【正文】 現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢暬?。對于不支持LLDP協(xié)議的終端設(shè)備，在拓?fù)渖峡梢燥@示，但無法獲得顯示設(shè)備詳細(xì)信息。在拓?fù)鋱D上可手動調(diào)整、優(yōu)化設(shè)備的物理位置，亦可手動配置連接。該軟件安裝快捷使用簡便，用戶可以像瀏覽文件夾結(jié)構(gòu)那樣瀏覽網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)設(shè)備列表。 赫斯曼全網(wǎng)診斷軟件使用界面 赫斯曼診斷軟件主要功能測試通過設(shè)置IP地址范圍，該軟件可對范圍內(nèi)的含IP地址的設(shè)備進(jìn)行掃描并生成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，在此基礎(chǔ)上，可實現(xiàn)對整個網(wǎng)絡(luò)一系列的監(jiān)控和診斷操作。其主要功能包括網(wǎng)絡(luò)的總體運行情況，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的設(shè)別，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)性能的綜合分析，網(wǎng)絡(luò)故障搜索和交換機配置等。針對工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，該軟件可以將交換機，操作節(jié)點，控制器，GPS，打印機等帶有IP地址的設(shè)備進(jìn)行掃描并生成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，對工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相關(guān)監(jiān)控和診斷。 掃描功能測試通過設(shè)置掃描范圍（起始IP地址和終止IP地址）對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行掃描。其中赫斯曼設(shè)備會自動識別一些相關(guān)信息，以赫斯曼設(shè)備對應(yīng)圖標(biāo)顯示在主界面中，其余IP地址設(shè)備，均以未知設(shè)備圖標(biāo)顯示。掃描上來的設(shè)備，默認(rèn)顯示其IP地址，當(dāng)然也可以手動對其進(jìn)行命名，以便管理。網(wǎng)絡(luò)掃描除了對掃描范圍設(shè)置外，還可以設(shè)置掃描輪詢時間間隔，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的輪詢掃描，對新設(shè)備進(jìn)行發(fā)現(xiàn)。 掃描顯示界面掃描過程會占用一定的內(nèi)存，若掃描時間過長，所占用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控站設(shè)備的內(nèi)存時間也勢必增加，這是設(shè)計中所不希望的。所以針對掃描時間這個環(huán)節(jié)，本節(jié)進(jìn)行了的深入的測試分析。測試過程分為主界面中無添加任何設(shè)備時掃描用時情況（多為初始掃描）和已添加設(shè)備時重新掃描用時情況（多為輪詢掃描）。 掃描時間測試記錄表未添加測試起始IP地址終止IP地址地址數(shù)量耗時（秒）1256126225625132564103425610255525617435已添加1256125225625232564102425610256525617436通過表中測試數(shù)據(jù)，分析可得，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備掃描用時和設(shè)置的掃描范圍地址數(shù)量有關(guān)，數(shù)量越多，耗時越久。而界面中是否已添加設(shè)備并不影響掃描過程的用時。如同前文對工業(yè)網(wǎng)絡(luò)IP地址的規(guī)劃，工業(yè)項目中各設(shè)備的IP地址都是在項目施工前事先規(guī)劃好，項目完成后不會輕易修改的。這也就為減少掃描時間提供了基礎(chǔ)。在設(shè)置掃描IP地址范圍時，在保證包含所有設(shè)備IP地址的情況下，盡可能采用多段IP地址輸入。雖然此方法，若有不在掃描范圍內(nèi)的IP地址設(shè)備接入到網(wǎng)絡(luò)中時，通過診斷軟件無法做到實時診斷，但相比龐大的IP地址造成網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控站負(fù)荷過重，要可靠許多。