工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)的驗(yàn)證的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于驗(yàn)證工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)的單元(10)。驗(yàn)證單元(10)包括：計(jì)劃模塊(11)，配置成存儲(chǔ)定義工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)的計(jì)劃數(shù)據(jù)；以及收集器模塊(12)，配置成收集定義工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的所部署通信網(wǎng)絡(luò)的有效數(shù)據(jù)。驗(yàn)證單元(10)還包括差檢測器(13)，其配置成使用計(jì)劃數(shù)據(jù)和有效數(shù)據(jù)來檢測所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)與所部署通信網(wǎng)絡(luò)之間的差。相應(yīng)地，能夠有效地檢測工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)中的所部署通信網(wǎng)絡(luò)中的故障或差錯(cuò)。
【專利說明】工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)的驗(yàn)證

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于驗(yàn)證工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)的單元，以及涉及驗(yàn)證工 業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)用來控制用于例如制造商品、發(fā)電、處理物質(zhì)、產(chǎn)生電力等 的工業(yè)設(shè)施。在過去數(shù)年，以太網(wǎng)被廣泛用作工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)中的通信技術(shù)。但是， 以太網(wǎng)的使用對調(diào)試工程師提出新難題，特別是確保網(wǎng)絡(luò)如預(yù)期來表現(xiàn)。在過去，在僅涉 及模擬通信技術(shù)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)連接可易于使用萬用表來檢驗(yàn)。在當(dāng)前通信技術(shù)、例如以太網(wǎng)中， 當(dāng)沒有正確配置節(jié)點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)控件、例如網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)時(shí)，診斷問題是困難、費(fèi)時(shí)并且麻煩的問 題，因?yàn)楫?dāng)前工程工具沒有提供以太網(wǎng)配置的自動(dòng)驗(yàn)證和故障排除。因此，這類工業(yè)自動(dòng)化 和控制系統(tǒng)的調(diào)試過程會(huì)是費(fèi)時(shí)和高費(fèi)用的。
[0003] 在接受客戶的訂單之后，設(shè)計(jì)工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的工程小組可設(shè)計(jì)所請求 系統(tǒng)，并且產(chǎn)生例如系統(tǒng)描述文件。例如，在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的情況下，可產(chǎn)生按照IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)描述文件，其是包含與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的實(shí)體以及與變電站自動(dòng)化 系統(tǒng)中的邏輯數(shù)據(jù)流有關(guān)的信息的SCD文件（SCD:變電站配置描述）。在一般過程自動(dòng)化 系統(tǒng)或工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)描述文件可以是系統(tǒng)計(jì)劃文件。
[0004] 基于系統(tǒng)描述文件，調(diào)試工程師部署工業(yè)自動(dòng)化和系統(tǒng)。一個(gè)具體方面是部署工 業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的物理通信網(wǎng)絡(luò)，其暗示安裝網(wǎng)絡(luò)電纜、控件和端節(jié)點(diǎn)等等，以便形成 所調(diào)試網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
