)致核心交換機(jī)過于復(fù)雜而難以 實(shí)現(xiàn)。
另外，本實(shí)施例中去除了專用網(wǎng)橋，將每一核心交換機(jī)直接與公共域的 主、備用交換機(jī)相連接。為了實(shí)現(xiàn)有效隔離兩個(gè)控制域的目的，在核心交換 機(jī)上釆用訪問控制列表(ACL)或者交叉虛擬局域網(wǎng)(VLAN)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)
控制域間的有效隔離，采用的控制策略是禁止另 一控制域所有的數(shù)據(jù)進(jìn)出， 允許其它所有數(shù)據(jù)進(jìn)出，從而在實(shí)現(xiàn)有效隔離的基礎(chǔ)上減少了可能的延遲和 故障點(diǎn)。
再者，本實(shí)施例在與交換機(jī)連接的每個(gè)控制處理單元上設(shè)有兩個(gè)網(wǎng)卡， 兩個(gè)網(wǎng)卡同時(shí)工作，分別與主備環(huán)網(wǎng)中的交換機(jī)連接，使得環(huán)網(wǎng)發(fā)生故障切 換時(shí)不影響控制處理單元的繼續(xù)通信。
可以看出，本實(shí)施例大大提高了工業(yè)實(shí)時(shí)控制以太網(wǎng)冗余容錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)的可 靠性和切換速度。下面再以發(fā)生多點(diǎn)故障的一些示例來加以說明，請(qǐng)同時(shí)參
照?qǐng)D2。
如果1#控制域的主用環(huán)非核心交換機(jī)或其鏈路發(fā)生故障，1#控制域網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)迅速演變?yōu)樾切徒Y(jié)構(gòu)，完全不影響H據(jù)的通訊。
如果1#控制域主用環(huán)的核心交換機(jī)或其鏈路發(fā)生故障切換到1#控制域 備用鏈路上，而當(dāng)前與該1#控制域備用環(huán)核心交換機(jī)通信的公共域備用交 換機(jī)也發(fā)生故障。此時(shí)，可以通過RSTP協(xié)議，使1#控制域該備用環(huán)的核心 交換機(jī)與公共域的主用交換機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障的恢復(fù)。
總之，按照本拓樸搭建的網(wǎng)絡(luò)，在出現(xiàn)多種鏈路或者設(shè)備故障的情況下， 整個(gè)以太環(huán)網(wǎng)在極短的時(shí)間內(nèi)快速的建立起備用的傳輸鏈路，達(dá)到快速冗余 切換的目標(biāo)，并增加了控制域核心交換機(jī)和公用域交換機(jī)的冗余功能。由于 上述技術(shù)方案運(yùn)用，使以太環(huán)網(wǎng)的冗余切換恢復(fù)時(shí)間小于50ms,符合了工 業(yè)自動(dòng)化控制對(duì)以太網(wǎng)快速冗余切換的要求。
上述闡述只為說明本工業(yè)實(shí)時(shí)控制以太網(wǎng)冗余快速切換網(wǎng)絡(luò)拓樸的技 術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解其內(nèi)容并據(jù)以實(shí) 施，并不能以此限制其范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。例如上述實(shí)施例中雖然均以交換機(jī)作為 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，但也可以是工業(yè)應(yīng)用中的任何其它通訊節(jié)點(diǎn)設(shè)備。
權(quán)利要求
1、一種工業(yè)實(shí)時(shí)控制以太網(wǎng)冗余容錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括至少一個(gè)控制域，以及與各控制域連接的至少一公共域，其特征在于所述每一控制域均采用多點(diǎn)交叉的冗余環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，且在交叉點(diǎn)處的核心節(jié)點(diǎn)設(shè)備均連接到公共域的主用節(jié)點(diǎn)設(shè)備和備用節(jié)點(diǎn)設(shè)備。
2、 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于所述多點(diǎn)交叉的冗余環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)包^fe兩個(gè)環(huán)，該兩個(gè)環(huán)具有兩個(gè)交叉節(jié)點(diǎn)。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于交叉點(diǎn)處的核心節(jié)點(diǎn)設(shè)備是直接連接到公共域的主用節(jié)點(diǎn)設(shè)備和備用 節(jié)點(diǎn)設(shè)備，通過訪問控制列表ACL或者交叉虛擬局域網(wǎng)VLAN來實(shí)現(xiàn)控制 域間的信息隔離。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述公共域的主用節(jié)點(diǎn)設(shè)備與備用節(jié)點(diǎn)設(shè)備連接，與所述控制域核心節(jié) 點(diǎn)設(shè)備一起構(gòu)成網(wǎng)狀拓樸結(jié)構(gòu)，并運(yùn)用快速生成樹協(xié)議實(shí)現(xiàn)冗余切換。
