SNMP協(xié)議在WAGO工業(yè)以太網(wǎng)系統中的應用

　　1 引言

　　眾所周知，SNMP(Simple Network Management Protocol，簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò )管理協(xié)議)提供了一種從網(wǎng)絡(luò )上的各種設備中收集網(wǎng)絡(luò )管理信息的方法，它是一個(gè)標準的用于管理IP網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的協(xié)議，為現場(chǎng)設備向 網(wǎng)絡(luò )管理站報告問(wèn)題和錯誤提供了一種方法。目前，幾乎所有的網(wǎng)絡(luò )設備生產(chǎn)廠(chǎng)家都實(shí)現了對SNMP的支持。隨著(zhù)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)在自動(dòng)化領(lǐng)域的不斷發(fā) 展，SNMP通訊技術(shù)在自動(dòng)化控制設備中也得到了廣泛的應用，它可以方便地將工業(yè)現場(chǎng)的一些信息快速、方便得傳輸到工廠(chǎng)管理系統。

　　2 SNMP概述

　　SNMP管理網(wǎng)絡(luò )主要由三部分組成：網(wǎng)絡(luò )管理系統(NMS---Network-management systems)、被管理設備(Managed device)、代理(Agent)。網(wǎng)絡(luò )管理系統用于監視并控制被管理設備，提供網(wǎng)絡(luò )管理需要的大量運算和記憶資源。被管理設備又稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，可通過(guò) 管理信息庫(MIB)收集并儲存管理資訊，供網(wǎng)絡(luò )管理系統讀取。代理是一種存在于被管理設備中的網(wǎng)絡(luò )管理軟件模組，代理控制并傳送本地設備的管理資訊。

　　管理信息庫(MIB---Management Information Base)是對象的集合，每個(gè)對象基本上是一個(gè)數據變量，包含有關(guān)配置和性能的數據，可由SNMP通過(guò)被管理設備的SNMP管理代理進(jìn)行設置，代表網(wǎng)絡(luò )中可以管理的資源和設備。

　　管理信息結構(SMI---Structure of Management Information)用于定義通過(guò)網(wǎng)絡(luò )管理協(xié)議可訪(fǎng)問(wèn)的對象的規則。SMI定義在MIB中使用的數據類(lèi)型及網(wǎng)絡(luò )資源在MIB中的名稱(chēng)或表示。

　　SNMP Trap是SNMP的一個(gè)重要功能，當被管理設備出現意外事件，如系統問(wèn)題或用戶(hù)設定的一些問(wèn)題時(shí)，代理會(huì )主動(dòng)向管理站發(fā)出告警信息，管理站可以通過(guò)預先定義的方法進(jìn)行處理。

　　3 工業(yè)以太網(wǎng)控制器中的SNMP

　　3.1 WAGO工業(yè)以太網(wǎng)系統介紹

　　WAGO-I/O-SYSTEM工業(yè)以太網(wǎng)控制系統采用模塊化結構，即插即用，體積緊湊，安裝靈活，除了支持Modbus/TCP、Ethernet/IP、ProfiNet、SERCOS等多種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議以外還同時(shí)支持BootP、DHCP、DNS、FTP、SNTP、SNMP等多種網(wǎng)路管理協(xié)議。

　　750-841可編程現場(chǎng)總線(xiàn)控制器(PFC) 是WAGO公司于2003年推出的經(jīng)典工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品，支持SNMPV1/V2c以及SNMPV3，集成了符合RFC1213(MIBⅡ)的通用MIB以 及專(zhuān)用WAGO-MIB。SNMP協(xié)議在該產(chǎn)品中充分發(fā)揮了其優(yōu)勢，為實(shí)現工業(yè)現場(chǎng)控制的信息化管理發(fā)揮了重要的作用。

　　3.2 PFC 750-841中MIB的構成

　　管理信息庫(MIB)中定義了可訪(fǎng)問(wèn)的網(wǎng)絡(luò )設備及其屬性,由對象識別符(OID:Object Identifier)唯一指定。管理信息庫是一個(gè)樹(shù)形結構，SNMP協(xié)議消息通過(guò)遍歷SNMP MIB樹(shù)形目錄中的節點(diǎn)來(lái)訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò )中的設備?

　　下圖給出了網(wǎng)絡(luò )管理系統中SNMP可訪(fǎng)問(wèn)750-841設備中WAGO-MIB對象識別樹(shù)結構：

　　iso.org.dod.internet.provate.enterprise.wago(1.3.6.1.4.1.13576)

　　圖1 WAGO-MIB對象識別樹(shù)結構圖

　　750-841中通用MIBⅡ的分組構成見(jiàn)下表：

　　表1 750-841 MIBⅡ

　　750-841專(zhuān)用WAGO-MIB中的對象可通過(guò)SNMP協(xié)議讀取，這些對象中包含有750-841設備的狀態(tài)及當前設置等信息，詳細分組構成見(jiàn)下表：