[0005] 在當(dāng)前實(shí)踐中，沒有進(jìn)行無論什么驗(yàn)證過程以自動(dòng)驗(yàn)證所調(diào)試網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。沒有自 動(dòng)驗(yàn)證所調(diào)試網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)有技術(shù)解決方案存在于工業(yè)自動(dòng)化和管制系統(tǒng)領(lǐng)域中。因此，當(dāng)前 沒有自動(dòng)化解決方案來測試所調(diào)試網(wǎng)絡(luò)是否正確部署或者網(wǎng)絡(luò)是否包含差錯(cuò)，并且因此， 在錯(cuò)誤部署網(wǎng)絡(luò)的情況下，僅在工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的測試或操作期間才可注意到差 錯(cuò)，這可引起顯著生產(chǎn)延遲、停工期或者甚至安全風(fēng)險(xiǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于驗(yàn)證工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)的單 元，以及提供一種驗(yàn)證工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)的方法，其驗(yàn)證單元和驗(yàn)證方法 沒有現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)的至少一部分。具體來說，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于驗(yàn)證工 業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)的單元，以及提供一種驗(yàn)證工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的通信 網(wǎng)絡(luò)的方法，其中它能夠有效地驗(yàn)證以高度正確性部署了工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的通信網(wǎng) 絡(luò)。
[0007] 按照本發(fā)明，這些目的經(jīng)過獨(dú)立權(quán)利要求的特征來實(shí)現(xiàn)。另外，其它有利實(shí)施例由 從屬權(quán)利要求和描述得出。
[0008] 按照本發(fā)明，上述目的具體通過用于驗(yàn)證工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)的單 元或工具來實(shí)現(xiàn)，其包括：計(jì)劃模塊，配置成存儲(chǔ)定義工業(yè)自動(dòng)化和系統(tǒng)的所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò) 的計(jì)劃或配置數(shù)據(jù)；收集器模塊，配置成收集定義或表示工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的所部署 通信網(wǎng)絡(luò)的有效數(shù)據(jù)；以及差檢測器，配置成使用計(jì)劃數(shù)據(jù)和有效數(shù)據(jù)來檢測或識(shí)別所設(shè) 計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)與所部署通信網(wǎng)絡(luò)之間的差。驗(yàn)證單元可包含到用于調(diào)試工業(yè)自動(dòng)化和控制系 統(tǒng)的現(xiàn)有調(diào)試工具中，例如包含到用于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的策劃和調(diào)試的測試工具中。例 如，驗(yàn)證單元可包括編程軟件模塊，其包括用于指導(dǎo)計(jì)算機(jī)的處理器來執(zhí)行所需功能的計(jì) 算機(jī)代碼。相應(yīng)地，包括驗(yàn)證單元的筆記本或膝上型計(jì)算機(jī)可插入工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng) 的所部署通信網(wǎng)絡(luò)的裝置或組件之一、例如交換機(jī)，以及所部署通信網(wǎng)絡(luò)的驗(yàn)證可通過收 集所部署通信網(wǎng)絡(luò)的有效數(shù)據(jù)并且將有效數(shù)據(jù)與計(jì)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來執(zhí)行。因此，按照本 發(fā)明的驗(yàn)證單元提供所部署通信網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)、可靠和快速驗(yàn)證，使得生產(chǎn)延遲、停工期和安 全風(fēng)險(xiǎn)為最小。
[0009] 在一實(shí)施例中，收集器模塊配置成通過向工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的所部署通信網(wǎng) 絡(luò)的一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)裝置或網(wǎng)絡(luò)組件發(fā)送請求消息，來收集有效數(shù)據(jù)。請求消息可按照計(jì) 劃數(shù)據(jù)來發(fā)送，其可包括例如所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)組件的所有網(wǎng)絡(luò)地址。因此，收集器模 塊例如可向每個(gè)網(wǎng)絡(luò)組件發(fā)送請求消息。網(wǎng)絡(luò)組件可配置成響應(yīng)這類請求消息而向驗(yàn)證單 元發(fā)送配置消息，其中例如配置消息可包括指示網(wǎng)絡(luò)組件的物理和/或邏輯連接的已安裝 網(wǎng)絡(luò)連通性。