本公開一般而言涉及工業(yè)資產(chǎn)，并且更特別地，涉及與以太網(wǎng)高級物理層(以太網(wǎng)-apl)上的負(fù)載分配和高可用性相關(guān)的系統(tǒng)和方法，以太網(wǎng)-apl是基于10base-t1l的特定單對以太網(wǎng)(spe)。

背景技術(shù)：

1、如已知的，工業(yè)操作或工廠通常包括工業(yè)裝備，工業(yè)裝備通常呈各種形式并且例如取決于工業(yè)操作與各種過程相關(guān)聯(lián)。例如，工業(yè)操作可以包括用于執(zhí)行、分析和/或控制過程變量測量的一個或多個現(xiàn)場設(shè)備(例如，遠(yuǎn)程終端單元(rtu)、可編程邏輯控制器(plc)、致動器、傳感器、人機(jī)界面(hmi))。這些過程變量測量可以包括例如壓力、流量、液位和溫度。在一些情況下，工業(yè)操作或工廠及其相關(guān)聯(lián)的裝備和(一個或多個)過程使用分布式控制系統(tǒng)(dcs)進(jìn)行操作和控制。

2、目前，需要諸如路由器和交換機(jī)之類的網(wǎng)絡(luò)元件提供負(fù)載平衡方案，以確保在網(wǎng)絡(luò)端點之間均勻分配流量，其中在網(wǎng)絡(luò)端點與網(wǎng)絡(luò)元件之間存在多條路徑。而且，現(xiàn)場布線、連接器和與網(wǎng)絡(luò)接口相鄰的物理硬件組件更有可能受到工人、靜電放電(esd)、電磁干擾(emi)、電閃等的損壞。一旦這些連接損壞，現(xiàn)場設(shè)備將不再起作用，并且必須立即更換。

3、常規(guī)的用于負(fù)載分配和可用性的方法和系統(tǒng)通常被認(rèn)為能夠滿足其預(yù)期目的。但是，本領(lǐng)域仍需要改進(jìn)。本公開提供了滿足這一需求的解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本公開的方面提供了以太網(wǎng)apl上改進(jìn)的負(fù)載分配和高可用性。

2、在一方面，以太網(wǎng)-apl橋接系統(tǒng)提供邊緣現(xiàn)場設(shè)備與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)之間的通信。橋接系統(tǒng)包括至少一個以太網(wǎng)-apl交換機(jī)和耦合到所述至少一個交換機(jī)的多個冗余物理以太網(wǎng)-apl?10baset1l端口。冗余端口經(jīng)由所述至少一個交換機(jī)將現(xiàn)場設(shè)備連接到工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，以啟用現(xiàn)場設(shè)備的本地操作。響應(yīng)于多個冗余端口中的一個端口發(fā)生故障，由于端口冗余，現(xiàn)場設(shè)備能夠使用冗余端口中的至少一個其他端口繼續(xù)本地操作。

3、在另一方面，現(xiàn)場設(shè)備包括用于執(zhí)行本地操作的可控元件和耦合到至少一個以太網(wǎng)-apl交換機(jī)的多個冗余物理以太網(wǎng)-apl?10baset1l端口。冗余端口經(jīng)由至少一個交換機(jī)將現(xiàn)場設(shè)備連接到工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，以啟用現(xiàn)場設(shè)備的本地操作。響應(yīng)于多個冗余端口中的一個端口發(fā)生故障，由于端口冗余，現(xiàn)場設(shè)備能夠使用至少一個其他冗余端口繼續(xù)本地操作。

4、在又一方面，一種方法在與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信的本質(zhì)安全型邊緣現(xiàn)場設(shè)備中提供高可用性和負(fù)載分配。該方法包括將現(xiàn)場設(shè)備連接到多個冗余以太網(wǎng)-apl端口、經(jīng)由至少一個以太網(wǎng)-apl交換機(jī)將每個冗余端口耦合到工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、以及啟用現(xiàn)場設(shè)備的本地操作。響應(yīng)于多個冗余端口中的一個端口發(fā)生故障，該方法包括由于端口冗余而使用至少一個其他冗余端口繼續(xù)現(xiàn)場設(shè)備的本地操作。

5、本發(fā)明的其他目的和特征將部分地顯而易見并且部分地在本文中指出。

技術(shù)特征：

1.一種以太網(wǎng)高級物理層(以太網(wǎng)-apl)橋接系統(tǒng)，提供邊緣現(xiàn)場設(shè)備與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)之間的通信，所述橋接系統(tǒng)包括：

2.如權(quán)利要求1所述的以太網(wǎng)-apl橋接系統(tǒng)，其中所述至少一個交換機(jī)向所述冗余端口中的每個端口提供數(shù)據(jù)線供電(podl)。

3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的以太網(wǎng)-apl橋接系統(tǒng)，還包括與所述冗余端口中的每個端口耦合的網(wǎng)絡(luò)端口、線纜和板載網(wǎng)絡(luò)接口組件中的一個或多個。

