摘要: 隨著以太網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)自動化領(lǐng)域的快速發(fā)展,SNMP協(xié)議也被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化控制產(chǎn)品中, 并在工廠的現(xiàn)代化管理中發(fā)揮著重要的作用。本文以WAGO 750-841可編程現(xiàn)場總線控制器為例，系統(tǒng)地介紹了SNMP協(xié)議在工業(yè)控制產(chǎn)品中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞: SNMP; 以太網(wǎng); MIB; TRAP

Abstract: As the rapid development of Ethernet technology in industrial automation filed, SNMP protocol has been widely used in industrial automation control products, and plays an important role in modern management of plant. In this paper, the SNMP protocol has been systematic introduced applying in WAGO 750-841 Programmable Fieldbus Controller.

Key words: SNMP; Ethernet; MIB; TRAP

1 引言
       眾所周知，SNMP（Simple Network Management Protocol，簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議）提供了一種從網(wǎng)絡(luò)上的各種設(shè)備中收集網(wǎng)絡(luò)管理信息的方法，它是一個標(biāo)準(zhǔn)的用于管理IP網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的協(xié)議，為現(xiàn)場設(shè)備向網(wǎng)絡(luò)管理站報告問題和錯誤提供了一種方法。目前，幾乎所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備生產(chǎn)廠家都實現(xiàn)了對SNMP的支持。隨著工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)在自動化領(lǐng)域的不斷發(fā)展，SNMP通訊技術(shù)在自動化控制設(shè)備中也得到了廣泛的應(yīng)用，它可以方便地將工業(yè)現(xiàn)場的一些信息快速、方便得傳輸?shù)焦S管理系統(tǒng)。

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(tǒng)（NMS---Network-management systems）、被管理設(shè)備(Managed device)、代理（Agent）。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)用于監(jiān)視并控制被管理設(shè)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(shè)備又稱為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，可通過管理信息庫（MIB）收集并儲存管理資訊，供網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)讀取。代理是一種存在于被管理設(shè)備中的網(wǎng)絡(luò)管理軟件模組，代理控制并傳送本地設(shè)備的管理資訊。

　　管理信息庫（MIB---Management Information base）是對象的集合，每個對象基本上是一個數(shù)據(jù)變量，包含有關(guān)配置和性能的數(shù)據(jù)，可由SNMP通過被管理設(shè)備的SNMP管理代理進行設(shè)置，代表網(wǎng)絡(luò)中可以管理的資源和設(shè)備。

管理信息結(jié)構(gòu)（SMI---Structure of Management Information）用于定義通過網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議可訪問的對象的規(guī)則。SMI定義在　MIB中使用的數(shù)據(jù)類型及網(wǎng)絡(luò)資源在MIB中的名稱或表示。

　　SNMP Trap是SNMP的一個重要功能，當(dāng)被管理設(shè)備出現(xiàn)意外事件，如系統(tǒng)問題或用戶設(shè)定的一些問題時，代理會主動向管理站發(fā)出告警信息，管理站可以通過預(yù)先定義的方法進行處理。

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(tǒng)介紹

　　WAGO-I/O-SYSTEM工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，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(xiàn)場總線控制器（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，為實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場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(gòu)成

　　管理信息庫（MIB）中定義了可訪問的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及其屬性,由對象識別符(OID:Object Identifier)唯一指定。管理信息庫是一個樹形結(jié)構(gòu)，SNMP協(xié)議消息通過遍歷SNMP MIB樹形目錄中的節(jié)點來訪問網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備?

　　下圖給出了網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中SNMP可訪問750-841設(shè)備中WAGO-MIB對象識別樹結(jié)構(gòu)：

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

圖1   WAGO-MIB對象識別樹結(jié)構(gòu)圖   

       750-841中通用MIBⅡ的分組構(gòu)成見下表：

表1   750-841 MIBⅡ

750-841專用WAGO-MIB中的對象可通過SNMP協(xié)議讀取，這些對象中包含有750-841設(shè)備的狀態(tài)及當(dāng)前設(shè)置等信息，詳細(xì)分組構(gòu)成見下表：