因此，收集器模塊可接收所部署通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)組件的配置，并且可生成工業(yè) 自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的所部署通信網(wǎng)絡(luò)的有效數(shù)據(jù)。換言之，可通過使用例如標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議、例 如SNMP或IEC 61850通信（其是由所有網(wǎng)絡(luò)組件所支持的，并且能夠用以訪問網(wǎng)絡(luò)相關(guān)信 息）與通信網(wǎng)絡(luò)的所有網(wǎng)絡(luò)組件進(jìn)行通信，來構(gòu)建模型。網(wǎng)絡(luò)通信模型可作為有效數(shù)據(jù)、按 照機(jī)器可讀格式來存儲(chǔ)，其中包含所有物理連通性以及邏輯連通性和所有相干網(wǎng)絡(luò)相關(guān)配 置信息。邏輯連通性可包括VLAN (虛擬局域網(wǎng)）濾波器、多播濾波器等。要得到VLAN設(shè)定和 多播濾波器，各網(wǎng)絡(luò)組件、例如各網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)或控件可以相聯(lián)系，以便例如從Q-BRIDGE-MIB 來得到網(wǎng)絡(luò)組件的每一個(gè)端口的VLAN配置設(shè)定。MIB(管理信息庫）是包含被管理裝置的 所存儲(chǔ)管理信息的數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫可具有樹狀結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)葉通過唯一 0ID(對象標(biāo)識(shí) 符）來標(biāo)識(shí)。例如，要獲得VLAN標(biāo)識(shí)符，通過使用SNMP協(xié)議，交換機(jī)可相聯(lián)系，以接收MIB 對象 dotlqVlanlndex 的值，其 MIB 對象具有標(biāo)識(shí)符 1. 3. 6. 1. 2. 1. 17. 7. 1. 4. 2. 1. 2。
[0010] 在另一個(gè)實(shí)施例中，收集器模塊配置成通過廣播ping型消息并且評估響應(yīng)，來檢 測和/或識(shí)別網(wǎng)絡(luò)裝置。為此目的，收集器模塊可通過監(jiān)聽來自與其連接的交換機(jī)的LLDP 分組，通過使用LLDP分組中的管理地址連同網(wǎng)絡(luò)的已知子網(wǎng)掩碼，并且通過使用ARP請求 以檢驗(yàn)所選網(wǎng)絡(luò)地址是否在網(wǎng)絡(luò)中未使用，來自動(dòng)選擇和配置網(wǎng)絡(luò)中未使用的網(wǎng)絡(luò)地址。 在所部署網(wǎng)絡(luò)組件的數(shù)量和標(biāo)識(shí)與按照計(jì)劃數(shù)據(jù)的數(shù)量和標(biāo)識(shí)偏離的情況下，這種檢測機(jī) 制是特別有用的。工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的所部署通信網(wǎng)絡(luò)的交換機(jī)和控件可配置成采用 其網(wǎng)絡(luò)識(shí)別信息、例如其網(wǎng)絡(luò)地址來響應(yīng)廣播消息的發(fā)送方。因此，通過如上所述發(fā)送請求 消息，收集器模塊可把來自對廣播消息的響應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)識(shí)別信息用于得到配置，并且用于生 成工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的所部署通信網(wǎng)絡(luò)的所有組件的有效數(shù)據(jù)。此外，檢測機(jī)制可擴(kuò) 展到一般不是所述廣播檢測消息達(dá)到的網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)絡(luò)。為此目的，從邊界網(wǎng)絡(luò)裝置的LLDP MIB中的管理地址條目來識(shí)別子網(wǎng)絡(luò)。
[0011] 在另一實(shí)施例中，收集器模塊配置成使用下列至少一個(gè)來收集有效數(shù)據(jù)：鏈路層 發(fā)現(xiàn)協(xié)議（LLDP)、簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP)、IEC 61850數(shù)據(jù)對象和地址轉(zhuǎn)發(fā)表（AFT)。這 些協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)在現(xiàn)有技術(shù)網(wǎng)絡(luò)組件中是廣泛可用的。LLDP是用于公告網(wǎng)絡(luò)裝置的裝置識(shí) 別和能力的廠商中立協(xié)議，并且促進(jìn)得到與相鄰裝置有關(guān)的信息的過程。SNMP是查詢網(wǎng)絡(luò) 組件的配置數(shù)據(jù)的協(xié)議。端節(jié)點(diǎn)、例如智能電子裝置（IED)、膝上型、打印機(jī)等常常沒有使 LLDP啟用。因此，為了制訂直到端節(jié)點(diǎn)的拓?fù)?，可推斷地址轉(zhuǎn)發(fā)表AFT。例如，交換機(jī)的AFT 可包括MAC地址（MAC:媒體接入控制）連同通過其中必須轉(zhuǎn)發(fā)預(yù)計(jì)送往那個(gè)地址的分組的 端口號。