4.如權(quán)利要求1至3中的任一項所述的以太網(wǎng)-apl橋接系統(tǒng)，其中每個冗余端口經(jīng)由雙線本質(zhì)安全型以太網(wǎng)(2-wise)10baset1l連接到所述至少一個交換機(jī)。

5.如權(quán)利要求1至4中的任一項所述的以太網(wǎng)-apl橋接系統(tǒng)，其中每個冗余端口具有唯一的以太網(wǎng)地址，使得能夠在所述現(xiàn)場設(shè)備和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行活動負(fù)載分配。

6.如權(quán)利要求1至5中的任一項所述的以太網(wǎng)-apl橋接系統(tǒng)，其中所述冗余端口中的每個端口包括具有快速故障轉(zhuǎn)移的以太網(wǎng)-apl?10baset1l單對以太網(wǎng)(spe)上的活動備用端口，或者具有故障轉(zhuǎn)移的以太網(wǎng)-apl?10baset1l?spe上的被動備用端口。

7.如權(quán)利要求1至6中的任一項所述的以太網(wǎng)-apl橋接系統(tǒng)，還包括執(zhí)行活動-活動軟件配置和活動-被動軟件配置中的至少一個的處理器。

8.如權(quán)利要求7所述的以太網(wǎng)-apl橋接系統(tǒng)，其中活動-活動軟件配置在執(zhí)行時提供零故障轉(zhuǎn)移時間和冗余端口之間的負(fù)載平衡。

9.如權(quán)利要求7所述的以太網(wǎng)-apl橋接系統(tǒng)，其中活動-被動軟件配置在執(zhí)行時將冗余端口之一定義為充當(dāng)熱備用的被動端口并提供最短故障轉(zhuǎn)移時間。

10.一種現(xiàn)場設(shè)備，包括：

11.如權(quán)利要求10所述的現(xiàn)場設(shè)備，其中所述至少一個交換機(jī)向所述冗余端口中的每個端口提供數(shù)據(jù)線供電(podl)。

12.如權(quán)利要求10或權(quán)利要求11所述的現(xiàn)場設(shè)備，還包括與所述冗余端口中的每個端口耦合的網(wǎng)絡(luò)端口、線纜和板載網(wǎng)絡(luò)接口組件中的一個或多個。

13.如權(quán)利要求10至12中的任一項所述的現(xiàn)場設(shè)備，其中每個冗余端口經(jīng)由雙線本質(zhì)安全型以太網(wǎng)(2-wise)10baset1l連接到所述至少一個交換機(jī)。

14.如權(quán)利要求10至13中的任一項所述的現(xiàn)場設(shè)備，其中每個冗余端口具有唯一的以太網(wǎng)地址，使得能夠在所述現(xiàn)場設(shè)備和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行活動負(fù)載分配。

15.如權(quán)利要求10至14中的任一項所述的現(xiàn)場設(shè)備，其中所述冗余端口中的每個端口包括具有快速故障轉(zhuǎn)移的以太網(wǎng)-apl?10baset1l單對以太網(wǎng)(spe)上的活動備用端口，或者具有故障轉(zhuǎn)移的以太網(wǎng)-apl?10baset1l?spe上的被動備用端口。

16.如權(quán)利要求10至15中的任一項所述的現(xiàn)場設(shè)備，還包括執(zhí)行活動-活動軟件配置和活動-被動軟件配置中的至少一個的處理器。

17.如權(quán)利要求16所述的現(xiàn)場設(shè)備，其中活動-活動軟件配置在執(zhí)行時提供零故障轉(zhuǎn)移時間和冗余端口之間的負(fù)載平衡。

18.如權(quán)利要求16所述的現(xiàn)場設(shè)備，其中活動-被動軟件配置在執(zhí)行時將冗余端口之一定義為充當(dāng)熱備用的被動端口并提供最短故障轉(zhuǎn)移時間。

19.一種在與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信的本質(zhì)安全型邊緣現(xiàn)場設(shè)備中提供高可用性和負(fù)載分配的方法，所述方法包括：

20.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括執(zhí)行活動-活動軟件配置和活動-被動軟件配置中的至少一個，其中活動-活動軟件配置在執(zhí)行時提供零故障轉(zhuǎn)移時間和冗余端口之間的負(fù)載平衡，并且活動-被動軟件配置在執(zhí)行時將冗余端口之一定義為充當(dāng)熱備用的被動端口并提供最短故障轉(zhuǎn)移時間。

技術(shù)總結(jié)
一種位于邊緣現(xiàn)場設(shè)備和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)之間的以太網(wǎng)高級物理層(以太網(wǎng)?APL)橋接系統(tǒng)。該橋接系統(tǒng)包括至少一個以太網(wǎng)?APL交換機(jī)和耦合到至少一個交換機(jī)的多個冗余物理以太網(wǎng)?APL?10BaseT1L端口，以提供改進(jìn)的負(fù)載分配和高可用性。

技術(shù)研發(fā)人員：R·A·查尼,M·V·貝托利納,B·里奇,L·K·布朗
受保護(hù)的技術(shù)使用者：施耐德電子系統(tǒng)美國股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15