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西门子PLC模块 巧用 SIMATIC PLC SNMP 库查询 IP 地址冲突
发布时间:2023-05-10        浏览次数:1775        返回列表
01 概述
        在工业现场调试中,IP 地址冲突是比较常见的问题,如何及时地发现 IP 地址存在冲突并快速地定位冲突设备的位置非常重要。通常,我们可以通过专业的软件扫描出冲突的设备,例如:PRONETA、TIA 博途等。

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        但是这些软件扫描都是基于 PN-DCP 的2层发现协议工作的,如果网络上冲突的设备是非 PN 设备或者不支持 PC-DCP 协议,很有可能是扫描不出来的,因此针对这些设备,需要更专业的 IT 手段才能检测出来,无形中增大了错误排查的难度。
        有没有可能通过 PLC 程序检查网络中的 IP 冲突呢?答案当然是可以的,今天给大家介绍的就是如何通过 SIMATIC PLC SNMP 块,定位 IP 冲突的设备。



02 检测 IP 冲突信息
2.1.1 TIA 博途
        如下图的例子,S7-1500 控制器连接了设备名称为 “io device_2” 的ET200SP,SCALANCE XC208 交换机也作为 PN 设备连接在了主 CPU。设备都直接连在交换机,形成星型的网络。

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        设备的参数信息如下图:

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        虽然 PROFINET 通信是基于 MAC 地址收发数据,但是在通信的连接建立过程中会使用 IP 建立通信关系,因此如果 PN 设备存在 IP 冲突,不会导致 PN 通信的中断,但是如果通信断了,重新连接就会受到影响。
        如下图,如果 PN 设备的 IP 地址存在冲突,TIA 博途在线检查 CPU 的诊断缓冲区,我们可以知道 ”io device_2” 的 IP 地址存在冲突,但是不能知道冲突设备的信息和位置。

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2.1.2 ARP 地址表
        以太网数据在交换机上的转发是依靠 MAC 地址寻址的,因此在进行 IP 通信之前,设备都会通过 ARP 协议去探测设备的 MAC 地址,形成 IP 地址和 MAC 地址的对应表,这就是我们常说的 ARP 地址表。如果 IP 地址存在冲突,就会导致 ARP 地址表不断在不同的 MAC 地址间反复切换,导致通信的失败。PC 侧可以通过指令查询 ARP 地址表,如下图。

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        SIMATIC PLC 作为一个标准的以太网设备,同样存在 ARP 地址表,通过查看 CPU 的 ARP 表内容,我们就可以知道冲突的 IP 地址设备当前的 MAC 地址是什么,这样,此时冲突的设备的 MAC 地址就无处遁形了。
        因此,如果在 PLC 程序中能够获得 PLC 的 ARP 地址表信息,冲突设备的 MAC 地址就知道了。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 ARP 地址表的 OID 即可。
        注意,CPU 本体的以太网接口不能通过 SNMP 获得自己的信息,因此本例中,为 CPU 增加了一块 CP 卡,连接在同一网络中,通过 CP 卡 SNMP 收集 CPU 的信息。

2.1.3 SIMATIC PLC SNMP 查询ARP 地址表信息
        设备的 ARP 地址表可以通用的 MIB-2 规范定义的 OID 中查询到,查询 CPU ARP 表中 IP 地址对应 MAC 地址的 OID 为:1.3.6.1.2.1.4.22.1.2.1.IP。
        本例中 “io device_2” 的地址为192.168.0.1,因此在 CPU 中查询 ARP 的OID:1.3.6.1.2.1.4.22.1.2.1.192.168.0.1。
        如下图,程序上分别调用“LSNMP_GET“指令,来查询 CPU 的 ARP地址表中192.168.0.1对应的 MAC 地址,返回的 MAC 地址会存储在”varBinding“ 定义好的 DB 中。注意,本例中在“connParam” 参数中定义的设备硬件标识符,应该是 CP 卡的标识符。

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        指令执行后,在”varBinding“ 定义好的 DB 中监控,可以看到 CPU 的 ARP 表中,192.168.0.1对应的 MAC 地址是 00.1B.1B.21.09.CD,对应上面的设备参数信息,我们可以知道当前的设备 MAC 地址就是 io device_2的 MAC 地址。

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        这时候,如果接入存在 IP 冲突的设备,再次查询 CPU 的 ARP 表中,192.168.0.1对应的 MAC 地址变成了是20.87.56.7F.34.8D,通过比较 MAC,可以知道 IP 地址存在冲突,冲突设备的 MAC 地址也就知道了。(注意,zui好暂时移除 io device_2 去探测,如果两个设备同时存在,读到的数据有可能会反复切换,影响程序处理)。

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        在实际工程中,我们也对程序块做了重新的封装,方便zui终的应用,如下图,简单地输入 CPU 的 IP 地址和需要查询的设备的 IP 地址,这个 IP 地址在 CPU ARP 表中的 MAC 地址就可以一目了然看到了。

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2.1.4 SIMATIC PLC SNMP 定位 IP 冲突设备的位置
        知道了冲突 IP 地址的 MAC 地址,下一步,我们需要根据 MAC 地址快速地定位它的位置,这就可以用到我们在《巧用SIMATIC PLC SNMP 库-判断网络拓扑》内容中介绍的通过 SNMP 查询交换机的 MAC 地址表的功能。
        如下图,我们直接使用重新封装的指令块为大家展示一下效果,首先通过指令读取 CPU ARP 表中192.168.0.1的对应的 MAC 地址,然后通过读取交换机的 MAC 地址表来获得设备连接在哪个端口。
        正常情况下,指令执行后,就可以查询交换机 MAC 地址表,设备连接在交换机的哪个端口就知道了,下图中,读取到的192.168.0.1的 MAC 地址是00.1B.1B.21.09.CD,对照参数表知道,这个 MAC 地址就是 io device_2的 MAC 地址,连接在交换机的 P7 口。

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        当网络存在 IP 冲突时,我们移除 io device_2,再次指令执行后,读取到的192.168.0.1的 MAC 地址变成了20.87.56.7F.34.8D,连接在交换机的 P4 口。

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        这样,通过两个 SNMP 指令的配合使用,我们知道了冲突 IP 的设备的信息,并且能够快速地找到这个设备。

03 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zui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、诊断提供了有力的帮助。
        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。

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本文摘自:网络



 

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