5、 如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述多點(diǎn)交叉的冗余環(huán)網(wǎng)采用快速環(huán)網(wǎng)切換技術(shù)、雙環(huán)冗余技術(shù)、高性 能冗余環(huán)網(wǎng)技術(shù)中的任何一種來實(shí)現(xiàn)冗余切換。
6、 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括兩個(gè)控制域和 一個(gè)/>共域。
7、 一種工業(yè)實(shí)時(shí)控制以太網(wǎng)冗余容錯(cuò)的方法，其特征在于包括以下 步驟(1)構(gòu)建包括至少一控制域和一公共域的以太網(wǎng)絡(luò)，所述控制域內(nèi)的 節(jié)點(diǎn)設(shè)備組成多點(diǎn)交叉的冗余環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，且交叉點(diǎn)處的核心節(jié)點(diǎn)設(shè)備均連接 到公共域的主用節(jié)點(diǎn)設(shè)備和備用節(jié)點(diǎn)設(shè)備；(2)所述控制域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)設(shè)備監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障后，采用 切換時(shí)間小于100ms的環(huán)網(wǎng)冗余技術(shù)重新建立通信通路。
8、 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述控制域釆用的環(huán)網(wǎng)冗余技術(shù)為快速環(huán)網(wǎng)切換技術(shù)、雙環(huán)冗余技術(shù)、 高性能冗余環(huán)網(wǎng)技術(shù)中的 一種。
9、 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于步驟(1)是將所述控制域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)設(shè)備組成兩個(gè)環(huán)，并使該兩個(gè)環(huán)具 有兩個(gè)交叉節(jié)點(diǎn)，在交叉點(diǎn)上設(shè)備可與公共域通信的核心節(jié)點(diǎn)設(shè)備。
10、 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述交叉點(diǎn)處的核心節(jié)點(diǎn)設(shè)備通過訪問控制列表ACL或者交叉虛擬局 域網(wǎng)VLAN隔離控制域間的信息。
11、 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于步驟(a)構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括兩個(gè)控制域和一個(gè)公共域。
12、 如權(quán)利要求7或11所述的方法，其特征在于步驟(1)還將所述公共域的主用節(jié)點(diǎn)設(shè)備與備用節(jié)點(diǎn)設(shè)備連接，和所 述控制域中與公共域通信的核心節(jié)點(diǎn)設(shè)備一起構(gòu)成網(wǎng)狀拓樸結(jié)構(gòu)，且在該網(wǎng) 狀拓樸結(jié)構(gòu)上使用快速生成樹協(xié)議RSTP協(xié)議，在出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)實(shí)現(xiàn)切換。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種工業(yè)實(shí)時(shí)控制以太網(wǎng)冗余容錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及方法，包括至少兩個(gè)控制域，以及與各控制域連接的至少一個(gè)公共域，所述每一控制域均采用多點(diǎn)交叉的冗余環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，且在交叉點(diǎn)處的核心節(jié)點(diǎn)設(shè)備均連接到公共域的主用節(jié)點(diǎn)設(shè)備和備用節(jié)點(diǎn)設(shè)備。本發(fā)明在現(xiàn)有環(huán)網(wǎng)冗余技術(shù)的基礎(chǔ)上又實(shí)現(xiàn)了需要對(duì)外通信的核心設(shè)備冗余，在主用核心交換機(jī)發(fā)生故障后，工作于備用模式的核心交換機(jī)切換為主用模式即可，切換時(shí)間非常短。本發(fā)明還增加了公用域交換機(jī)的雙重冗余功能，在公用域與控制域的連接上應(yīng)用RSTP協(xié)議，兼顧了對(duì)于快速和簡(jiǎn)單的要求。本發(fā)明在控制域的核心交換機(jī)上采用ACL或者交叉VLAN取代專用網(wǎng)橋，減少了設(shè)備種類和可能的故障點(diǎn)，降低了延遲。
文檔編號(hào)H04L12/437GK101197747SQ20071017958
公開日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者呂大軍, 周海東, 崔牧凡, 智 張, 李軍奇, 王朝輝, 田雨聰, 磊 鮑 申請(qǐng)人:北京國(guó)電智深控制技術(shù)有限公司