而且針對未知網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接入這種情況，還是需主要通過人為管理，規(guī)范操作來加以避免。 拓補功能測試在設(shè)備掃描功能的基礎(chǔ)上，可將掃描出來的設(shè)備進(jìn)行關(guān)聯(lián)連接，生成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。赫斯曼全網(wǎng)診斷軟件除可以創(chuàng)建新的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)外，還可以根據(jù)需求對拓?fù)鋱D內(nèi)的設(shè)備對象進(jìn)行移動，使整個網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更為清晰直觀。此外，在不移動設(shè)備對象的情況下，也可通過拓補搜索功能界面，選擇修正拓補結(jié)構(gòu)選項，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D的修正。 拓補功能界面 拓補搜索功能界面為了驗證拓補生成功能的可靠性和準(zhǔn)確性，對該功也能進(jìn)行了反復(fù)測試。在測試過程中，“網(wǎng)絡(luò)云”情況。通過查閱赫斯曼廠商的資料，發(fā)現(xiàn)當(dāng)設(shè)備提供信息不夠或設(shè)備沒有MAC地址時軟件不能正確判斷交換機各個端口與設(shè)備的信息，故以“網(wǎng)絡(luò)云”的方式表示。這種情況，在軟件使用過程中經(jīng)常在第一次生成正確的拓?fù)浜笤俅吸c擊修正拓?fù)鋾r可能會出現(xiàn)，不過經(jīng)一次或多次修正后便能恢復(fù)，自動正確顯示網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹? 拓補“網(wǎng)絡(luò)云”顯示 報警功能測試以網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D為基礎(chǔ)，可以監(jiān)控診斷包括網(wǎng)絡(luò)連接、網(wǎng)絡(luò)流量、設(shè)備變更、端口變更等多項內(nèi)容的異常情況。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)連接或是硬件設(shè)備出現(xiàn)異常情況時，拓?fù)鋱D相關(guān)設(shè)備或鏈路會變紅，；恢復(fù)后成待確認(rèn)綠色狀態(tài)。此過程同時會有相關(guān)的事件報警供用戶查看。 網(wǎng)絡(luò)異常拓補顯示 網(wǎng)絡(luò)異?；謴?fù)拓補顯示 信息查詢功能測試該軟件在拓補圖的基礎(chǔ)上，對連接正常的設(shè)備可以查詢交換機及交換機端口鏈路信息。 交換機信息查詢，可以通過鼠標(biāo)右鍵單擊拓補圖中正常連接的交換機，選擇Telnet選項。鍵入用戶名：admin 和密碼:private。在DOS命令里輸入“show ”?，便可根據(jù)相應(yīng)的提示輸入指令查看交換機諸如溫度，CPU負(fù)荷，收發(fā)數(shù)據(jù)包類型數(shù)量等相關(guān)信息。 交換機信息查詢界面在選擇中拓補圖中的交換機設(shè)備后，在該交換機的子菜單中，還可以查看到各端口的使用情況以及過載負(fù)載情況。 交換機端口信息查詢界面同時，在拓補圖中，雙擊設(shè)備間的連接線，便可打開該條鏈路，查看該鏈路上實時和平均流量信息（過載負(fù)載情況）。 鏈路流量查詢界面在端口流量/鏈路流量的信息查看功能上，該軟件在使用過程中，有時會突然出現(xiàn)交換機某端口過載、負(fù)載報警，持續(xù)一段時間后便自動恢復(fù)。查看鏈路上流量信息記錄情況，發(fā)現(xiàn)這段時間內(nèi)鏈路上的負(fù)荷陡增。因為在工業(yè)現(xiàn)場，一旦出現(xiàn)報警，勢必要追尋報警起因，所以，針對此現(xiàn)象，本文進(jìn)行了詳細(xì)分析。 鏈路流量報警首先是過載和負(fù)載這兩個指標(biāo)。這兩個指標(biāo)默認(rèn)設(shè)置的報警和嚴(yán)重警告的門限值為10%和20%。對這兩個指標(biāo)的含義，在聯(lián)系赫斯曼的技術(shù)人員后得知，兩者在中文翻譯上存在紕漏，實際上過載和負(fù)載分別指的是輸入流量和輸出流量（將該軟件的語言切換到英語后證明確實如此）。