通过广域网借助应用特定的协议进行通讯的制作方法

本发明涉及一种借助于应用特定的协议在广域网之上在第一计算机、第二计算机和自动化系统之间通信的方法。

背景技术：

应用特定的协议在此理解为通信协议，其特意研发用于相应的应用。该应用可以例如是在自动化程序和自动化装置之间的通信。这样的协议因此在制造商和制造商之间是不同的并且经常是独有的。应用特定的协议此外常常仅仅用于通过本地网络进行的通信，或者因为其并不基于如其在广域网中适用的协定/协议(例如像tcp/ip)或者因为缺少其绝对安全机制用于通过公共的或者至少部分公共的网络进行传输。

应用特定的协议在自动化软件或者工程设计软件与相应的自动化硬件之间的通信中使用。因此期望获得一种对于硬件和软件透明的可能性，从而应用特定的协议也强化用于广域网。这种类型的应用尤其对于远程应用、云应用和/或工业4.0应用是重要的。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种方法，该方法越过本地网络限制建立对于自动化程序和应用特定的协议的透明连接并且能高效地执行。此外，也应该给出用于实现该目的的自动化系统和计算机。

该目的通过一种借助于应用特定的协议在广域网之上在第一计算机、第二计算机和至少一个自动化装置之间通信、尤其是交换数据的方法实现，其中计算机之一具有用于自动化装置的本地网络连接，其中应用特定的协议具有应用层并且其中第一计算机执行第一自动化程序并且第二计算机执行第二自动化程序，该方法包括以下步骤：

在计算机之一的应用特定的协议的应用层中注册具有第一识别码的第一事件循环，

设定在第一计算机和第二计算机之间的通信通道，

在相应另一个计算机的应用特定的协议的应用层中注册具有第二识别码的第二事件循环并存储第一识别码，

将事件循环的识别码存储到为其确定的数据中，

将数据转交给发送功能,

向事件循环通知数据准备用于传输，事件循环的识别码被存储到数据中，以及

经由通信通道通过接收功能调出数据。

本地网络连接在此不必一定是lan或者wlan，其同样可以考虑为profibus、profinet、usb或者任何其他的本地数据连接。

数据在此可以是用于自动装置的配置数据和/或参数化数据、或者是用于对自动化装置进行驱控的指令。状态信息同样可以考虑作为数据，如任何其他能在自动化环境中传输的数据。数据在此也许能够设计成数据包或者数据报文。

自动化装置在此可以在最简单的情况中是唯一的plc或者唯一的自动化组件。在另一方面，自动化装置也可以接受任意的灵活性，例如不同的自动化设备的组合。

计算机在此可以是pc、工业pc或者任何其他的计算机。可携带设备如智能电话、平板电脑或者笔记本可以考虑作为计算机。

广域网(英语“wideareanetwork”或者wan)在此应该表现成例如像互联网一样的网络，其通过其相应较大的大面积延展与本地网络界定开。广域网在此例如能够用于连接第二制造位置。

在自动化程序和自动化装置之间的通信在此也可以包括对自动化装置的配置。

事件循环(英语“evenloop”)在此是程序结构，其等待事件或者报告并且其分布在程序内部。每个事件循环在此都具有一个明确的识别码。该识别码在此可以是简单的数字直至复杂的地址。

应用特定的协议如标准化的通信协议(例如tcp/ip)一样具有所谓的通信堆栈。该堆栈由多个层构成，例如由osi模型(英语opensystemsinterconnectionmodel)所公开的那样。下层，多数为层1至4，在此用于比特传输、无错帧传输(sicherung)、包转换(vermittlungvonpaketen)和消息的传输。上层在此通常取决于应用。上层应该对于应用特定的协议来说在接下来描述为应用层。在此可以考虑的是，仅仅最上面的层、也就是例如层7是应用层，并且根据本发明的方法直接在该应用层(例如层7)之下实施。这具有优点，即待传输的数据还没有在下面的通信层中打包。应用层在此例如是osi模型的层或者英语是所谓的“applicationlayer”。通过将事件循环存储在应用层中实现了，即应用特定的协议例如能够经由https通道在广域网之上使用。

通信操作，例如像发送或者接收，在应用层中通过代理方法替代。该代理方法然后能够将所有的调用(不取决于其原始地考虑用于哪些应用特定的协议)在例如像tcp/ip的标准化协议中实施。利用该代理方法，应用特定的协议的通信操作和功能能够通过任意的标准连接通过网络来沟通。这例如可以是vpn连接或者同样是tcp连接或者https连接。

具有用于自动化装置的本地网络连接的自动化程序通常设计用于在本地网络(例如lan)中通过应用特定的协议进行通信，其中该自动化程序的计算机因此具有用于自动化装置的本地网络连接。

因为通过根据本发明的方法缺失来自下级通信层的信号通知，因此其根据本发明通过引入事件循环复制在通信的两侧。

通信通道例如可以是所谓的召回通信通道(call-back-communication-channel)，其可以通过tcp或者https或者类似的协议来设定。通过该通信通道沟通了那些另外直接通过应用特定的协议的通信堆栈处理的指令。

