自动化网络以及用于在自动化网络中进行数据传输的方法与流程

1.本发明涉及自动化网络。此外，本发明涉及用于在自动化网络中进行数据传输的方法。


背景技术：

2.自动化网络通常作为“现场总线系统”运行。这些是工业总线系统，其能够实时控制自动化网络中的机器或设施，其中，自动化网络中的机器或设施借助可编程逻辑控制器(sps)进行控制。sps使用现场总线系统来与现场设备，例如具有sps的自动化网络的机器或设施的传感器和执行器进行通信。如果多个网络参与者通过自动化网络中的可以是设计为有线或无线总线系统的同一条数据线发送电报，则必须有一种可行性方案，以便网络参与者能够共享同一条数据线用于传输数据。为此目的，有固定的层次结构和标准化协议。
3.现场总线系统通常以所谓的“主从模式”工作。这意味着，至少有一个网络参与者被设计为主参与者并接管流程的控制，而可以包括多个从参与者的其他网络参与者在自动化网络的控制模式下承担子任务的处理。借助从主参与者输出到从参与者的电报，在此在自动化网络中进行数据交换。从参与者从电报中读取发送给他们的输出数据并将其输入数据放入电报中，然后将电报发送回主参与者。
4.自动化网络通常设计为基于以太网的网络或基于以太网的现场总线。这意味着，自动化网络中的电报交互所基于的实时协议可以形成例如ethercat协议。由现有技术已知的具有基础ethercat协议的自动化网络(以下简称为ethercat网络)包括主参与者与各个网络参与者或从参与者之间的直接连接。主参与者和网络参与者或从参与者因此分别通过没有例如以网络分配器的形式的中间站的点对点连接而通过数据线网络彼此连接。来自主参与者的电报依次通过所有连接到数据线网络的从参与者，这些从参与者分别在传输中处理电报，并且最后一个从参与者通过数据线网络将电报发送回主参与者。
5.在错误模式下，即在发生线路故障时，例如由于传输介质的物理中断，主参与者可以通过这种方式仅通过数据线网络寻址位于故障点前面的部分从参与者。
6.在ep 1869836 b1中描述了一种方法，其中最后的从参与者通过冗余数据线网络重新连接到主参与者。主参与者向第一从参与者发送第一电报，其依次通过其余的从参与者，向最后的从参与者发送第二电报，其以相反的方向依次通过其余的从参与者。该方法尤其确保了，主参与者在错误模式下可以借助电报来寻址在故障位置之前的从参与者和从主参与者开始设置在故障位置之后的从参与者。
7.如果具有冗余数据线网络的ethercat网络由可以设计为所谓的交换机或分支的网络分配器扩展，则上述方法只能有限地在ethercat网络的其中只有从参与者的区域内应用。因此无法在错误模式下维持主参与者通过电报与所有从参与者的通信。


技术实现要素：

8.因此本发明的目的是提出一种优化的自动化网络，该自动化网络改善了故障安全
性。本发明的另一目的是提供一种用于在所提出的自动化网络中进行数据传输的改进的方法。
9.该目的通过独立权利要求的特征得以实现。本发明的其他的有利的实施方式在从属权利要求中说明。
10.根据本发明，提出了一种自动化网络以及一种用于在自动化网络中进行传输数据的方法。自动化网络具有多个网络参与者，其包括至少一个主参与者、至少一个交换设备和至少一个从参与者。主参与者包括主端口，交换设备包括交换端口，从参与者包括从端口，它们分别包括用于发送电报的发送单元和用于接收电报的接收单元。第一主端口的发送单元经由第一主通信路径与第一交换端口的接收单元连接并且第二交换端口的发送单元经由第一主通信路径与第二主端口的接收单元连接。第二主端口的发送单元经由第二主通信路径与第二交换端口的接收单元连接并且第一交换端口的发送单元经由第二主通信路径与第一主端口的接收单元连接，以便形成第一双环结构。第三交换端口的发送单元经过第一从通信路径与第一从端口的接收单元连接并且第二从端口的发送单元经由第一从通信路径与第四交换端口的接收单元连接。第四交换端口的发送单元经由第二从通信路径与第二从端口的接收单元连接并且第一从端口的发送单元经由第二从通信路径与第三交换端口的接收单元连接，以便形成第二双环结构。
11.主参与者被设计为，发送两个基于相同的数据包的电报。主参与者被设计成，经由第一主端口的发送单元并经由第一主通信路径将第一电报输出到交换设备，并且经由第二主端口的发送单元并经由第二主通信路径将第二电报输出到交换设备。交换设备被设计为，经由第一交换端口的接收单元接收第一电报，并且经由第三交换端口的发送单元通过第一从通信路径转发到第一从端口的接收单元。从参与者被设计为，将第一电报在传输中处理后经由第二从端口的发送单元通过第一从通信路径转发到第四交换端口的接收单元。交换设备被设计成，将经由第四交换端口的接收单元接收的第一电报经由第二交换端口的发送单元通过第一主通信路径转发到第二主端口的接收单元。交换设备被设计为，经由第二交换端口的接收单元接收第二电报，并且经由第四交换端口的发送单元通过第二从通信路径转发到第二从端口的接收单元。
12.从参与者被设计为，将第二电报经由第一从端口的发送单元通过第二从通信路径转发到第三交换端口的接收单元。交换设备被设计成，将经由第三交换端口的接收单元接收的第二电报经由第一交换端口的发送单元通过第二主通信路径转发到第一主端口的接收单元。交换设备和从参与者在错误模式下被设计为，将第一电报发送回主参与者，使得主参与者经由第一主端口的接收单元接收第一电报，并且/或者将第二电报发送回主参与者，使得主参与者经由第二主端口的接收单元接收第二电报。
13.尽管在可能包括第一双环结构的线路故障，即例如第一主通信路径上的传输介质的物理中断和/或第二主通信路径上的中断和/或第二双环结构的线路故障，即第一从通信路径上的传输介质的物理中断和/或第二从通信路径上的传输介质的物理中断的错误模式下，仍然可以保持自动化网络的安全运行。因此，通过提出的具有冗余双环拓扑的自动化网络提供了改善的故障安全性并保证了自动化网络的实时要求。所提出的自动化网络因此有利地不仅限于主从结构，而且可以通过可以包括一个和/或更多个网络分配器，即交换机或分支的交换设备扩展，并且尽管在故障模式下仍然继续保证在主参与者和从参与者之间的
通信，使得主参与者可以到达每个网络参与者，只要网络参与者仍然经由通信路径与主参与者连接。
14.特别是，与其他冗余方法相比，通过所提出的方法可以减少自动化网络中的电报交互，即自动化网络中的开销可以减半，因为在其他冗余方法中，相应的电报基本上在一个分支，即一个交换机处加倍，无论自动化网络是否发生线路故障。
15.在另一种实施方式中，设置了多个从参与者，它们设置在一个链中。链中的从参与者分别经由第一从端口和第二从端口连接。从参与者的链经由第一从通信路径和第二从通信路径连接到第三交换端口和第四交换端口。从参与者的链可以连接到第二双环结构并连接到第三交换端口和第四交换端口。有利地，链中的从参与者在错误模式下的行为与正常模式下，即没有线路故障的行为没有区别。因为链中的从参与者在运行中并且仅在电报的例如可以由第一从通信路径形成的传出路径上借助集成的处理单元处理电报，而最后一个从参与者由于第二从端口短接而将电报例如经由第二从通信路径发送回主参与者。
16.在链中的两个相邻从参与者之间发生线路故障的情况下识别出与故障相邻的从参与者，其中相邻的从参与者可以设置为例如与中断的数据线相邻，即与相应的故障相邻，与随后的从参与者不关联，使得相邻的从参与者将第二从端口的发送单元与第二从端口的接收单元短接，以便经由第二从通信路径将电报发送回。第二从通信路径在此例如连接到第二从端口的接收单元。
17.在另一种实施方式中，设置了多个交换设备，它们设置在一个链中。交换设备的链经由第一主通信路径和第二主通信路径连接到第一主端口和第二主端口。第一电报和/或第二电报分别具有地址信息，该地址信息向相应的交换设备示出，第一电报是否指定第一从通信路径和/或第二电报是否指定第二从通信路径和/或第一电报是否指定第一主通信路径和/或第二电报是否指定第二主通信路径。
18.所提出的自动化网络可以有利地包括多个交换设备，在双环结构中的从参与者的链可以分别连接到这些交换设备。通过所提出的自动化网络可以保证网络的简单的可扩展性，同时继续保持自动化网络的故障安全性。此外，所提出的自动化网络与该方法一起提供了可以适配各个系统需求的优点。由于电报中的地址信息，相应的电报可以在自动化网络中快速转发到为该电报指定的网络参与者。
19.在另一种实施方式中，交换设备包括第一网络分配器和第二网络分配器，第一网络分配器和第二网络分配器分别具有多个分配器端口。第一网络分配器的第一分配器端口对应交换设备的第一交换端口，第一网络分配器的第二分配器端口对应交换设备的第三交换端口。第一网络分配器经由第一网络分配器的第三分配器端口连接到第二网络分配器的第一分配器端口。
20.交换设备可以包括第一和第二网络分配器，其中第一网络分配器和第二网络分配器可以被设计为，经由分配器端口并且基于电报的地址信息将电报输出到为电报所指定的网络参与者。网络分配器可以设计为交换机或分支，以便可以有利地利用其功能。由此特别可以改善自动化网络中网络参与者的兼容性。