其次，兩者的報警是瞬時流量報警，默認(rèn)30秒輪詢時間，檢測該端口或鏈路上的網(wǎng)絡(luò)流量負(fù)荷是否超限。有時出現(xiàn)短暫報警，是因為在一段時間內(nèi)，某端口/鏈路上持續(xù)流量較高，而報警流量負(fù)荷計算的統(tǒng)計時間卻是毫秒級，這就導(dǎo)致瞬時的流量值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過報警的門限值，從而產(chǎn)生報警。 赫斯曼診斷軟件在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的診斷內(nèi)容本節(jié)針對赫斯曼全網(wǎng)診斷軟件的功能，針對工業(yè)控制現(xiàn)場可能出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)異常情況進(jìn)行測試。分析該軟件對不同異常情況會產(chǎn)生何種報警提示。： 交換機診斷測試記錄表交換機診斷診斷項診斷分項診斷信息可配置內(nèi)容報警形式說明網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷端口流量/鏈路信息輸入、輸出流量(實時值、歷史值)報警門限值/輪詢記錄時間當(dāng)端口流量超門限值時，線路及設(shè)備顯示紅色，事件報警；修正后恢復(fù)待確認(rèn)顯示綠色此流量計算的統(tǒng)計時間是毫秒級，這往往導(dǎo)致計算的瞬時流量值偏高交換機信息交換機CPU負(fù)荷交換機CPU實時和平均利用率//查看方式：telnet交換機交換機溫度交換機實時溫度//查看方式：telnet或拓?fù)鋱D選中交換機查看數(shù)據(jù)包查看交換機收發(fā)數(shù)據(jù)包情況//查看方式：telnet交換機而針對網(wǎng)絡(luò)連接的診斷，主要通過針對搭建好的網(wǎng)絡(luò)，人為模擬制造網(wǎng)絡(luò)異常的方式來進(jìn)行測試。局部網(wǎng)絡(luò)故障：人為對局部網(wǎng)絡(luò)中控制站、操作站進(jìn)行斷電等故障操作，查看診斷軟件的診斷情況。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D中能正確顯示并區(qū)分故障后、故障恢復(fù)后、故障恢復(fù)狀態(tài)確認(rèn)后的狀態(tài)，并有相關(guān)事件報警。控制站故障/。操作站故障/恢復(fù)拓補圖變化和控制站相似。 控制站故障/恢復(fù)拓補圖變化人為對網(wǎng)絡(luò)中交換機進(jìn)行斷電等故障操作，查看診斷軟件的診斷情況。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D中能正確顯示并區(qū)分故障后、故障恢復(fù)后、故障恢復(fù)狀態(tài)確認(rèn)后的狀態(tài)，并有相關(guān)事件報警。交換機故障/。 交換機故障/恢復(fù)拓補圖變化。 網(wǎng)絡(luò)連接診斷測試記錄表網(wǎng)絡(luò)連接診斷診斷項診斷分項診斷信息可配置內(nèi)容報警形式說明網(wǎng)線連接中斷交換機掉電交換機及其相連的所有鏈路級設(shè)備顯示紅色；恢復(fù)后待確認(rèn)顯示綠色/拓?fù)鋱D，事件報警在拓?fù)渲羞x中交換機，可查看電源連接情況連接設(shè)備掉電設(shè)備及其相連鏈路顯示紅色；恢復(fù)后待確認(rèn)顯示綠色/拓?fù)鋱D，事件報警/交換機側(cè)端口掉線對應(yīng)端口的鏈路及鏈路所連接的設(shè)備顯示紅色；恢復(fù)后待確認(rèn)顯示綠色/拓?fù)鋱D，事件報警/設(shè)備端端口掉線設(shè)備及其相連鏈路顯示紅色；恢復(fù)后待確認(rèn)顯示綠色/拓?fù)鋱D，事件報警/新設(shè)備接入正常節(jié)點接入輪詢掃描后，拓?fù)鋱D中顯示新設(shè)備（不自動連入拓?fù)洌?事件提示若節(jié)點IP地址在設(shè)置的掃描范圍之外，無法發(fā)現(xiàn)異常節(jié)點接入設(shè)備IP地址沖突網(wǎng)絡(luò)中交換機、控制器、電腦等設(shè)備的IP地址沖突線路及設(shè)備顯示紅色；修正后恢復(fù)待確認(rèn)顯示綠色/拓?fù)鋱D，事件報警軟件只能掃描/識別已存在的設(shè)備或優(yōu)先檢測到的設(shè)備。