[0012] 在一實(shí)施例中，差檢測器配置成構(gòu)建所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)的綜合或增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)通信模型 以及有效通信網(wǎng)絡(luò)的綜合網(wǎng)絡(luò)通信模型，其中所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)與所部署通信網(wǎng)絡(luò)之間的差 使用綜合網(wǎng)絡(luò)通信模型來檢測。例如，工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的所策劃和所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò) 可采取機(jī)器可讀系統(tǒng)配置的形式來表示。但是，與通信網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的其它專家/隱式信息可 存在，其沒有在配置文件中明確編寫，而是在調(diào)試或部署通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)應(yīng)用。這種專家/隱式 信息可指示例如入口濾波器默認(rèn)地在所有交換機(jī)中關(guān)斷，停用沒有連接到端節(jié)點(diǎn)的所有交 換機(jī)端口，社區(qū)字符串（一種預(yù)定義通行碼）用來使用SNMPV2詢問交換機(jī)，或者站計(jì)算機(jī) 能夠訪問通信網(wǎng)絡(luò)的所有智能電子裝置（IED)。從這種專家/隱式知識(shí)，所策劃/所設(shè)計(jì)通 信網(wǎng)絡(luò)的綜合通信模型[C' ]被構(gòu)建并且按照機(jī)器可讀格式來存儲(chǔ)，其包括所有物理連通 性、邏輯連通性（邏輯流）和所有相干網(wǎng)絡(luò)相關(guān)配置信息。相應(yīng)地，綜合網(wǎng)絡(luò)通信模型[C] 從所部署通信網(wǎng)絡(luò)來確定。所部署網(wǎng)絡(luò)僅在[C]==[C' ]的情況下才是正確的。
[0013] 在另一實(shí)施例中，差檢測器配置成構(gòu)建所部署通信網(wǎng)絡(luò)的綜合網(wǎng)絡(luò)通信模型，并 且將該模型變換為系統(tǒng)描述文件，其中所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)與所部署通信網(wǎng)絡(luò)之間的差使用這 個(gè)系統(tǒng)描述文件來檢測。如先前所述，所部署通信網(wǎng)絡(luò)的綜合網(wǎng)絡(luò)通信模型[C]可通過收 集所部署通信網(wǎng)絡(luò)的有效數(shù)據(jù)來構(gòu)建。此后，該模型可變換成系統(tǒng)描述文件[S]，其可與所 策劃/所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)描述文件[S']進(jìn)行比較。變換可包括模式匹配，其能夠被看 作是與先前所述的專家知識(shí)對應(yīng)的專家知識(shí)。所部署網(wǎng)絡(luò)僅在[S]==[S']的情況下才是正 確的。具體來說，如上所述的信息的比較可包括內(nèi)容比較、字符串比較等。
[0014] 在另一個(gè)實(shí)施例中，驗(yàn)證單元還包括通知模塊，其配置成在差檢測器檢測所設(shè)計(jì) 通信網(wǎng)絡(luò)與所部署通信網(wǎng)絡(luò)之間的一個(gè)或多個(gè)差的情況下，生成一個(gè)或多個(gè)通知消息。例 如，通知模塊可配置成在膝上型計(jì)算機(jī)的屏幕上顯示所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)與所部署通信網(wǎng)絡(luò)之 間的差。備選地，通知模塊可配置成向遠(yuǎn)程系統(tǒng)傳送所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)與所部署通信網(wǎng)絡(luò)之 間的差。
[0015] 除了用于驗(yàn)證工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)的單元之外，本發(fā)明還涉及一種 驗(yàn)證工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)的方法以及包括其上存儲(chǔ)了指導(dǎo)計(jì)算機(jī)的處理器 的計(jì)算機(jī)程序代碼的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