21.在另一实施方式中，与故障相邻的网络分配器和/或与故障相邻的交换设备在错误模式下被设计为，设置用于第一电报的第一错误信息和/或用于第二电报的第二错误信息并且将具有第一错误信息的第一电报经由第二主通信路径和/或将具有第二错误信息的
第二电报经由第一主通信路径发送回主参与者。
22.与故障相邻的交换设备，即识别在第一主通信路径和/或第二主通信路径上至随后的交换设备的特别可以形成为线路故障的形式的故障的交换设备可以为相应的电报设置错误信息。同样地，与故障相邻的网络分配器，即识别在第一主通信路径和/或第二主通信路径上至随后的交换设备的同样可以形成为线路故障的故障的网络分配器可以为相应的电报设置错误信息。错误信息还可以包括将电报地址更改为替代电报地址。主参与者以如下方式配置交换设备或相应的网络分配器：为正常模式设置电报路径以及为错误模式设置替代电报路径，其中为正常模式设置电报路径包括将交换端口或分配器端口配置给电报地址以输出电报。替代电报路径的设置还包括，例如将电报地址更改为替代电报地址，由此可以显示已经发生的故障；以及将交换端口或分配器端口配置给更改后的电报地址以用于电报的输出。
23.在另一实施方式中，与故障相邻的网络分配器和/或与故障相邻的交换设备和/或与故障相邻的从参与者在错误模式下被设计为，如果第一电报已经具有第一错误信息和/或第二电报已经具有第二错误信息，则丢弃具有第一错误信息的第一电报和/或具有第二错误信息的第二电报。通过在相应电报中已经确定错误信息时丢弃电报可以有利地避免相应电报在自动化网络中循环并且占用不必要的容量以及占用传输介质。尤其是，与故障相邻的网络分配器和/或与故障相邻的交换设备和/或与故障相邻的从参与者在此可以有利地用于识别自动化网络中的线路故障。
24.在另一实施方式中，从参与者被设置在第一交换设备和第二交换设备之间和/或在第一网络分配器和第二网络分配器之间。从参与者在错误模式下被设计为，设置用于第一电报的第一错误信息和/或用于第二电报的第二错误信息并且将具有第一错误信息的第一电报经由第二主通信路径和/或将具有第二错误信息的第二电报经由第一主通信路径发送回所述主参与者。由此可以灵活设计自动化网络，因为从参与者也可以设置在两个相邻的交换设备之间以及两个相邻的网络分配器之间。有利地，从参与者也可以设计为设置错误信息，这可以以与上述解释类似的方式实现，即例如通过改变电报地址。
25.在另一实施方式中，交换设备和从参与者识别第一主通信路径上和/或第二主通信路径上和/或第一从通信路径上和/或第二从通信路径上的故障并启动错误模式。还可以设想，网络分配器也被设计为，用于识别第一主通信路径上和/或第二主通信路径上和/或第一从通信路径上和/或第二从通信路径上的故障并启动错误模式。有利地，交换设备和从参与者都被设计为，如果识别到线路故障，例如中断则通过在相应的电报中设置错误信息来启动错误模式。该特性可以由网络参与者同样实现。
26.在另一实施方式中，第一电报和第二电报分别设计为ethercat电报。如果电报设计为ethercat电报，则可以有利地使用已知的ethercat标准。特别是，自动化网络的实时能力可以通过使用具有实时能力的数据传输协议来保证。
27.上面解释的和/或在从属权利要求中再现的本发明的有利设计方案和进一步改进可以单独使用或以任意组合彼此使用，例如在明确的依赖关系或不兼容的替代方案的情况下除外。
附图说明
28.以上描述的本发明的特性、特征和优点以及如何实现本发明的类型和方式将结合以下将结合示意性附图更详细地解释的实施例的描述更清晰和更清楚地理解。附图中：
29.图1示出了根据第一实施方式的具有网络参与者的自动化网络的示意性结构；
30.图2示出了根据第二实施方式的具有网络参与者的自动化网络的示意性结构；
31.图3示出了根据第三实施方式的具有网络参与者的自动化网络的示意性结构；以及
32.图4示出了根据第四实施方式的具有网络参与者的自动化网络的示意性结构。
33.需要指出的是，这些附图只是示意性的，并不是按比例绘制的。在这个意义上，图中所示的部件和元件可能被放大或缩小以便更好地理解。此外要指出的是，如果涉及相同设计的元件和/或部件，则附图中的附图标记选择不变。
具体实施方式
34.自动化网络100通常被实现为现场总线系统，其中网络参与者200经由现场总线彼此联网。自动化网络100可以具有一个主参与者205、至少一个交换设备210和多个从参与者215。主参与者205可以经由冗余数据线网络连接到交换设备210并且交换设备210连接到多个从参与者215，其中冗余数据线网络可以例如包括两个物理传输介质以用于将主参与者205的第一电报220和第二电报225相反传输到交换设备210或多个从参与者215。通过冗余数据线网络可以特别是在例如由于传输介质的物理中断的错误模式下确保，主参与者205可以继续与所有从参与者215通信。
35.下面基于具有实时能力的ethercat协议示例性说明本发明，并且不限于主从层次结构。
36.术语“在传输中”(，，on the fly“)在下文中理解为，从参与者215的处理单元被设计为，在已经经由从参与者215的第一从端口600完全接收电报之前开始处理电报。如果随后讨论在传输中处理电报，则因此还包括读取寻址到相应从参与者215的输出数据，以及将输入数据插入电报中，并且在自动化网络100的正常模式中将电报转发到随后的从参与者215。
37.在下文中，术语正常模式被理解为自动化网络100的不发生任何故障的状态或运行方式。
38.在下文中，术语错误模式被理解为自动化网络100的如下状态或运行方式，其中在自动化网络100中发生可以形成为传输介质的物理中断形式的线路故障并且阻碍主参与者205与从参与者215的持续通信。
39.在下文中，第一电报220、第二电报225、第三电报282和第四电报284分别被理解为ethercat电报，即电报所基于的有实时能力的协议形成ethercat协议。ethercat电报在此嵌入以太网数据帧中，因此具有符合ieee 802.3标准的以太网数据帧格式结构或符合ieee802.1q标准的标签字段。如果以下仅提及上述电报或电报或ethercat电报之一，则因此也包括以太网数据帧或数据帧。
40.本发明的核心思想在于，提供一种方法和具有网络参与者200的自动化网络100，其在使用至少一个交换设备210和冗余数据线路网络时允许主参与者205的电报由从参与
者215和/或由交换设备210在错误模式下，也就是说在传输介质物理中断的情况下被发送回主参与者205，并且由此可以保证主参与者205与所有其他网络参与者200的通信。
41.下面参考图1至4描述根据本发明的自动化网络100的结构和工作方式，其中如果有意义并且是必要的，在描述中使用来自四个附图的相关附图标记。
42.图1示出了自动化网络100，其包括多个网络参与者200，其中至少一个网络参与者200可以设计为主参与者205、至少一个网络参与者200设为交换设备210并且多个网络参与者200设计为从参与者215。图1中示例性示出了从参与者215。主参与者205包括第一主端口400和第二主端口415。交换设备210具有第一交换端口500和第二交换端口515以及第三交换端口530和第四交换端口550。从参与者215包括第一从端口600和第二从端口620。所提及的端口分别具有用于发送电报的发送单元tx和用于接收电报的接收单元rx。
43.第一主端口400的发送单元tx经由第一主通信路径310连接到第一交换端口500的接收单元rx。此外，第二交换端口515的发送单元tx经由第一主通信路径310连接到第二主端口415的接收单元rx。第二主端口415的发送单元tx经由第二主通信路径315连接到第二交换端口515的接收单元rx。此外，第一交换端口500的发送单元tx经由第二主通信路径315连接到第一主端口400的接收单元rx。因此，主参与者205经由第一主端口400和第二主端口415与第一主通信路径310和第二主通信路径315以及交换设备210的第一交换端口500和第二交换端口515构成第一双环结构300。
44.此外，第三交换端口530的发送单元tx经由第一从通信路径320连接到第一从端口600的接收单元rx。第二从端口620的发送单元tx经由第一从通信路径320连接到第四交换端口550的接收单元rx。第一从端口600的发送单元tx也经由第二从通信路径325连接到第三交换端口530的接收单元rx。同样地，第四交换端口550的发送单元tx经由第二从通信路径325连接到第二从端口620的接收单元rx。从参与者215经由第一从端口600、经由第二从端口620、经由第一从通信路径320并经由第二从通信路径325与交换设备210构成包括交换设备210的第二双环结构305。
45.主参与者205被设计为，发送两个基于相同的数据包的电报。为此，主参与者205经由第一主端口400的发送单元tx通过第一主通信路径310将第一电报220输出到第一交换端口500的接收单元rx。交换设备210被设计成，经由第一交换端口500的接收单元rx接收第一电报220。此外，交换设备210被设计为，经由第三交换端口530的发送单元tx通过第一从通信路径320将第一电报220输出到第一从端口600的接收单元rx。从参与者215被设计为，在传输中处理第一电报220，其中为了清楚起见在图1中未示出处理单元。
