SNMP協(xié)議在WAGO工業(yè)以太網系統(tǒng)中的應用

1 引言

眾所周知，SNMP（Simple Network Management Protocol,簡網絡管理協(xié)議）提供了一種從網絡上的各種設備中收集網絡管理信息的方法，它是一個標準的用于管理IP網絡節(jié)點的協(xié)議，為現(xiàn)場設備向網絡管理站報告問題和錯誤提供了一種方法。目前，幾乎所有的網絡設備生產廠家都實現(xiàn)了對SNMP的支持。隨著工業(yè)以太網技術在自動化領域的不斷發(fā)展，SNMP通訊技術在自動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(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管理網絡主要由三部分組成：網絡管理系統(tǒng)（NMS---Network-management systems）、被管理設備（Managed device）、代理（Agent）。網絡管理系統(tǒng)用于監(jiān)視并控制被管理設備，提供網絡管理需要的大量運算和記憶資源。被管理設備又稱為網絡節(jié)點，可通過管理信息庫（MIB）收集并儲存管理資訊，供網絡管理系統(tǒng)讀取。代理是一種存在于被管理設備中的網絡管理軟件模組，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，每個對象基本上是一個數(shù)據變量，包含有關配置和性能的數(shù)據，可由SNMP通過被管理設備的SNMP管理代理進行設置，代表網絡中可以管理的資源和設備。

管理信息結構（SMI---Structure of Management Information）用于定義通過網絡管理協(xié)議可訪問的對象的規(guī)則。SMI定義在MIB中使用的數(shù)據類型及網絡資源在MIB中的名稱或表示。

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

　　3 工業(yè)以太網控制器中的SNMP

3.1 WAGO工業(yè)以太網系統(tǒng)介紹

WAGO-I/O-SYSTEM工業(yè)以太網控制系統(tǒng)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)以太網協(xié)議以外還同時支持BootP、DHCP、DNS、FTP、SNTP、SNMP等多種網路管理協(xié)議。

750-841可編程現(xiàn)場總線控制器（PFC）是WAGO公司于2003年推出的經典工業(yè)以太網產品，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的構成

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

下圖給出了網絡管理系統(tǒng)中SNMP可訪問750-841設備中WAGO-MIB對象識別樹結構：

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

　　750-841中通用MIBⅡ的分組構成見下表：

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設備的狀態(tài)及當前設置等信息，詳細分組構成見下表：

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

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控制器中設置完成的。

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

3.3 PFC 750-841與網絡管理系統(tǒng)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，代理根據這個請求回送相應的數(shù)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。

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)據按DWORD類型設置到指定的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,換句話說，將CoDeSys 中的數(shù)據傳送到WAGO-MIB管理信息庫的 wioPlcDataWriterArea中。功能SNMP_GET_PLCDATA_READAREA用于讀取用戶在WAGO-MIB管理信息庫的wioPlcDataReadArea中設置的數(shù)據并將這些數(shù)據顯示在CoDeSys中的一個指定數(shù)組中，也就是說將wioProcessImage中的數(shù)據傳送到CoDeSys中。

功能SNMP_SEND_TRAP_SIMPLE用于將一個String類型數(shù)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）設置數(shù)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 實例分析

網絡管理系統(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：

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

通過網絡管理系統(tǒng)中的Snmp Browser 可清楚地觀察到WAGO-MIB中所對應的數(shù)據。如下圖：

　　4 結語

SNMP網絡管理技術能夠充分地應用于WAGO工業(yè)以太網控制產品中，使得工業(yè)現(xiàn)場的一些實時數(shù)據可以直接傳送到工廠管理系統(tǒng)中，便于整個工廠的設備管理，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(shù)據通信并使用MD5和SHA（Secure Hash Algorithm）技術驗證節(jié)點的標識符，從而防止攻擊者冒充管理節(jié)點的身份操作網絡，確保了SNMP體系的安全性。