[0016] 一種驗(yàn)證工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)的方法，包括：存儲(chǔ)定義工業(yè)自動(dòng)化 和控制系統(tǒng)的所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)的計(jì)劃數(shù)據(jù)，收集定義工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的所部署通信 網(wǎng)絡(luò)的有效數(shù)據(jù)，以及使用計(jì)劃數(shù)據(jù)和有效數(shù)據(jù)來檢測所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)與所部署通信網(wǎng)絡(luò) 之間的差。在一個(gè)變體中，通過向工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的所部署通信網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè) 網(wǎng)絡(luò)裝置發(fā)送請求消息，來收集有效數(shù)據(jù)。在另一個(gè)變體中，使用響應(yīng)發(fā)送給工業(yè)自動(dòng)化和 控制系統(tǒng)的所部署通信網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè)廣播消息而生成的一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)消息，來收集 有效數(shù)據(jù)。在一個(gè)變體中，有效數(shù)據(jù)使用下列至少一個(gè)來收集：鏈路層發(fā)現(xiàn)協(xié)議（LLDP)、簡 單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP)、IEC 61850數(shù)據(jù)對象和地址轉(zhuǎn)發(fā)表（AFT)。在另一變體中，構(gòu)建所 設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)的綜合網(wǎng)絡(luò)通信模型以及有效通信網(wǎng)絡(luò)的綜合網(wǎng)絡(luò)通信模型，其中所設(shè)計(jì)通 信網(wǎng)絡(luò)與所部署通信網(wǎng)絡(luò)之間的差使用綜合網(wǎng)絡(luò)通信模型來檢測。在一個(gè)變體中，所部署 通信網(wǎng)絡(luò)的綜合網(wǎng)絡(luò)通信模型被構(gòu)建并且變換為系統(tǒng)描述文件，其中所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)與所 部署通信網(wǎng)絡(luò)之間的差使用該系統(tǒng)描述文件來檢測。在另一變體中，在差檢測器檢測所設(shè) 計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)與所部署通信網(wǎng)絡(luò)之間的一個(gè)或多個(gè)差的情況下，生成一個(gè)或多個(gè)通知消息。
[0017] 計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其上存儲(chǔ)了指導(dǎo)計(jì)算機(jī)的處理器執(zhí)行下列 步驟的計(jì)算機(jī)程序代碼：存儲(chǔ)工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)的計(jì)劃數(shù)據(jù)，收集 工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的所部署通信網(wǎng)絡(luò)的有效數(shù)據(jù)，以及使用計(jì)劃數(shù)據(jù)和有效數(shù)據(jù)來檢 測所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)與所部署通信網(wǎng)絡(luò)之間的差。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 將參照附圖作為舉例更詳細(xì)地說明本發(fā)明，附圖包括： 圖1示出按照本發(fā)明的驗(yàn)證單元； 圖2示出客戶所請求的示范變電站自動(dòng)化系統(tǒng)； 圖3示意示出由設(shè)計(jì)工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的工程小組設(shè)計(jì)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)； 圖4示意示出由調(diào)試工程師部署的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)的物理視圖； 圖5示意示出按照圖4的網(wǎng)絡(luò)的邏輯視圖；以及 圖6示意示出按照本發(fā)明、用于驗(yàn)證通信網(wǎng)絡(luò)的示范步驟。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 圖1示出按照本發(fā)明的驗(yàn)證單元10。驗(yàn)證單元10包括計(jì)劃模塊11、收集器模塊 12、差檢測器13和通知模塊14。優(yōu)選地，驗(yàn)證單元10和/或驗(yàn)證單元10中包含的功能模 塊實(shí)現(xiàn)為編程軟件模塊，其中包括用于指導(dǎo)計(jì)算機(jī)的處理器來執(zhí)行如以下所述的功能的計(jì) 算機(jī)程序代碼。計(jì)算機(jī)程序代碼存儲(chǔ)在有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上，其在相應(yīng)計(jì)算機(jī)中固定或 可拆卸地連接。