46.从参与者215在处理第一电报220之后被设计为，将第一电报220经由第二从端口620的发送单元tx通过第一从通信路径320输出到第四交换端口550的接收单元rx。交换设备210被设计成，经由第四交换端口550的接收单元rx接收第一电报220，并且经由第二交换端口515的发送单元tx通过第一主通信路径310发送到第二主端口415的接收单元rx。最后，主参与者205被设计为，经由第二主端口415的接收单元tx接收第一电报220。此外，主参与者205可以被设计用于评估第一电报220。
47.主参与者205还被设计为，经由第二主端口415的发送单元tx通过第二主通信路径315将第二电报225输出到第二交换端口515的接收单元rx。交换设备210被设计成，经由第二交换端口515的接收单元rx接收第二电报225并经由第四交换端口550的发送单元tx通过
第二从通信路径325输出到第二从端口620的接收单元rx。例如，从参与者215未被设计为，处理从参与者215经由第二从端口620的接收单元rx接收到的第二电报225。然而，从参与者215被设计为，经由第一从端口600的发送单元tx通过第二从通信路径325将第二电报225输出到第三交换端口530的接收单元rx。第三交换端口530的接收单元rx被设计为接收第二电报225。交换设备210还被设计为，经由第一交换端口500的发送单元tx通过第二主通信路径315将第二电报225输出到第一主端口400的接收单元rx。
48.主参与者205被设计为，经由第一主端口400的接收单元rx接收第二电报225。此外，主参与者205可以被设计为，丢弃两个电报中的一个，即第一电报220或第二电报225。例如，在提到的示例中，主参与者205可以丢弃第二电报225，因为从参与者215在运行中没有处理第二电报225。作为丢弃两个电报之一的替代方案，主参与者205可以在读取模式下被设计为，对两个电报的使用数据字段中的数据进行或处理，即叠加。由于主参与者205经由第一主通信路径310和通过第二主通信路径315从从参与者215或从参与者的链获得的电报的使用数据字段中的数据叠加，或处理过程可用于，在主参与者205内部形成共用电报。
49.图1相应地示出了正常模式中的自动化网络100，其中正常模式的特征在于，自动化网络100中的电报交互没有故障地进行。图1中所示的自动化网络100及其网络参与者200的表示已被示例性地选择并且不将本发明的保护范围限制为所示的表示。自动化网络100可以替代地偏离该表示并且包括图1中未示出的网络参与者200。图1中的术语rx和tx通常表示接收器rx(rx:“接收器”或“接收”)以及发送器tx(tx：“收发器”或“收发”)。
50.第一主通信路径310可以例如以第一数据线的形式实现，第二主通信路径315可以例如以第二数据线的形式实现。可以想象，第一从通信路径320以第三数据线的形式实现并且第二从通信路径325以第四数据线的形式实现。然而，所解释的实施例仅是示例并且还可以以替代方式实现。
51.为了清楚起见，以下图中省略了网络参与者200的各个端口的发送单元tx和接收单元rx的图示。然而，图2至图4中所示的网络参与者200的端口分别具有用于发送电报的发送单元tx和用于接收电报的接收单元rx。
52.图2显示了图1中所示的自动化网络100的扩展。图2中的自动化网络100也具有主参与者205。此外，图2中的自动化网络100包括两个交换设备210作为第一交换设备240和第二交换设备245。此外，自动化网络100包括六个从参与者215作为第一从参与者260、第二从参与者262、第三从参与者264、第四从参与者266、第五从参与者268和第六从参与者270。
53.第一从参与者260到第六从参与者270被设置在一个链中。第一从参与者260至第六从参与者270分别具有第一从端口600和第二从端口620，经由这些从端口，各个从参与者215分别经由冗余的数据线网络彼此连接。从参与者215经由第一从端口600和经由第二从端口620的连接的一个例外例如针对第四从参与者266和第五从参与者268之间的区段给出。例如，第一线路故障810发生在第四从参与者266和第五从参与者268之间，这在图2中以闪电符号示出。第一线路故障810可以是在第四从参与者266和第五从参与者268之间的连接，即传输介质的物理中断。
54.图2中的第一交换设备240和第二交换设备245示例性地分别具有两个网络分配器。例如，第一交换设备240包括第一网络分配器230和第二网络分配器235。例如，第二交换设备245可以包括第三网络分配器250和第四网络分配器255。因此，可以在自动化网络100
中提供多个交换设备210，它们也可以像从参与者215一样设置在一个链中并且可以经由第一主通信路径310以及经由第二主通信路径315与主参与者205的第一主端口400和第二主端口415连接。此外，图2中的自动化网络100还可以包括另外的交换设备210，然而这些另外的交换设备未示出。第一网络分配器230至第四网络分配器255分别具有分配器端口。
55.在此例如，第一网络分配器230的第一分配器端口700对应于图1所示的交换设备210的第一交换端口500。例如，第一网络分配器230的第二分配器端口705对应于图1所示的交换设备210的第三交换端口530。例如，第二网络分配器235的第二分配器端口710可以对应于图1中的交换设备210的第四交换端口550。此外，第二网络分配器235的第三分配器端口715可以对应于图1中的第二交换端口515。此外，第一交换设备240的第一网络分配器230和第二网络分配器235经由第一内部连接800连接。其中，第一内部连接800例如可以包括第一网络分配器230的第三分配器端口707的连接以及第二网络分配器235的第一分配器端口708的连接。
56.第一内部连接800以及下面解释的另外的连接可以以与用于第一主通信路径310或用于第二主通信路径315或用于第一从通信路径320或用于第二从通信路径325以及用于下面解释的另外的从通信路径的线路连接的设计方案的类似的方式设计为电缆线，例如以铜线、光纤线或类似的形式。此外，可以通过所提出的本发明实现的线路连接的设计方案和线路冗余的质量不依赖于各个网络参与者200的布置。
57.经由第二网络分配器235的第三分配器端口715以及经由第一主通信路径310并经由第二主通信路径315，第一交换设备240可以连接到第二交换设备245，其中第二网络分配器235的第三分配器端口715的连接包括与第三网络分配器250的第一分配器端口720的连接。
58.第三网络分配器250可以经由第三网络分配器250的第二分配器端口725通过第三从通信路径335和第四从通信路径340连接到占位符x。同样，第四网络分配器255可以经由第四网络分配器255的第二分配器端口740通过第三从通信路径335并通过第四从通信路径340连接到占位符x。在此，占位符x代表从参与者215和/或从参与者215的链，其可以经由第三从通信路径335并经由第四从通信路径340连接到第二交换设备245。
59.第三网络分配器250可以经由第三网络分配器250的第三分配器端口730通过第二内部连接805连接到第四网络分配器255的第一分配器端口735。由于第二交换设备245可以类似于第一交换设备240设计，所以第三网络分配器250的第一分配器端口720以及第三网络分配器250的第二分配器端口725与第四网络分配器255的第二分配器端口740和第四网络分配器255的第三分配器端口745可以如以上对第一交换设备240的解释设计。出于此原因，参考上面的解释。第二交换设备245的第四网络分配器255经由第四网络分配器255的第三分配器端口745通过第一主通信路径310并通过第二主通信路径315连接到主参与者205的第二主端口415。
60.从参与者215的链经由第一从参与者260的第一从端口600通过第一从通信路径320并通过第二从通信路径325连接到第一网络分配器230的第二分配器端口705。此外，链中的最后一个从参与者215，即第六从参与者270经由第二从端口620通过第一从通信路径320并通过第二个从通信路径325连接到第二网络分配器235的第二分配器端口710。
61.与对图1的解释相反，图2中的主参与者205可以例如被设计为，例如通过先前的配
置预先将第一交换设备240和第二交换设备245指定为，在第一网络分配器230至第四网络分配器255中经由第一网络分配器230的哪个分配器端口以及经由第二网络分配器235的哪个分配器端口以及经由第三网络分配器250的哪个分配器端口以及最后经由第四网络分配器255的哪个分配器端口输出主参与者205的电报。第一网络分配器230至第四网络分配器255可以例如将该设置分别存储在相应的网络分配器的路由表中，以便随后在接收电报时经由对应的分配器端口访问所存储的用于输出相应电报的路由信息。