診斷軟件始終無法掃描/識別新增或后檢測到的沖突設(shè)備設(shè)備名稱沖突交換機、控制器、電腦等設(shè)備的名稱沖突無可修改拓?fù)鋱D中交換機、控制器、電腦的名稱//某節(jié)點子網(wǎng)掩碼錯誤，設(shè)備及其相連鏈路顯示紅色；恢復(fù)后待確認(rèn)顯示綠色/拓?fù)鋱D，事件報警/，無///鏈路連接異常網(wǎng)線的連接端口變化（端口A換成端口B）相應(yīng)線路及設(shè)備顯示紅色；新端口連接上正常通信后設(shè)備成待確認(rèn)狀態(tài)顯示綠色，端口對應(yīng)鏈路仍為紅色，重新接入原端口后恢復(fù)待確認(rèn)狀態(tài)顯示綠色。/拓?fù)鋱D，事件報警將網(wǎng)線接入新端口后，更新修正拓?fù)洌ㄈ舫霈F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)云可再次進(jìn)行拓?fù)湫拚?，鏈路恢?fù)正常，并在鏈路上顯示新的連接端口號診斷項診斷分項診斷信息可配置內(nèi)容報警形式說明鏈路連接異常網(wǎng)絡(luò)交錯相應(yīng)拓?fù)渲芯€路及設(shè)備顯示紅色；修正后恢復(fù)待確認(rèn)顯示綠色/拓?fù)鋱D，事件報警/環(huán)網(wǎng)拓?fù)鋱D中相關(guān)設(shè)備鏈路會變化；消除后，原構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的鏈路會變成紅色/拓?fù)鋱D，事件報警網(wǎng)絡(luò)中形成環(huán)網(wǎng)時，拓?fù)鋱D刷新后可能出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)云情況 全網(wǎng)診斷管理模式使用評估全網(wǎng)診斷軟件憑借著其豐富的以太網(wǎng)絡(luò)診斷能力，成為工業(yè)項目中引進(jìn)的新技術(shù)。通過一系列針對赫斯曼全網(wǎng)診斷軟件的使用情況及測試情況，我們可以發(fā)現(xiàn)，該軟件能較為全面的監(jiān)控診斷工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)及各交換機設(shè)備情況。在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，IP分配和VLAN劃分完成后，在總工程師站的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控站，便可實現(xiàn)對全局網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控，這在一定程度上，減輕了管理的負(fù)擔(dān)。本文提出的基于全網(wǎng)診斷軟件對工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的管理方式，切實可行。但是，由于全網(wǎng)診斷軟件大多是通用軟件，并不是針對工業(yè)控制項目而設(shè)計開發(fā)的，所以，即使是作為在工業(yè)自動化領(lǐng)域?qū)I(yè)度很高的赫斯曼廠商，其全網(wǎng)診斷軟件，在工業(yè)項目中的實際應(yīng)用，仍存在許多值得商榷改良的地方。譬如，赫斯曼全網(wǎng)診斷軟件，在鏈路流量的報警上，由于其統(tǒng)計是按毫秒級計算，而在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)流量段時間內(nèi)可能非常大，這勢必會導(dǎo)致該軟件的報警。但實際上，實際鏈路的負(fù)荷程度仍在可承受范圍之內(nèi)。這種報警就有誤報警的傾向，在實際項目應(yīng)用中，這種情況是需要加以規(guī)避的。試圖根據(jù)項目的實際情況，來限制各鏈路的報警門限值，卻發(fā)現(xiàn)無法對報警門限值進(jìn)行修改。不過最為關(guān)鍵，也是關(guān)乎到全網(wǎng)診斷軟件在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)展前景的一點，就是是否能在對以太網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行診斷的同時，針對DCS控制器設(shè)備根據(jù)項目實際情況加以診斷。不少自動化企業(yè)，其針對自己的控制器產(chǎn)品，都會有一套監(jiān)控控制器狀態(tài)的軟件。當(dāng)控制器出現(xiàn)異常，或DCS控制網(wǎng)絡(luò)上有異常，軟件也都會有相應(yīng)的警報。相比全網(wǎng)診斷軟件，這類DCS控制器的診斷軟件，針對性更強，發(fā)展也更為成熟。