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，在備選實(shí)施例中，功能模塊可完全或者 至少部分通過硬件組件來實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)可包括一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，例如以便接收工業(yè)自 動(dòng)化和控制系統(tǒng)的所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)的計(jì)劃數(shù)據(jù)，并且例如收集工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的所 部署通信網(wǎng)絡(luò)的有效數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)可包括顯示器，其可配置成顯示差檢測器13所檢測的 差。備選地，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)接口可配置成向一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程系統(tǒng)傳送差檢測器13所檢測的 差。
[0020] 計(jì)劃模塊11配置成存儲(chǔ)工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)的計(jì)劃數(shù)據(jù)， 其可包括例如計(jì)劃文件或者按照下表1的表。
[0021] 收集器模塊12配置成收集工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的所部署通信網(wǎng)絡(luò)的有效數(shù) 據(jù)，其中例如所收集有效數(shù)據(jù)可按照下表2來設(shè)置。
[0022] 差檢測器13配置成使用計(jì)劃數(shù)據(jù)和所部署網(wǎng)絡(luò)配置數(shù)據(jù)來檢測所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò) 與所部署通信網(wǎng)絡(luò)之間的差，其中例如差采用按照下表2的下劃線或刪除線屬性來標(biāo)記。
[0023] 圖2示意示出客戶所請求的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的示范所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)。站計(jì)算機(jī) 1連接到站總線2。網(wǎng)關(guān)3也連接到站總線2。此外，第一間隔B1和第二間隔B連接到站總 線2。第一間隔B1用于連接第一智能電子裝置IED1和第二智能電子裝置IED2。第二間隔 B2用于連接第三智能電子裝置IED3和第四智能電子裝置IED4。
[0024] 圖2例如可涉及例如高壓和中壓電力網(wǎng)絡(luò)中的電力系統(tǒng)的變電站的通信網(wǎng)絡(luò)，其 中變電站包括一次裝置，例如電力電纜、線路、匯流條、開關(guān)、功率變壓器和儀表變壓器，其 可設(shè)置在開關(guān)站和/或間隔中。這些一次裝置由變電站自動(dòng)化系統(tǒng)（其可例如由站計(jì)算機(jī) 1來控制）經(jīng)過通信網(wǎng)絡(luò)按照自動(dòng)化方式來操作。通信網(wǎng)絡(luò)可包括變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的二 次裝置，其中包括智能電子裝置IED1、IED2、IED3、IED4,其負(fù)責(zé)一次裝置的保護(hù)、控制和監(jiān) 測。通信網(wǎng)絡(luò)還可包括網(wǎng)關(guān)3,其可提供例如變電站和/或變電站自動(dòng)化系統(tǒng)與遠(yuǎn)程站點(diǎn)之 間的訪問。
[0025] 如圖2所示，智能電子裝置IED1、IED2、IED3、IED4可經(jīng)過基于以太網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò) 來連接，其包括站總線2以及間隔B1、B2,以便例如按照IEC 61850協(xié)議來交換全系統(tǒng)的信 息，例如開關(guān)和斷路器的狀態(tài)更新、互鎖信息、斷路器和開關(guān)命令和/或信息報(bào)告。
[0026] 圖3示意示出變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)，其由設(shè)計(jì)工業(yè)自動(dòng)化和控制 系統(tǒng)的工程小組基于按照圖2的所請求變電站自動(dòng)化系統(tǒng)來設(shè)計(jì)。如圖3所示，提供站級 40的開關(guān)。此外，提供第一間隔41的開關(guān)和第二間隔42的開關(guān)。站計(jì)算機(jī)1經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)電 纜連接到站級40的開關(guān)，其還經(jīng)過兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)電纜連接到第一間隔41的開關(guān)和第二間隔42 的開關(guān)。網(wǎng)關(guān)3經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)電纜連接到站級40的開關(guān)。第一和第二智能電子裝置IEDUIED2 各經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)電纜連接到第一間隔41的開關(guān)。類似地，第三和第四智能電子裝置IED3、IED4 各經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)電纜連接到第二間隔42的開關(guān)。