62.在替代的设计方案中，主参与者205的电报也可以具有地址信息，通过该地址信息显示，相应的网络分配器必须经由哪个分配器端口来路由电报。例如，电报的地址信息可以位于电报的报头部分，以便能够尽快做出路由决定。主参与者205例如可以被设计为，将第一电报220经由第一主端口400通过第一主通信路径310输出到第一网络分配器230的第一分配器端口700。第一网络分配器230经由第一网络分配器230的第二分配器端口705通过第一从通信路径320将第一电报220转发到第一从参与者260的第一从端口600。
63.主参与者205例如可以在第一网络分配器230中发送第一电报220之前设置经由第一网络分配器230的第一分配器端口700接收第一电报220和经由第一网络分配器230的第二分配器端口705输出第一电报220。第一电报220可以具有目标地址，该目标地址例如可以位于第一电报220的报头部分中。在此例如，目标地址可以为所谓的elan id的形式。例如，对于第一电报220，elan id可以包括值1。第一从参与者260将具有elan id 1的第一电报220经由第一从参与者260的第二从端口620通过第一从通信路径320转发到第二从参与者262的第一从端口600。第一从参与者260在传输中处理第一电报220并转发第一电报220，同样第二从参与者262将第一电报220在被第二从参与者262处理后经由第二从参与者262的第二从端口620通过第一个从通信路径320转发到第三从参与者264的第一从端口600。
64.第三从参与者264在传输中处理第一电报220并将第一电报220经由第三从参与者264的第二从端口620通过第一从通信路径310转发到到第四从参与者266的第一从端口600。第四从参与者266还在传输中处理第一电报220。例如，由于可以包括第一从通信路径320的中断的第一线路故障810，第四从参与者266可以不将在传输中处理之后的第一电报220转发到第五从参与者268。由于第一线路故障810，第四从参与者266启动错误模式并经由第二从通信路径325将具有elan id 1的第一电报220反馈给第三从参与者264。第一电报220在第四从参与者266中的内部反馈，即发送单元与第四从参与者266的第二从端口620的接收单元的短接例如可以由图2中在第四从参与者266或其他从参与者中未示出的联接装置在从参与者215中进行，该联接装置例如包括第一多路复用器和第二多路复用器，其中第一多路复用器和第二多路复用器可以被设计为，分别将发送单元与相应从端口的接收单元内部短接，使得电报可以经由另一从通信路径发送回主参与者205。
65.第四从参与者266将具有elan id 1的第一电报220经由第四从参与者266的第一从端口600并经由第二从通信路径325发送到第三从参与者264的第二从端口620。第三从参与者264现在不再处理具有elan id 1的第一电报220，而是将第一电报220经由第三从参与者264的第一从端口600并经由第二从通信路径325发送到第二从参与者262的第二从端口620。第二从参与者262也未设计为，再次处理第一电报220。第二从参与者262将第一电报220经由第二从参与者262的第一从端口600并经由第二从通信路径325发送到第一从参与者260的第二从端口620。第一从参与者260也不设计为再次处理第一电报220。
66.第一从参与者260将第一电报220经由第一从参与者260的第一从端口600并经由第二从通信路径325输出到第一网络分配器230的第二分配器端口705。第一网络分配器230将第一电报220经由第一网络分配器230的第一分配器端口700通过第二主通信路径315输出到主参与者205的第一主端口400。第一网络分配器230可以直接经由第一网络分配器230的第一分配器端口700输出第一电报220，因为例如主参与者205已经为第一电报220预设为，第一网络分配器230应该分别经由第一网络分配器230的第一分配端口700和第一网络分配器230的第二分配器端口705接收和输出第一电报220。
67.主参与者205经由第二主端口415和经由第二主通信路径315输出的第二电报225可以例如包括elan id 2，其可以包含在第二电报225的报头部分中。可以想象，主参与者205为第三网络分配器250和第四网络分配器255设置为，第三网络分配器250以及第四网络分配器255分别经由第四网络分配器255的第三分配器端口745接收具有elan id 2的第二电报225，并且第四网络分配器255将第二电报225经由第四网络分配器255的第一分配器端口735通过第二内部连接805输出到第三网络分配器250的第三分配器端口730。第二网络分配器250可以将第二电报225经由第三网络分配器250的第一分配器端口720通过第二主通信路径315输出到第二网络分配器235的第三分配器端口715。第二网络分配器235可以经由第二网络分配器235的第二分配器端口710通过第二从通信路径325将第二电报225输出到第六从参与者270的第二从端口620。
68.如已经解释的，在此主参与者205可以为第二网络分配器235预设为，第二网络分配器235经由第二网络分配器225的第三分配器端口715接收第二电报235并且经由第二网络分配器235的第二分配器端口710转发第二电报。第六从参与者270将第二电报225经由第六从参与者270的第一从端口600通过第二从通信路径325转发到第五从参与者268的第二从端口620。由于第五从参与者268和第四从参与者266之间的第二从通信路径325例如被第一线路故障810中断，所以第五从参与者268不能将第二电报225转发到第四从参与者266。出于该原因，第五从参与者268启动错误模式，正如第四从参与者266已经为第一电报220所做的那样。
69.第五从参与者268还可以具有未示出的联接装置，其包括第一多路复用器和第二多路复用器，以便将发送单元与第五从参与者268的第一从端口600的接收单元短接，从而在第五从参与者268中反馈第二电报225，使得第五从参与者268可以在短接之后在传输中处理第二电报225。第五从参与者268将在传输中处理后的第二电报225经由第一从通信路径320输出到相邻的从参与者，在所示示例中即第六从参与者270。
70.第六从参与者270经由第六从参与者270的第一从端口600接收第二电报225、在传输中处理第二电报225并且然后经由第六从参与者270的第二从端口620通过第一从通信路径320发送到第二网络分配器235的第二分配器端口710、从第二网络分配器235的第二分配器端口710输出或接收。此外，第二网络分配器235可以被设计为，分别经由第二网络分配器235的第一分配器端口708以及经由第二网络分配器235的第三分配器端口715接收或输出未示出的具有elan id 3的第三电报和未示出的具有elan id 4的第四电报。
71.此外，第三网络分配器250的配置可以规定，第三网络分配器250分别经由第三网络分配器250的第一分配器端口720并且经由第三网络分配器250的第三分配端口730接收或输出具有elan id 1的第一电报220以及具有elan id 2的第二电报225。此外，第三网络
分配器250可以被设计为，分别经由第三网络分配器250的第一分配器端口720以及经由第三网络分配器250的第二分配器端口725接收或输出未示出的具有elan id 3的第三电报以及未示出的具有elan id 4的第四电报。
72.第四网络分配器255的设置可以意味着，第四网络分配器255经由第四网络分配器255的第一分配器端口735并且经由第四网络分配器255的第三分配器端口745接收或输出具有elan id 1的第一电报220以及具有elan id 2的第二电报225。此外，第四网络分配器255可以分别经由第四网络分配器255的第三分配器端口745以及经由第四网络分配器255的第二分配器端口740接收或输出未示出的具有elan id 3的第三电报以及未示出的具有elan id 4的第四电报。第一网络分配器230至第四网络分配器255的所述配置在自动化网络100中允许主参与者205使第一电报220、第二电报225以及未示出的发送到占位符x的第三电报和未示出的发送到占位符x的第四电报即使由于线路故障仍再次返回，并且主参与者205由此到达所有其他网络参与者200，特别是与第一线路故障810相邻的那些。
73.第一电报220和第二电报225通过第一网络分配器230到第四网络分配器255的在图2中所述的路由基于第一电报220和第二电报225分别具有的elan id。在此，elan id可以以与vlan id类似的方式设计，并且可以位于电报的标签字段中，其中，电报优选设计为ethercat电报的形式。
74.如果图2中的自动化网络100中的电报的路由例如基于具有mac地址的路由(mac：介质访问控制)，则第一主端口400具有例如为mac20的mac地址，并且第二主端口415具有例如为mac10的mac地址。例如，第一电报220可以具有第一mac地址mac1，并且主参与者205经由第二主端口415输出的第二电报225可以包括第二mac地址mac2。如果主参与者205经由第一主端口400输出未示出的第三电报，则第三电报例如可以具有第三mac地址mac3。此外，主参与者205可以经由第二主端口415输出具有第四mac地址mac4的未示出的第四电报。主参与者205可以将第一网络分配器230至第四网络分配器255设置为，使得例如第一网络分配器230在经由第一网络分配器230的第二分配器端口705接收第二电报225时将第二电报225的第二mac地址mac2设置为第一主端口400的mac地址mac20。
