概述

在当今不断发展的工业自动化世界中，数据扮演着越来越重要的角色。传统的 IT 网络中，提供了丰富的规范和协议，这些都可以帮助用户对数据进行充分地发掘。

随着工业4.0的来临，IT、OT 的融合是大势所趋，IT 和 OT 之间的界限也越来越模糊，越来越多的 IT 技术被引入到 OT 应用之中，以前我们谈论 PLC 通讯会想到 PROFINET、S7、Modbus TCP 这些传统的工业通讯协议，现在随着技术发展，SIMATIC PLC 也提供了常用于 IT 领域的通讯协议库和功能块。

二

 拓扑诊断

2.1.1 TIA 博途拓扑视图

TIA 博途的拓扑视图，可以通过组态期望的连接关系来为 PLC 提供拓扑检查的功能。实际的网络连接关系和组态的拓扑不一致，虽然不会影响通信的结果，但是 PLC 会产生响应的报警信息。

如下图的例子，S7-1500 控制器连接了两个分布式 I/O，设备名称分别为 “io device_1” 的ET200MP和 “io device_2” 的ET200SP， “io device_2” 的P1接口应该连接到交换机的P3 口，如果连接错误了，PROFINET 虽然正常，但是通过 TIA 博途拓扑视图在线和在线诊断功能，我们可以看到 ET200 SP 和交换机都产生了报警。

借助 TIA 博途的在线诊断，我们可以知道拓扑连接错误的故障，ET200SP 站点连接在了错误的接口上。但是在实际工程中，获得的诊断信息也有几点不足：

1)     诊断是借助 TIA 博途软件，PLC 程序不能直接获得状态

2)     除了知道拓扑连接错了，程序中能不能知道 ET200SP 当前连接到交换机的哪个接口呢？

为了实现这两点要求，我们接下来看看 PLC 程序上该如何处理。

2.1.2 MAC 地址表

以太网数据在2层转发，依靠的是设备的 MAC 地址，MAC 地址和设备端口的对应关系就是我们常说的 MAC 地址表，交换机转发数据就是依靠MAC 地址表。如下图，通过检查交换机的 MAC 地址表，我们可以知道了设备名 “io device_2” 的设备按照设计应该连接在交换机 P3 口，但是此时错误的出现在了 P6 口上。

因此，如果在 PLC 程序中能够获得交换机的 MAC 地址表信息，就可以知道哪个设备接错了，而且还可以知道实际接到了哪个接口上。借助 SNMP 的程序块，CPU 可以获得所有这些信息，只需要知道查询 MAC 地址表的OID 即可。

2.1.3 SIMATIC PLC SNMP 获得拓扑连接信息

交换机等网络设备的 MAC地址表，已经在通用的 MIB-2 规范中定义了，其中 MAC 地址对应的端口号的根 OID 为1.3.6.1.2.1.17.7.1.2.2.1.2。

如果需要查询具体的 MAC 地址对应的端口号，需要在 OID 的***后增加需要查询设备 VLAN 和 MAC 地址 （如下图，红色的 “1”表示查询的交换机的 VLAN1；蓝色部分表示需要查询的设备 MAC 地址。注意，OID 中的MAC地址需要将实际 MAC 地址转换为十进制数，例如上面列出的 io device_2，MAC地址：28-63-36-8b-da-7d→40.99.54.139.218.125），因此***终的 OID 如下。

“io device_1” MAC地址端口 OID：1.3.6.1.2.1.17.7.1.2.2.1.2.1.40.99.54.139.218.125

“io device_2” MAC地址端口 OID：1.3.6.1.2.1.17.7.1.2.2.1.2.1.0.27.27.33.9.205

程序上，我们分别调用两个“LSNMP_GET” 指令，来查询交换机的 MAC 地址表，分别读取两个分布式设备的 MAC 地址连接在交换机的哪个端口。返回的数据会存储在 “varBinding” 定义好的 DB 中。

通过在状态表中监控获得的数据，可以看到 io device_1 连接在交换机的P2 口，和拓扑组态一致；io device_2 连接在交换机的 P6 口，因此和组态的拓扑不一致。这样，通过程序的处理，我们不仅很容易知道哪个设备连错了，而且这个设备当前连接在哪里也能够知道了。

在实际工程中，我们也对程序块做了重新的封装，方便***终的应用，如下图，我们简单的输入交换机的 IP 地址和需要查询的设备的 MAC 地址，这个 MAC 地址在交换机的哪个端口就可以一目了然看到了。

2.1.4 SIMATIC PLC SNMP 批量处理

按照我们上面的介绍，如果我们需要查询的设备 MAC 比较多，就需要调用大量的 “LSNMP_GET “ 指令，那有没有办法通过一个指令就获得交换机的所有 MAC 地址表信息呢？

SIMATIC PLC SNMP 的指令块还提供了批处理的指令 “LSNMP_GetBulk” ，通过这个指令可以一键读取一定范围的 OID，如下图，我们输入 MAC 地址表的根 OID，“maxRepetitions” 表示查询从根 OID 开始的数量（我们这里读取5条，注意读取的数量不能超过当前交换机 MAC 地址表的***大条目数）

输出的结果保存在 “varBindings” 定义的数据块类型中，如下图，通过OID 字符串的后六个字节，可以知道是哪个设备的 MAC 地址，程序上我们做一下简单的梳理，整个交换机的 MAC 地址表都可以存储在 PLC 的 DB 中了。

三

 结语

SNMP 协议可以查询、更改网络设备的状态，不同的 MIB 库也为实际应用定义了很多有用的信息。作为***终用户，我们只要知道 OID，就可以获得这些信息，为网络的维护、诊断提供了有利的帮助。

SIMATIC PLC SNMP 库，随着版本的不断升级，性能上也有不断的提高，通过指令块的灵活使用，SIMATIC PLC 的网络通信功能如虎添翼，为自动化工程师提供了更多的网络诊断手段，我们后续也会继续开发相关的应用，扩展思路，期望能够成为大家工程中的有效工具！