前文提到，赫斯曼全網(wǎng)診斷軟件，能在掃描出所有設(shè)置IP地址范圍內(nèi)的設(shè)備，包括分配好IP地址的控制器，然后生成全網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。但是，控制器只能以一個通用設(shè)備圖標(biāo)來表示。簡單的說，全網(wǎng)診斷軟件只能識別出這是一個帶IP地址的設(shè)備，究竟其是什么設(shè)備，全網(wǎng)診斷軟件無法獲取相關(guān)信息也就無從知曉。所以，全網(wǎng)診斷軟件若要想拓寬在工業(yè)控制領(lǐng)域的市場，在其原有的診斷基礎(chǔ)上，勢必要結(jié)合加入控制器的診斷功能。今后，在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控站，不僅能通過網(wǎng)路拓?fù)鋱D查看到交換機信息、鏈路信息，更可以點擊控制器設(shè)備，查看控制器的使用情況。屆時，以太網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的異常情況對控制器所產(chǎn)生的影響，也能通過該軟件查看到。 本章小結(jié)本章通過對赫斯曼全網(wǎng)診斷軟件Industrial HiVision的使用介紹及功能分析，提出了全網(wǎng)診斷對工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理的設(shè)計思想。然后針對工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中，將以太網(wǎng)設(shè)備及鏈路上可能出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行了模擬和對應(yīng)測試，來評估赫斯曼全網(wǎng)診斷軟件的管理診斷功能，證明方案的可行性。最后，通過對赫斯曼全網(wǎng)診斷軟件的進(jìn)一步分析，提出了全網(wǎng)診斷管理軟件的發(fā)展趨勢。44浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第5章 結(jié)束語第5章 結(jié)束語 本文總結(jié)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，其基本目的是使得工業(yè)自控系統(tǒng)和控制設(shè)備能夠做到良好的交互，提高工作生產(chǎn)的效率及安全性。而操作管理人員，通過該網(wǎng)絡(luò)，也能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)項目的數(shù)字化管理。本文通過查閱分析一些工業(yè)控制項目的以太網(wǎng)構(gòu)建模式，提出了一套石化工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與管理的設(shè)計方案。該方案包含了以太網(wǎng)框架的構(gòu)建，VLAN的劃分以及全網(wǎng)診斷軟件使用分析三個主要內(nèi)容。這三個內(nèi)容，相互聯(lián)系，為石化工業(yè)項目提供了可靠的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理條件。主要工作總結(jié)如下：“三橫三縱”的工業(yè)控制以太網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。工業(yè)控制項目中的網(wǎng)絡(luò)，因為直接和生產(chǎn)關(guān)聯(lián)，在可靠性的要求上要強于學(xué)校和企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)。對此，本文研究設(shè)計了冗余控制網(wǎng)和信息網(wǎng)結(jié)合的“橫向”三層網(wǎng)絡(luò)模式。然后在此基礎(chǔ)上，綜合分析工業(yè)控制項目的實地情況，又將以太網(wǎng)絡(luò)“縱向”劃分成三層，分別為總工程師室、區(qū)域控制室和現(xiàn)場控制室的操作管理服務(wù)。最后統(tǒng)一對“三橫三縱”的以太網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)規(guī)劃IP地址。這樣，一個工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)完成，可靠性高和便于管理的層次劃分，是該架構(gòu)的最大特點。赫斯曼交換機所提供的Cross VLAN技術(shù)為工業(yè)項目的VLAN劃分設(shè)計帶來了創(chuàng)新。本文通過對