75.此外，主参与者205可以将第二网络分配器235设置为，使得第二网络分配器235在经由第二网络分配器235的第二分配器端口710接收具有第一mac地址mac1的第一电报220时将第一mac地址mac1设置为第二主端口415的mac地址mac10。此外，主参与者205可以将第三网络分配器250设置为，使得第三网络分配器250在经由第三网络分配器250的第二分配器端口725接收具有第四mac地址mac4的未示出的第四电报时设置为主参与者205的第一主端口400的mac地址mac20。主参与者205可以将第四网络分配器255设置为，使得第四网络分配器255在经由第四网络分配器255的第二分配器端口740接收具有第三mac地址mac3的未示出的第三电报时将第三电报的第三mac地址mac3设置为主参与者205的第二主端口415的mac地址mac10。在此，提到的mac地址分别涉及各个电报的目标地址。
76.作为经由mac地址路由电报的替代方案，也可以在使用所谓的rout-tag标签字段时经由目标id路由电报，或者在使用vlan-tag标签字段时经由vlan id路由电报，然而省略了其解释。
77.上述关于第一电报220和第二电报225以及图2中未示出的第三电报或未示出的第四电报的接收的第一网络分配器230至第四网络分配器255的设置的解释参考了mac地址相
对于目标mac地址的变化，其对应于第一主端口400或第二主端口415的相应mac地址，因为第一电报220和第二电报225以及第三电报和第四电报在正常模式中分别到达具有mac地址mac20的第一主端口400和具有mac地址mac10的第二主端口415。
78.如果现在第四从参与者266和第五从参与者268之间在第一从通信路径320和在第二从通信路径325上发生第一线路故障810，则第一电报220经由第二从通信路径325到达第一网络分配器230。第一网络分配器230被设计成，经由第一网络分配器230的第二分配器端口705接收第一电报220并将第一mac地址mac1设置为第一主端口400的mac地址mac20。此外，第一网络分配器230将第一电报220经由第一网络分配器230的第一分配器端口700并经由第二主通信路径315输出到主参与者205。主参与者205经由具有mac地址mac20的第一主端口400接收第一电报220。
79.主参与者205经由第二主端口415和第二主通信路径315输出的第二电报225在由于第一线路故障810经由第一从通信路径320和经由第二网络分配器235的第二分配器端口710反馈第二电报225之后到达第二网络分配器235。第二网络分配器235设计为，将第二电报225的第二mac地址mac2设置为第二主端口415的mac地址mac10，使得第二网络分配器235经由第二网络分配器235的第三分配器端口715和第一主通信路径310将第二电报225输出到第二交换设备245。具有第三网络分配器250和第四网络分配器255的第二交换设备245设计为，将第二电报225经由第四网络分配器255的第三分配器端口745并经由第一主通信路径310输出到主参与者205的具有mac地址mac10的第二主端口415。例如，第一线路故障810不影响第三电报和第四电报的电报路径，使得之前在第四网络分配器255中对具有第三mac地址mac3的第三电报的设置和在第三网络分配器250中对具有第四mac地址mac4的第四电报的设置继续适用。
80.图3显示了图1和2中所示的自动化网络100的扩展。与图1和图2中所示的具有网络参与者200的自动化网络100相比，下面在图3中电报交互基于经由主参与者205的第一主端口400的具有elan id 3的第三电报282的输出以及经由第二主端口415的具有elan id4的第四电报284的输出，甚至首先用于在图3中未示出的正常模式，其中没有发生线路故障。主参与者205被设计为，经由第一主通信路径310将具有elan id 3的第三电报282输出到第一交换设备240，其中第一交换设备240包括第一网络分配器230和第二网络分配器235。第一网络分配器230被设计成，经由第一网络分配器230的第一分配器端口700接收第三电报282，并且经由第一网络分配器230的第三分配器端口707通过第一内部连接800将第三电报282输出到第二网络分配器235的第一分配器端口708。
81.第二网络分配器235被设计为，经由第二网络分配器235的第三分配器端口715通过第一主通信路径310将第三电报282转发到第二交换设备245，其中第二交换设备245包括第三网络分配器250和第四网络分配器255。第三网络分配器250经由第三网络分配器250的第一分配器端口720接收第三电报282，并经由第三从通信路径335将第三电报282输出到第七从参与者272。第七从参与者272被设计成，经由第七从参与者272的第一从端口600接收第三电报282、在传输中处理第三电报282并且经由第七从参与者272的第二从端口620通过第三从通信路径335转发到第八从参与者274。第八从参与者274被设计成，经由第八从参与者274的第一从端口600接收第三电报282、在传输中处理第三电报282并且经由第八从参与者274的第二分配器端口620通过第三从通信路径335输出到第九从参与者276。
82.第九从参与者276经由第九从参与者276的第一从端口600接收第三电报282、在传输中处理第三电报282，类似于之前的从参与者、并经由第九从参与者276的第二从端口620通过第三从通信路径335将第三电报282输出到第十从参与者278。第十从参与者278被设计成，经由第十从参与者278的第一从端口600接收第三电报282、在传输中处理第三电报282并且经由第十从参与者278的第二从端口620通过第三从通信路径335转发到第四网络分配器255。第四网络分配器255被设计成，经由第四网络分配器255的第二分配器端口740接收第三电报282，并经由第四网络分配器255的第三分配器端口745通过第一主通信路径310转发到主参与者205。主参与者205经由第二主端口415接收第三电报282。
83.此外，主参与者205设计为，将第四电报284经由第二主通信路径315输出到第二交换设备245。第二交换设备245的第四网络分配器255经由第四网络分配器255的第三分配器端口745接收具有elan id 4的第四电报284并且经由第四网络分配器255的第二分配器端口740和第四从通信路径340将第四电报284转发到第十从参与者278。第十从参与者278经由第十从参与者278的第二从端口620接收第四电报284，并且将其经由第十从参与者278的第一从端口600转发到第九从参与者276而不进行处理。第九从参与者276经由第九从参与者276的第二从端口620接收第四电报284并且经由第九从参与者276的第一从端口600和第四从通信路径340将第四电报284转发到第八从参与者274而不进行处理。
84.第八从参与者274经由第八从参与者274的第二从端口620接收第四电报284并且将其经由第八从参与者274的第一从端口600并经由第四从通信路径340直接(不处理)转发到第七从参与者272。第七从参与者272经由第七从参与者272的第二从端口620接收第四电报284，并将其经由第七从参与者272的第一从端口600和第四从通信路径340输出到第三网络分配器250。第三网络分配器250经由第三网络分配器250的第二分配器端口725接收第四电报284并且经由第三网络分配器250的第一分配器端口720通过第二主通信路径315将第四电报284输出到第一交换设备240。第一交换设备240被设计为，经由第二网络分配器235接收第四电报284。第二网络分配器235经由第二网络分配器235的第三分配器端口715接收第四电报284，并将其经由第二网络分配器235的第一分配器端口708和第一内部连接800转发到第一网络分配器230的第三分配器端口707。
85.第一网络分配器230经由第二主通信路径315将第四电报284输出到主参与者205的第一主端口400。前面的解释在此与正常模式有关，即第三电报282和第四电报284的电报交互或电报路径没有发生线路故障。主参与者205经由第一主端口400接收第四电报284，并且在正常模式下被设计为，丢弃第四电报284并且仅评估已经在传输中由从参与者处理的第三电报282，因为电报来自同一个数据包。
86.也解释了的第三从通信路径335与第四从通信路径340在第三网络分配器250的第二分配器端口725和第四网络分配器745的第二分配器端口740之间形成双环结构。