[0027] 如圖2所示，要求第一智能電子裝置IED1和第四智能電子裝置IED4設(shè)置在第二 VLAN(虛擬局域網(wǎng)）V2中。類似地，要求第二智能電子裝置IED2和第三智能電子裝置IED3 設(shè)置在第三VLAN V3中。其它VLAN、例如V4和管理VLAN VI可被要求或者是適當(dāng)?shù)模?為了清楚起見，在圖2中未示出。相應(yīng)地，例如，第一智能電子裝置IED1和第四智能電子裝 置IED4(其均設(shè)置在第二VLAN V2中）形成一組主機(jī)，其可好像附連到同一廣播域那樣進(jìn) 行通信。
[0028] 圖3中，智能電子裝置IED1、IED2、IED3、IED4根據(jù)需要設(shè)置在第二VLAN V2和第 三VLAN V3中，這具體經(jīng)過第一間隔41的開關(guān)和第二間隔42的開關(guān)的適當(dāng)配置來實(shí)現(xiàn)。
[0029] 表1中，示出所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，其可等于或形成計(jì)劃數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。

【權(quán)利要求】
1. 一種用于驗(yàn)證工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)的單元（10)，包括： 計(jì)劃模塊（11)，配置成存儲(chǔ)定義工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)的計(jì)劃數(shù) 據(jù)， 收集器模塊（12)，配置成收集定義所述工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的所部署通信網(wǎng)絡(luò)的有 效數(shù)據(jù)，以及 差檢測器（13)，配置成使用所述計(jì)劃數(shù)據(jù)和所述有效數(shù)據(jù)來檢測所述所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò) 與所述所部署通信網(wǎng)絡(luò)之間的差。
2. 如權(quán)利要求1所述的單元（10)，其中，所述收集器模塊（12)配置成通過向所述工業(yè) 自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的所述通信網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)裝置發(fā)送請求消息，并且通過作為響 應(yīng)而接收包含所述網(wǎng)絡(luò)裝置的物理和/或邏輯連接的配置消息，來收集所述有效數(shù)據(jù)。
3. 如權(quán)利要求2所述的單元（10)，其中，所述收集器模塊（12)配置成使用一個(gè)或多個(gè) 響應(yīng)消息來收集所述有效數(shù)據(jù)，其中所述一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)消息包括響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)裝置的網(wǎng)絡(luò)識(shí) 別信息并且響應(yīng)發(fā)送給所述工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的所述所部署通信網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè) 廣播消息而生成。
4. 如權(quán)利要求3所述的單元（10)，其中，所述收集器模塊（12)配置成使用包括所識(shí)別 子網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)裝置的網(wǎng)絡(luò)識(shí)別信息的響應(yīng)消息來收集所述有效數(shù)據(jù)。
5. 如權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的單元，其中，所述差檢測器（13)配置成基于隱 式或?qū)＜倚畔順?gòu)建所述所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)的綜合網(wǎng)絡(luò)通信模型，其中使用所述綜合網(wǎng)絡(luò)通 信模型來檢測所述所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)與所述所部署通信網(wǎng)絡(luò)之間的差。
6. 如權(quán)利要求5所述的單元，其中，所述隱式或?qū)＜倚畔ㄏ铝兄辽僖粋€(gè)：i)入口 濾波器默認(rèn)地在所有開關(guān)中關(guān)斷；ii)停用沒有連接到端節(jié)點(diǎn)的所有開關(guān)端口；iii)站 計(jì)算機(jī)能夠訪問所述通信網(wǎng)絡(luò)的所有智能電子裝置（IED)。
7. 如權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的單元，其中，所述差檢測器（13)配置成基于隱 式或?qū)＜倚畔⑺鲇行?shù)據(jù)變換為所述所部署通信網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)描述文件，其中使用所述 所部署通信網(wǎng)絡(luò)的所述系統(tǒng)描述文件以及所述所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)描述文件來檢測所 述所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)與所述所部署通信網(wǎng)絡(luò)之間的差。