在该方法的一个有利的设计方案中，功能被这样地设计，即代理服务器提供所述功能作为代理功能并且通过通信通道调出所述功能。例如，这些功能在计算机上通过代理服务器提供。首先对于该计算机和其自动化软件来说是否其调出真实的功能或者原始的功能通过代理功能替代并不重要。然后代理服务器接管功能调出并且然后将该功能调出到相应的另一个计算机上。通知分别通过事件循环实现。代理服务器具有优点，即能够如此简单地继续使用已知的功能并且不必改变自动化程序。

在该方法的另一个设计方案中，在第一计算机和第二计算机之间的通信通道设计成用于召回的通信通道。该在应用中也称为“callbackcommunicationchannel”的通道实现了通过网络的召回，所谓的“网络召回(networkcallbacks)”。该设计方案使用召回，以实现该方法的高效实施。

在该方法的另一个设计方案中，通过通信通道的告知设计成召回。这是在该方法上的召回功能的一致性的应用。

在该方法的另一个设计方案中，事件循环设计成计算机的操作系统的或者自动化程序的不可见窗口。因此，操作系统的或者自动化程序的现有的通信能够被进一步使用，而不会妨碍使用至或者通信。

在该方法的另一个设计方案中，通信通道设计成tcp通道或者https通道。应用在osi模型的上层中的一个上的通道的优点在于：其能简单地操作，尤其是与vpn连接相比。

此外，该目的通过一种自动化系统实现，该系统具有第一计算机、第二计算机和至少一个自动化装置。

第一计算机与第二计算机能通过广域网连接，其中第一计算机、第二计算机和自动化装置设计用于借助于应用特定的协议在广域网之上进行通信并且该应用特定的协议具有应用层。计算机之一此外具有用于自动化装置的本地网络连接。能在第一计算上执行第一自动化程序，并且能在第二计算机上执行第二自动化程序。在第一计算机和第二计算机之间的连接能借助于通信通道在广域网之上建立，并且计算机和/或自动化程序设计用于执行根据本发明的方法。

该自动化系统的一个优选改进方案具有代理服务器，该代理服务器设计用于提供一些功能作为代理功能，并且设计用于通过在各另一个计算机上的通信通道调出这些功能。代理服务器然后接管功能调出并且然后将该功能调出到各另一个计算机上。通知分别通过事件循环实现。在此，优点为能够简单地实施并且事实上无需对自动化系统做出改变。

在自动化系统的另一个有利的设计方案中，计算机之一设计成自动化系统的一部分。这尤其在高度集成的应用中具有优点，因为在此这种类型的计算机的功能例如能够与现代化的并且功率强大的板上芯片系统、所谓的socs一同直接集成到自动化系统中。

在自动化系统的另一个有利的设计方案中，计算机之一设计成虚拟系统。尤其是利用现代化的虚拟技术或云应用能够在这种类型的系统上执行根据本发明的方法。这是特别高效的和面向未来的。

该目的此外通过一种具有通信装置的计算机实现，该通信装置设计用于通过广域网和/或本地网络通信。计算机设计与用于执行自动化程序并且用于执行根据本发明的方法。计算机此外也可以设计成自动化系统的一部分或者虚拟系统的一部分。

附图说明

接下来根据在附图中示出的实施例进一步对本发明进行说明和阐述。图中示出：

图1是自动化系统并且

图2是自动化系统，其以用于利用根据本发明的方法通信的线路图扩展。

具体实施方式

图1示出另一个非常普通的系统，在该系统中能够使用根据本发明的方法。图1在此示出了第一计算机r1、第二计算机r2以及自动化装置av。第一计算机r1与第二计算机r2通过广域网连接。第二计算机r2通过本地网络lan与自动化装置av连接。这仅仅是一个实例并且同样可以考虑的是，两个计算机r1、r2与各一个自动化装置av通过本地连接lan连接。在第一计算机r1上运行第一自动化程序asp1，在第二计算机r2上运行第二自动化程序asp2。第一计算机r1在此例如可以是pc，在其上运行作为第一自动化程序asp1的工程规划软件。第二计算机r2在此例如可以是pc，在其上可以运行作为第二自动化程序asp2的工程规划软件。自动化程序asp1、asp2通过通道t进行通信。通道t在此可以设计成tcp或者https通道。任何另外的通道协议都可以被考虑。

第一计算器r1在此在云cl中表示。这应该仅仅指明，即第一计算机r1不仅可以虚拟化而且也可以物理地设计成远程计算机。云功能被设为可选的，但是可以利用根据本发明的方法毫无问题地实现。