87.此外，主参与者205的在图3中未示出并结合图1和图2描述的电报交互可以借助第一电报220和第二电报225以类似方式实现，而在此不会限制本发明的保护范围。在图3中示例性经由第一从通信路径320和经由第二从通信路径325连接到第一网络分配器230和第二网络分配器235的占位符x可以代表从参与者和/或从参与者的链，如图该链经由第三从通信路径335和经由第四从通信路径路径340例如连接到第三网络分配器250和第四网络分配器255。例如，由占位符x表示的从参与者215或从参与者的链可以经由第一电报220和第二
电报225来寻址。
88.在之前结合附图描述的正常模式的描述之后，现在接着描述图3中所示的自动化网络100的错误模式。例如如图3所示，如果现在第一交换设备240和第二交换设备245之间在第一主通信路径310上或在第二主通信路径315上发生第二线路故障815，则第三电报282和第四电报284不能轻易地，即没有进行更改地在自动化网络100中路由。
89.同样地，在图3中未示出但可以采用在图2中解释的电报路径的第一和第二电报由于第二线路故障815不能轻易地在自动化网络100中路由。第二线路故障815在此可以以类似于图2中的第一线路故障810的方式形成并且可以包括数据线或传输介质的物理中断。如果相邻的交换设备，在图3所示的示例中即第一交换设备240和第二交换设备245识别为，在第一交换设备240和第二交换设备245之间没有连接，即第一主通信路径310和第二主通信路径315中断，则第一交换设备240和第二交换设备245都被设计为，启动错误模式并且分别在第三电报282和第四电报284中设置错误信息。此外，每个网络分配器也可以设计为启动错误模式，因为第一交换设备240的第一网络分配器230和第二网络分配器235以及第二交换设备245的第三网络分配器250和第四网络分配器255直接彼此连接不是绝对必要的。
90.第二网络分配器235例如为第二网络分配器235的第三分配器端口715设置的错误信息以及第三网络分配器250为第三网络分配器250的第一分配器端口720设置的错误信息例如对于在替代elan id中提到的端口可以是成立的。例如，对于elan id 3可以是替代的elan id 0x403(在十六进制系统中)，以及替代的elan id 0x404(在十六进制系统中)可用于elan id 4。为了完整起见，对于具有id 1的第一电报220可以是替代的elan id0x401(在十六进制系统中)，以及对于具有elan id 2的第二电报225可以是替代的elan id 0x402(以十六进制表示)。提到的替代的elan id可以由主参与者205为分别针对在正常模式下分别具有与相邻的网络分配器的连接的第一个分配器端口和第三个分配器端口的各个网络分配器来设置。
91.因此，第二网络分配器235和第三网络分配器250分别设计为，在确定第二线路故障815，即第二网络分配器235和第三网络分配器250之间的连接的中断后检查，是否为提到的网络分配器存储了用于第三电报282和第四电报284的替代路由。为了第三电报282的替代路径，第二网络分配器235在成功检查替代路径的存在之后设计为，将第三电报282经由第二网络分配器235的第一分配器端口708和第一内部连接800转发到第一网络分配器230。第一网络分配器230经由第一网络分配器230的第三分配器端口707接收第三电报282，并经由第一网络分配器230的第一分配器端口700和第二主通信路径315将第三电报282转发回主参与者205的第一主端口400。第四电报284由第三网络分配器250经由第三网络分配器250的第二分配器端口725并经由第一从通信路径335被发送回第七从参与者272。
92.第七从参与者272经由第七从参与者272的第一从端口600接收第四电报284、在传输中处理第四电报284并经由第七从参与者272的第二从端口620在替代电报路由中将第四电报284经由第三从通信路径335输出到第八从参与者274。第八从参与者274经由第八从参与者274的第一从端口600接收第四电报284、在传输中处理第四电报284并经由第八从参与者274的第二从端口620并经由第三从通信路径335将第四电报284转发到第九从参与者276。第九从参与者276经由第九从参与者276的第一从端口600接收第四电报284、在传输中处理第四电报284并经由第九从参与者276的第二从端口620和第三从通信路径将第四电报
284输出到第十从节点278。第十从参与者278经由第十从参与者278的第一从端口600接收第四电报284、在传输中处理第四电报284并经由第十从参与者278的第二从端口620和第三从通信路径335将第四电报284转发到第四网络分配器255。第四网络分配器255经由第四网络分配器255的第二分配器端口740接收第四电报284并且经由第四网络分配器255的第三分配器端口745和第一主通信路径310将第四电报284转发回主参与者205。主参与者205经由第二主端口415接收第四电报284。
93.作为以如所解释的替代的elan id形式设置错误信息的替代方案，电报中的空闲位也可以用于错误信息或路由。如果elan id如所描述的用于路由电报，则优选设计为ethercat电报的电报包括所谓的elan tag标签字段。elan tag标签字段在此可以类似于vlan tag标签字段设计，但如果相应的电报已被碎片化，则包含附加信息。例如，图3所示的第一至第四网络分配器230、235、250、255中的每一个都可以进行碎片化。随后，主参与者205在组装各个电报碎片时需要关于碎片化的附加信息。具有elan tag标记字段的电报在电报中也具有所谓的elan-end-tag标记字段。也就是说，校验和字段之前的数据字段包含稍后将更详细解释的信息。elan tag标签字段中的elan id例如包括12位，其中当设置替代的elan id的错误信息时，例如由相应的相邻网络分配器或相邻的交换设备设置在elan tag标签字段中的第11位。
94.如果在自动化网络100中使用mac地址替代电报的路由，则通常情况下，相应的网络分配器被设计为，针对相应的网络分配器应该经由第一主端口输出的电报将电报的mac地址设置为第二主端口415的mac地址mac10，以便相应的网络分配器可以将电报发送回主参与者205。同理，主参与者205为相应的网络分配器设置为，针对应该分别经由第三分配器端口输出到随后的网络参与者200的电报将电报的mac地址设置为mac20地址，即第一主端口400的mac地址。由于上述设置，即使在网络分配器之间确定线路故障的情况下，即在第一主通信路径310和第二主通信路径315上确定线路故障的情况下，各个网络分配器通常能够将电报经由相应的其他主通信路径发送回主参与者205。
95.电报还必须具有附加标识符，以便自动化网络100中的主参与者205或其他网络参与者200可以识别在自动化网络100中在其中一个通信路径上发生线路故障并且电报的已经被交换的mac地址不能再次交换，因为自动化网络100可以有利地用于识别单个线路故障。对于已经设置了错误信息的另一线路故障，也就是说，当已经设置了替代的elan id或替代的mac地址时，从参与者和网络分配器优选地被设计为，丢弃相应的电报。在用于路由的elan id的情况下，电报中因此不需要显示错误模式已被启动的额外的标识符。
96.图4示出了自动化网络100中网络参与者200的替代布置。例如，图4中的网络参与者200的布置的基本结构是基于图2中的网络参与者200的布置。与图2中的网络参与者200的其中在第四从参与者266和第五从参与者268之间发生第一线路故障810的布置不同，在图4中例如在第十一从参与者280和第二交换设备245的第三网络分配器250之间发生第三线路故障820。第十一从参与者280例如设置在第一交换设备240和第二交换设备245之间，其中到第二交换设备245的连接可以被所述第三线路故障820物理中断。第十一从参与者280经由第一主通信路径310并经由第二主通信路径315并经由第十一从参与者280的第一从端口600连接到第二网络分配器235的第三分配器端口715。
97.对于图4中的自动化网络100中的其他从参与者215或网络参与者200接通或连接，
请参见上述附图的实施例，并且在此不再赘述重复的特征。此外，与为自动化网络100中的网络参与者200的各个端口配置的替代的elan id或mac地址相关的特征在图4中不再重复。同样，不再重复从主参与者205出发的电报交互的详细描述。在图4所示的示例中，第十一从参与者280被设计为，在第十一从参与者280已经确定至随后的第三网络分配器250的第三线路故障820之后，在第一电报220中设置第一错误信息。在此例如，第一错误信息可以包括将elan id 1设置为替代的elan id 0x401(在十六进制系统中)。
98.由于第十一从参与者280的第二从端口620中的短接的发送和接收单元，第十一从参与者280被设计为，将第一电报220经由第十一从参与者280的第一从端口600通过第二主通信路径315转发到第一交换设备240。如上所述，第一交换设备240被设计成，经由第二网络分配器235的第三分配器端口715接收具有替代的elan id的第一电报220。第二网络分配器235经由第二网络分配器235的第一分配器端口708和第一内部连接800将第一电报220输出到第一网络分配器230的第三分配器端口707。第一网络分配器230将第一电报220经由第一网络分配器230的第一分配器端口700并经由第二主通信路径315输出到主参与者205的第一主端口400。