8. 如權(quán)利要求7所述的單元，其中，所述工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)是輸電或配電網(wǎng)絡(luò)中 的變電站的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，以及所述系統(tǒng)描述文件是按照IEC 61850的變電站配置描 述。
9. 如權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所述的單元，還包括通知模塊（14)，其配置成在所述 差檢測器檢測所述所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)與所述所部署通信網(wǎng)絡(luò)之間的一個(gè)或多個(gè)差的情況下， 生成一個(gè)或多個(gè)通知消息。
10. -種驗(yàn)證工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)的方法，包括： 存儲(chǔ)定義工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)的計(jì)劃數(shù)據(jù)， 收集定義所述工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的所部署通信網(wǎng)絡(luò)的有效數(shù)據(jù)，以及 使用所述計(jì)劃數(shù)據(jù)和所述有效數(shù)據(jù)來檢測所述所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)與所述所部署通信網(wǎng) 絡(luò)之間的差。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中，通過向所述工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的所述所部 署通信網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)裝置發(fā)送請求消息，并且通過作為響應(yīng)而接收包含所述網(wǎng)絡(luò) 裝置的物理和/或邏輯連接的配置消息，來收集有效數(shù)據(jù)。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中，使用一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)消息來收集有效數(shù)據(jù)，其中 所述一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)消息包括響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)裝置的網(wǎng)絡(luò)識(shí)別信息并且響應(yīng)發(fā)送給所述工業(yè)自 動(dòng)化和控制系統(tǒng)的所述所部署通信網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè)廣播消息而生成。
13. 如權(quán)利要求10至12中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)的綜合網(wǎng) 絡(luò)通信模型基于隱式或?qū)＜倚畔順?gòu)建，其中使用所述綜合網(wǎng)絡(luò)通信模型來檢測所述所設(shè) 計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)與所述所部署通信網(wǎng)絡(luò)之間的差。
14. 如權(quán)利要求10至13中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述所部署通信網(wǎng)絡(luò)的綜合網(wǎng) 絡(luò)通信模型被構(gòu)建并且變換為系統(tǒng)描述文件，其中使用所述系統(tǒng)描述文件來檢測所述所設(shè) 計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)與所述所部署通信網(wǎng)絡(luò)之間的差。
15. -種包括其上存儲(chǔ)了計(jì)算機(jī)程序代碼的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中 所述計(jì)算機(jī)程序代碼指導(dǎo)計(jì)算機(jī)的處理器執(zhí)行下列步驟： 存儲(chǔ)工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)的計(jì)劃數(shù)據(jù)， 收集所述工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的所部署通信網(wǎng)絡(luò)的有效數(shù)據(jù)，以及 使用所述計(jì)劃數(shù)據(jù)和所述有效數(shù)據(jù)來檢測所述所設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)與所述所部署通信網(wǎng) 絡(luò)之間的差。
【文檔編號】H04L12/24GK104115445SQ201280070190
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月20日
【發(fā)明者】H.哈德里, T.斯范蒂, O.戈?duì)柪锎? W.溫默 申請人:Abb研究有限公司