1．0概述
在工業(yè)控制的應(yīng)用中，有一類應(yīng)用需要系統(tǒng)連續(xù)地運行，甚至在控制系統(tǒng)組件發(fā)生故障時。本文描述一個2層協(xié)議，可用于EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)和終端設(shè)備接口的多重容錯。這種容錯網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)高可用性控制系統(tǒng)。比如，它可以結(jié)合傳感器/執(zhí)行器的表決機制和控制器/執(zhí)行器的熱備機制實現(xiàn)高可靠的控制系統(tǒng)。
容錯網(wǎng)絡(luò)有多種方法可以實現(xiàn)。 一種方法是使用兩個或者多個網(wǎng)絡(luò)，每個容錯設(shè)備對每個網(wǎng)絡(luò)都有一個接口。設(shè)備使用診斷信息檢測故障，一旦發(fā)現(xiàn)故障就進行從一個網(wǎng)絡(luò)到另一個網(wǎng)絡(luò)的切換。這種方法有一個失效檢測和重新配置的過程，用時約 20-30秒。另一種方法是使用單一網(wǎng)絡(luò)，但有兩個或者多個網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施（如：交換機）。設(shè)備使用診斷信息檢測故障和中間件路由信息。這種方法在霍尼韋爾的容錯以太網(wǎng)中使用，檢測失效、重新配置的用時為 1秒鐘。然而，這兩種方法都不適合某些實時的網(wǎng)絡(luò)，諸如： EtherNet/IP，因為應(yīng)用要求網(wǎng)絡(luò)的故障檢測和切換時間小于 10毫秒。
本文描述一種新方法，可以適用于 EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)。它基于信標(biāo)冗余協(xié)議或者稱BRP（Beacon Redundancy Protocol）。基于BRP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)可稱為 BRP網(wǎng)絡(luò)。 BRP網(wǎng)絡(luò)基于ISO/IEC 8802 3（以太網(wǎng)）和IEEE 802.1標(biāo)準(zhǔn)以及冗余基礎(chǔ)架構(gòu)。在BRP網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)切換由終端設(shè)備自己決定。
這種技術(shù)有以下的特性：
? BRP網(wǎng)絡(luò)可以在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)和終端設(shè)備接口之間實現(xiàn)多重容錯；
? BRP協(xié)議可適用于多種網(wǎng)絡(luò)，諸如EtherNet/IP，應(yīng)用要求故障檢測和切換時間小于10毫秒；
? BRP協(xié)議可以用于有10,000個或更多終端設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)，最遭情況，典型的故障檢測和切換時間小于或等于10毫秒。 BRP網(wǎng)絡(luò)的快速切換時間可以滿足控制系統(tǒng)的實時性要求；
? 在BRP網(wǎng)絡(luò)中，可以連接非容錯終端設(shè)備，可以隨時增加和刪減終端設(shè)備，設(shè)備可以是容錯或非容錯的，所以在網(wǎng)絡(luò)運行時，它可以是動態(tài)變化的；
? 在BRP網(wǎng)絡(luò)中，如果需要的話，可以支持IEC 61588（和 IEEE 1588的版本2）時間同步協(xié)議。
? 可以把這種方法擴展至吉比特（千兆）以太網(wǎng)和或者N-重冗余的網(wǎng)絡(luò)。
2．0工作原理
BRP網(wǎng)絡(luò)拓撲可以描繪成兩個相互連接的頂部交換機，每個頭頂?shù)南旅婵梢杂行切巍h(huán)形、或者線形（菊花鏈）的拓撲。圖 1展現(xiàn)了一個星形BRP網(wǎng)絡(luò)的例子。
BRP網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)可以由商用的、遵從 IEEE 802.1D和 IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)的交換機搭建。交換機不用支持BRP協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)的層數(shù)和每層交換機的個數(shù)按照應(yīng)用的需要決定。
圖 1：BRP網(wǎng)絡(luò)舉例