99.如果第一电报220作为对此的替代例如已经包括第一错误信息，即例如具有值0x401的替代的elan id(在十六进制系统中)，那么第十一从参与者280将被设计为，如果第十一从参与者280识别到至随后的第三网络分配器250的第三线路故障820，则丢弃第一电报220。这是因为，自动化网络100被设计为仅识别一个线路故障，并且在发生第二线路故障时，网络参与者200将被设计为，覆盖先前的第一错误信息，从而将第一电报220调整到原始状态，使得第一电报220在自动化网络中循环，而主参与者205不能确定自动化网络100中的线路中断，即故障已经发生。
100.分别可以设计为ethercat电报的形式的第一电报220、第二电报225、第三电报282和第四电报284的一种可能的电报结构可以根据下表实现，其中在表中，电报中的一个数据字段和/或多个数据字段和/或一个标签字段和/或多个标签字段的相应字节数量及其含义如下：
101.[0102][0103]
根据分组模式的以太网数据帧格式结构的ieee 802.3标准，以太网数据帧还具有前导码和起始帧定界符(sfd)数据字段，其未包含在表中。然而，第一电报220、第二电报225、第三电报282和第四电报284分别包括前导码和起始帧定界符(sfd)字段。
[0104]
即使在第一电报220、第二电报225、第三电报282和第四电报284的路由是基于elan tag标签字段的使用和基于根据elan id的路由的情况下，第一电报220、第二电报225、第三电报282和第四电报284分别具有带目标mac地址的目标mac数据字段以及具有接收的和发送的网络参与者200的发送者mac地址的发送者mac数据字段。
[0105]
协议标识数据字段具有配置给标签字段elan-tag的值0xb6fe(十六进制)。如果第一电报220、第二电报225、第三电报282和第四电报284可以由第一网络分配器230、第二网络分配器235、第三网络分配器250和/或第四网络分配器255碎片化，则优选使用elan tag标签字段，因为elan tag标签字段包含关于第一电报220、第二电报225、第三电报282和第四电报284的碎片化的信息。为了比较，如果标签字段设计为vlan tag并且为了路由第一电报220、第二电报225、第三电报282以及第四电报284包括vlan id，则协议标识数据字段将具有值0x8100(在十六进制系统中)。vlan tag标签字段将优选地用于在自动化网络100中没有碎片化的电报的传输的情况。
[0106]
elan-tag标签字段具有一个包含4位的类型数据字段，利用该类型数据字段用默认值零标识elan-tag标签字段并且其中值1到3例如为了可能的扩展而预留。elan tag标签字段还包括具有电报优先级等级的包括3位的优先级数据字段，其中具有优先级等级的优
先级数据字段类似于vlan tag标签字段中的vlan优先级形成。借助包含1位的碎片允许(fragallowed)数据字段，接收的网络参与者200被告知电报的可能的碎片化或可碎片性。相应的电报可以经由elan id在自动化网络100中路由，其中elan id例如位于包含12位的elan id数据字段中。elan id可以以与vlan id类似的方式设计，例如以十六进制数字的形式，如上所述。
[0107]
此外，elan-tag标签字段具有一个包含4位的预留数据字段，对其还没有设置固定的分配。利用在elan tag标签字段中的包含8位的碎片偏移(fragoffset)数据字段给出电报中的数据的偏移量，其中偏移量是自电报的以太类型数据字段开始计算的。最后，elan-tag标签字段还具有一个包含16位的帧编号数据字段。帧编号数据字段包括来自发送者或由在自动化网络100中输出电报的发送者提高或增加的电报的编号或数量。
[0108]
例如，电报中的字节20具有一个以太类型数据字段。ethercat电报由以太类型数据字段中的值0x88a4(在十六进制系统中)标识，因为ethercat协议表示在使用数据内、即在以太网数据部分内的下一个更高层的使用的协议。根据osi模型定义一个层和下一个更高层。为了比较，如果使用数据内下一个更高层使用的协议构成ip协议(ip：互联网协议)，则电报在以太类型数据字段中具有值0x0800(在十六进制的系统中)。
[0109]
电报中的以太网数据部分可以从字节21开始形成，其中ethercat电报中的以太网数据部分包括ethercat报头和多个ethercat数据报。ethercat报头具有值为1或值为6的ethercat类型数据字段，其中从参与者的处理单元的ethercat类型数据字段的值1表示处理ethercat电报，而从参与者的处理单元的ethercat类型数据字段的值6表示锁定ethercat电报的处理。
[0110]
例如，字节n可以设计为以太网数据部分的最后一个字节的形式。替代地，字节n可以表示填充(padding)数据字段，
[0111]
前提是利用ethercat电报作为使用数据例如传输少于46或42个字节(没有或具有对应于ieee 802.1q标准的vlan tag)，其中前导码和起始帧定界符(sfd)数据字段在此不计算在内。利用附加的、作为填充附加的添加到ethercat电报中的字节，以太网数据帧可以减少到所需的最小大小64字节。
[0112]
替代地，字节n可以设计为填充长度数据字段的形式，其包括作为填充附加的字节的数量或长度。
[0113]
如果电报的报头部分中有elan-tag标记字段，则电报的结尾部分在包含校验和值的crc数据字段之前具有一个包含1字节的elan-end-tag数据字段。elan-end-tag数据字段具有一个包含1位的碎片跟随(fragfollow)数据字段，利用该数据字段标识了，是否还跟随了碎片化电报的至少一个碎片。elan-end-tag数据字段还包括一个包含3位的后续优先级(nextprio)数据字段，其指定下一电报的优先级，前提是后续电报的优先级是已知的。最后，elan-end-tag数据字段还可以具有一个包含1位的填充数据字段。如果电报的碎片是电报的最后一个碎片，并且最后一个碎片包括作为填充附加的字节或填充字节，则设置填充数据字段的位，并且电报的字节n具有填充字节的数量或长度(填充长度)。电报中的字节(n 1)到(n 4)表示具有电报的校验和的crc数据字段。
[0114]
图中所示的具有网络参与者200的自动化网络100也可以用多于两个交换设备210和多于四个网络分配器来实现。同样，网络分配器可以分别包括多于三个的分配器端口。附
加分配器端口可以包括网络分配器的第一分配器端口和第三分配器端口的功能，前提是其他网络分配器连接到附加分配器端口或者具有分别仅连接一个从参与者215或从参与者215的一个链的第二分配器端口的功能。
[0115]
此外，所提出的方法连同所提出的自动化网络100不限于控制模式下的电报交互，而是也可以在自动化网络100连同其网络参与者200的配置阶段期间成功使用，即使在自动化网络100的配置阶段期间发生线路故障的情况下。因此，甚至对于其中自动化网络100的另外的网络参与者200例如首先被主参与者205检测到的配置阶段，主参与者205与要检测的另外的网络参与者200的连续通信也可以被保证。
[0116]
已通过优选实施例详细描述了本发明。代替所描述的实施例可以设想其他实施例，其可以具有所描述的特征的进一步修改或组合。由于这个原因，本发明不受所公开示例的限制，因为本领域技术人员可以在不脱离本发明的保护范围的情况下从中推导出其他变型。
[0117]
附图标记列表
[0118]
100
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自动化网络
[0119]
200
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网络参与者
[0120]
205
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主参与者
[0121]
210
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交换设备
[0122]
215
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从参与者
[0123]
220
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第一电报
[0124]
225
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第二电报
[0125]
230
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第一网络分配器
[0126]
235