同样示出的是，自动化装置av与第二计算机r2和在其上运行的自动化程序asp2通过应用特定的协议ap通信。应用特定的协议ap在此被理解为通信协议，其特定地为相应的应用而研发。该应用例如可以是在自动化程序和自动化装置之间例如通过工程规划软件的通信。这样的协议因此在制造商之间是不同的并且常常是独有的。应用特定的协议ap此外常常仅仅用于通过本地网络lan进行的通信，或者因为其并不基于如其在广域网wan中适用的协定/协议(例如像tcp/ip)或者因为缺少其绝对安全机制用于通过公共的或者至少部分公共的网络进行传输。现在本发明的目的是：还为第一计算机r1和在其上运行的自动化程序asp1提供应用特定的协议ap的功能。因为第二计算机r2通过本地网络lan与自动化装置av连接，因此其能够直接通过应用特定的协议ap与自动化装置av通信。在图2中现在示出，本发明的可能的设计方案如何借助于应用特定的协议ap在广域网wan之上实现第一计算机r1的通信或者数据传输。

图2在左侧示出了保留了标号的已经在图1中示出的系统。附加的是，在右侧示出了根据本发明的方法的设计方案。在第一计算机r1上运行的第一自动化程序asp1在此具有主事件循环main和第一事件循环evlp1。主事件循环main在此例如可以是自动化程序asp1的主窗口或者在其中运行。在该种情况中为自动化程序asp1提供三种功能，即发送send、接收rec和初始化set。功能send、rec、set在该种情况中通过代理服务器prx的功能替代。代理服务器通过其自身的代理功能替代了第一计算机r1的应用层appl的功能，该代理功能然后在第二计算机r2的应用层appl中调出相应的功能send、rec、set。因此，应用特定的协议ap的通信堆栈能够越过广域网wan来分配，并且因此也提供用于计算机r1、r2，它们并不提供用于自动化装置的本地数据连接或者网络连接。同样可以考虑的是，不是所有的功能都在自动化程序asp1、asp2的内部中提供，而是通过所使用的操作系统或者代理服务器的功能替代。

在图2中示出的虚拟图中示例性地运行接下来的方法。在此为了相应地更好理解的目的在括号和引号中给出了英语定义。在第一计算机r1的应用特定的协议ap的应用层appl(“applicationlayer”)中注册具有第一识别码id1的第一事件循环evlp1(“eventloop”)。设定在第一计算机r1和第二计算机r2之间的通信通道t。在第一计算机r1和第二计算机r2之间的通信通道t在此设计成用于召回cllbck的通信通道t(“callbackcommunicationchannel”)。这例如可以通过tcp或https实现。

功能send、rec、set由代理服务器prx作为代理功能提供，其将这些功能通过通信通道t在该情况中调出到第二计算机r2上。由此其在第二计算机r2的一侧能够在应用特定的协议ap的应用层appl中注册具有第二识别码id2的第二事件循环evlp2，并且第一事件循环evlp1的第一识别码id1被存储作为通信伙伴。因此可对应的是，哪些两个事件循环evlp1、evlp2彼此通信，也就是通过哪些路径在本地网络lan的外部实现了应用特定的协议ap。识别码id1、id2能够直接在存储到事件循环evlp1、evlp2中或者另外存储成另外的参数。第一识别码id1被需要用于事件循环evlp1、evlp2彼此的对应。这尤其在系统中是很重要的，在该系统中应该有多个自动化装置as与明确较大数量的计算机通信。

为了发送数据，事件循环evlp1、evlp2的识别码id1、id2被存储在确定用于其的数据中。通过这种方式，持续明确哪些事件循环evlp1、evlp2执行数据的接收。数据被转交给发送功能send，并且其识别码id1、id2被存储在数据中的事件循环evlp1、evlp2被告知：数据提供用于传输。最后，被提供的数据每次在这样的告知出现时借助于接收功能rec通过通信通道t调出(“methodcalloveranetworkcallbackchannel”)。事件循环evlp1、evlp2、应用层appl和自动化程序asp1、asp2的展示和布置在此被理解成实例，并且在另外的系统中在保持根据本发明的方法的情况下也可以是另外的布置。有利的是，在此例如也许是这样的设计方案，其中，第二计算机r2设计成自动化装置av的一部分。本地网络连接lan然后也许可以是自动化装置av中的内部连接，或者甚至仅仅是自动化装置av的操作系统内部的通信。

综上，本发明涉及一种借助于应用特定的协议ap在广域网wan之上在第一计算机r1、第二计算机r2和至少是一个自动化系统av之间通信的方法，其中计算机r1、r2之一具有用于自动化装置av的本地网络连接lan，其中应用特定的协议ap具有应用层appl，并且其中第一计算机r1执行第一自动化程序asp1并且第二计算机r2执行第二自动化程序asp2。为了给出一种方法，即越过本地连接lan的限制建立对于自动化程序asp1，asp2和其应用特定的协议ap的透明连接并且能够高效地实，提出：来自下级的通信层的通过根据本发明的方法缺失的信号通知通过引入事件循环evlp1、evlp2复制在通信的两侧。此外也应该给出用于实现该目的的自动化系统和计算机r1、r2。