　　表2 750-841 WAGO-MIB

　　在表2中，組Plc Data Group中的wioPlcDataWriteArea (1.3.6.1.4.1.13576.10.1.100.1.1.3)可顯示存儲255個(gè)DWORD類(lèi)型的數據，這些數據均來(lái)自于750-841現場(chǎng)總 線(xiàn)節點(diǎn)，通過(guò)其內部的控制程序確定每一個(gè)單元的數據分配，這些數據可以是通過(guò)IO模塊從工業(yè)現場(chǎng)直接采集的數據也可以是控制器內部所生成的中間變量。 wioPlcDataReadArea(1.3.6.1.4.1.13576.10.1.100.1.1.2)同樣可以存放255個(gè)DWORD類(lèi)型的數 據，但這些數據是由網(wǎng)絡(luò )管理系統進(jìn)行設置并傳送到750-841現場(chǎng)總線(xiàn)控制器，可用于控制現場(chǎng)設備或供750-841控制器內部使用。

　　在此，需特別進(jìn)行介紹的另兩個(gè)組是Snmp Trap String Group和Snmp User Trap String Group。在組Snmp Trap String Group中包含有740-841現場(chǎng)節點(diǎn)系統信息，如PLC啟動(dòng)、PLC停止、KBUS總線(xiàn)錯誤、PLC在線(xiàn)修改等。在組Snmp User Trap String Group中包含10個(gè)用戶(hù)可自定義的Trap信息，這些信息是在750-841控制器中設置完成的。

　　WAGO-MIB管理信息庫文件750-917可以從WAGO網(wǎng)站：www.wago.com.cn 上免費獲取。

　　3.3 PFC 750-841與網(wǎng)絡(luò )管理系統之間的信息傳輸

　　SNMP為應用層協(xié)議，其基本功能包括：取得，設置和接收代理發(fā)送的意外信息。“取得”指的是管理站發(fā)送請求，代理根據這個(gè)請求回送相應的數據;“設置” 是管理站向被管理設備發(fā)送設置 (也就是代理)值;“接收代理發(fā)送的意外信息”是指代理可以在管理站未請求的狀態(tài)下向管理站報告發(fā)生的意外情況。

　　用于將750-841中的某些數據按DWORD類(lèi)型設置到指定的OID-memory中，范圍從 1.3.6.1.4.1.13576.10.1.100.1.1.3.1 到 1.3.6.1.4.1.13576.10.1.100.1.1.3.100，換句話(huà)說(shuō)，將CoDeSys 中的數據傳送到WAGO-MIB管理信息庫的 wioPlcDataWriterArea中。功能SNMP_GET_PLCDATA_READAREA用于讀取用戶(hù)在WAGO-MIB管理信息庫的 wioPlcDataReadArea中設置的數據并將這些數據顯示在CoDeSys中的一個(gè)指定數組中，也就是說(shuō)將wioProcessImage中的 數據傳送到CoDeSys中。

　　功能SNMP_SEND_TRAP_SIMPLE用于將一個(gè)String類(lèi)型數據從CoDeSys傳送到WAGO-MIB中的 wioUserTrapMessages(1.3.6.1.4.1.13576.10.1.40.4.5.1)作為一個(gè)簡(jiǎn)單的Trap信息向管理站發(fā)送。 功能SNMP_SET_USERTRAP_MSG 可用于為wioUserTrapMessages中的全部10個(gè)用戶(hù)自定義信息 (1.3.6.1.4.1.13576.10.1.40.4.5.1-10)設置數據，這些設置好的Trap信息可采用 SNMP_SEND_TRAP_ADVANCED功能發(fā)送到WAGO-MIB中。

　　3.4 實(shí)例分析

　　網(wǎng)絡(luò )管理系統采用HIRSCHMANN公司的HiVision軟件。該軟件可自動(dòng)掃描到WAGO Ethernet 750-841節點(diǎn)，如下圖：

　　圖2 HiVision 主界面

　　被管理設備選用WAGO 750-841可編程現場(chǎng)總線(xiàn)控制器，750-430 開(kāi)關(guān)量輸入模塊，750-530 開(kāi)關(guān)量輸出模塊，750-461 RTD溫度檢測模塊以及750-600終端模塊，WAGO-I/O-PRO CAA 編程軟件。在編程軟件中采用SNMP_SET_PLCDATA_WRITEAREA功能向WAGO-MIB中的 1.3.6.1.4.1.13576.10.1.100.1.1.3.1~3分別輸入數據“8”，“215”，“215”，其中數據“215”為 750-461模塊實(shí)時(shí)檢測到的環(huán)境溫度值，如下圖：

　　圖3 WAGO-I/O-PRO CAA 程序界面

　　通過(guò)網(wǎng)絡(luò )管理系統中的Snmp Browser 可清楚地觀(guān)察到WAGO-MIB中所對應的數據。如下圖：

　　圖4 HiVision 中的Snmp Brower工具界面

　　4 結語(yǔ)

　　SNMP網(wǎng)絡(luò )管理技術(shù)能夠充分地應用于WAGO工業(yè)以太網(wǎng)控 制產(chǎn)品中，使得工業(yè)現場(chǎng)的一些實(shí)時(shí)數據可以直接傳送到工廠(chǎng)管理系統中，便于整個(gè)工廠(chǎng)的設備管理，提高管理效率，降低管理成本。另外，SNMPV3采用 DES(Data Encryption Standard)算法加密數據通信并使用MD5和SHA(Secure Hash Algorithm)技術(shù)驗證節點(diǎn)的標識符，從而防止攻擊者冒充管理節點(diǎn)的身份操作網(wǎng)絡(luò )，確保了SNMP體系的安全性。