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第二网络分配器
[0127]
240
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第一交换设备
[0128]
245
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第二交换设备
[0129]
250
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第三网络分配器
[0130]
255
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第四网络分配器
[0131]
260
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一从参与者
[0132]
262
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二从参与者
[0133]
264
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第三从参与者
[0134]
266
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第四从参与者
[0135]
268
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第五从参与者
[0136]
270
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第六从参与者
[0137]
272
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第七从参与者
[0138]
274
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第八从参与者
[0139]
276
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第九从参与者
[0140]
278
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第十从参与者
[0141]
280
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第十一从参与者
[0142]
282
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第三电报
[0143]
284
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第四电报
[0144]
300
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一双环结构
[0145]
305
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二双环结构
[0146]
310
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一主通信路径
[0147]
315
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二主通信路径
[0148]
320
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一从通信路径
[0149]
325
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二从通信路径
[0150]
335
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第三从通信路径
[0151]
340
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第四从通信路径
[0152]
400
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一主端口
[0153]
415
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二主端口
[0154]
500
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一交换端口
[0155]
515
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二交换端口
[0156]
530
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第三交换端口
[0157]
550
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第四交换端口
[0158]
600
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一从端口
[0159]
620
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二从端口
[0160]
700
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一网络分配器的第一分配器端口
[0161]
705
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一网络分配器的第二分配器端口
[0162]
707
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一网络分配器的第三分配器端口
[0163]
708
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二网络分配器的第一分配器端口
[0164]
710
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二网络分配器的第二分配器端口
[0165]
715
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二网络分配器的第三分配器端口
[0166]
720
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第三网络分配器的第一分配器端口
[0167]
725
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第三网络分配器的第二分配器端口
[0168]
730
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第三网络分配器的第三分配器端口
[0169]
735
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第四网络分配器的第一分配器端口
[0170]
740
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第四网络分配器的第二分配器端口
[0171]
745
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第四网络分配器的第三分配器端口
[0172]
800
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一内部连接
[0173]
805
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二内部连接
[0174]
810
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一线路故障
[0175]
815
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二线路故障
[0176]
820
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第三线路故障
[0177]
tx
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
发送单元
[0178]
rx
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
接收单元
[0179]
x
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
占位符