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DWORD類型的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)均來自于750-841現(xiàn)場總線節(jié)點，通過其內(nèi)部的控制程序確定每一個單元的數(shù)據(jù)分配，這些數(shù)據(jù)可以是通過IO模塊從工業(yè)現(xiàn)場直接采集的數(shù)據(jù)也可以是控制器內(nèi)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DWORD類型的數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)是由網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)進行設(shè)置并傳送到750-841現(xiàn)場總線控制器，可用于控制現(xiàn)場設(shè)備或供750-841控制器內(nèi)部使用。

　　在此，需特別進行介紹的另兩個組是Snmp Trap String Group和Snmp User Trap String Group。在組Snmp Trap String Group中包含有740-841現(xiàn)場節(jié)點系統(tǒng)信息，如PLC啟動、PLC停止、KBUS總線錯誤、PLC在線修改等。在組Snmp User Trap String Group中包含10個用戶可自定義的Trap信息，這些信息是在750-841控制器中設(shè)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(tǒng)之間的信息傳輸

　　SNMP為應(yīng)用層協(xié)議，其基本功能包括：取得，設(shè)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(jù)這個請求回送相應(yīng)的數(shù)據(jù)；“設(shè)置”是管理站向被管理設(shè)備發(fā)送設(shè)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。

　　上述功能在750-841控制器中是通過一個專用庫文件WagoLibSnmp.lib 實現(xiàn)的。在CoDeSys 編程環(huán)境下，功能 SNMP_SET_PLCDATA_WRITEAREA 用于將750-841中的某些數(shù)據(jù)按DWORD類型設(shè)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，換句話說，將CoDeSys 中的數(shù)據(jù)傳送到WAGO-MIB管理信息庫的 wioPlcDataWriterArea中。功能SNMP_GET_PLCDATA_READAREA用于讀取用戶在WAGO-MIB管理信息庫的wioPlcDataReadArea中設(shè)置的數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)顯示在CoDeSys中的一個指定數(shù)組中，也就是說將wioProcessImage中的數(shù)據(jù)傳送到CoDeSys中。

　　功能SNMP_SEND_TRAP_SIMPLE用于將一個String類型數(shù)據(jù)從CoDeSys傳送到WAGO-MIB中的wioUserTrapMessages（1.3.6.1.4.1.13576.10.1.40.4.5.1）作為一個簡單的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個用戶自定義信息（1.3.6.1.4.1.13576.10.1.40.4.5.1-10）設(shè)置數(shù)據(jù)，這些設(shè)置好的Trap信息可采用SNMP_SEND_TRAP_ADVANCED功能發(fā)送到WAGO-MIB中。

3.4 實例分析

　　網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)采用HIRSCHMANN公司的HiVision軟件。該軟件可自動掃描到WAGO Ethernet 750-841節(jié)點，如下圖：

圖2   HiVision 主界面

　　被管理設(shè)備選用WAGO 750-841可編程現(xiàn)場總線控制器，750-430 開關(guān)量輸入模塊，750-530 開關(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(shù)據(jù)“8”，“215”，“215”，其中數(shù)據(jù)“215”為750-461模塊實時檢測到的環(huán)境溫度值，如下圖：

圖3   WAGO-I/O-PRO CAA 程序界面

通過網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中的Snmp Browser 可清楚地觀察到WAGO-MIB中所對應(yīng)的數(shù)據(jù)。如下圖：

圖4   HiVision 中的Snmp Brower工具界面

4   結(jié)語
　　SNMP網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)能夠充分地應(yīng)用于WAGO工業(yè)以太網(wǎng)控制產(chǎn)品中，使得工業(yè)現(xiàn)場的一些實時數(shù)據(jù)可以直接傳送到工廠管理系統(tǒng)中，便于整個工廠的設(shè)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(shù)據(jù)通信并使用MD5和SHA（Secure Hash Algorithm）技術(shù)驗證節(jié)點的標(biāo)識符，從而防止攻擊者冒充管理節(jié)點的身份操作網(wǎng)絡(luò)，確保了SNMP體系的安全性。

參考文獻
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[2] 武孟軍. 精通SNMP. 人民郵電出版社, 2010.

[3] WAGO-I/O-SYSTEM 750 ETHERNET TCP/IP Programmable Fieldbus Controller 750-841