塑料炼油监控系统监控代理设计与应用

2011-07-18王建中

杭州电子科技大学学报(自然科学版) 2011年6期

叶峰，王建中，吴锋

(杭州电子科技大学自动化学院信息与控制研究所，浙江杭州310018)

0 引言

简单网络管理协议(Simple Network Management Protocol，SNMP)应用范围很多。国外虽然目前已经有着如HP Openview、SUN NetManager和IBM NetView/6000等国外厂商的管理系统［1］，国内目前有浙大计算机学院研究SNMP的网络仿真构建系统［2］，但这些系统仅局限于对如网络运行状况、IP设备等网络、硬件层的管理，无法支持企业应用系统层的运行管理。本文选用HP公司提高的SNMP开源软件包(即SNMP++V3.2和Agent++V3.5)开发设计SNMPAgent，并结合某公司塑料炼油生产实践，以塑料炼油系统中的三相分离器为例论证了该代理设计的可行性。

1 基于SNMP的塑料炼油监控系统简介

监控中心的管理端通过Internet/Intranet向现场控制计算机发送SNMP消息，前端主机的SNMP A-gent负责接收并解析SNMP报文，向服务器发送相应C数据包，服务器则根据数据指令，通过PLC对现场控制设备进行监控。

SNMP++是为网络管理应用程序开发者提供的具有SNMP服务的一套C++类的集合。它具有基于面向对象模型建立的SNMP应用程序接口，在最小化的范围内使用已经存在的SNMP库，保证了程序的高效和可移植性。对于使用TCP/IP协议的Internet来说，Snmp++封装了底层的Socket操作，提供了简单的API供开发者使用。

Agent++是在Snmp++的基础上，扩展了Snmp++中的概念，它是用来开发SNMP代理的一套C++类的集合。它继承了Snmp++的优点，封装了绝大部分的SNMP的标准操作，并且利用面向对象的特性，使开发者能够通过派生的子类，重载其中的虚函数，根据应用程序的需要灵活控制程序。

2 SNMP agent在塑料炼油系统中的设计

2.1 SNMP协议的操作

SNMP Manager通过SetGetGet nextGet bulk request等4种指令与SNMP Agent代理进行信息交互，而SNMP Agent则在161端口通过发送response信息，来回应SNMP Manager。当出现意外状态，SNMP Agent则在162端口发送trap信息，来汇报出现的紧急状况。

2.2 基于Agent++的Agent开发

2.2.1 Agent设计

(1)Agent设计有以下流程:

1)首先，根据被管设备和参数订制私有MIB库，并通过AgentPro工具产生对应C++的代码;

2)然后根据用户的需要，对通用函数访问代码进行修改，加入用户特定的代码，使之能完成对设备管理信息的访问，向管理站发送告警消息等操作;

3)将经过修改的通用访问函数代码、SNMP++类库、Agent++类库，以及按主程序模板编写的主程序组织在一起，使用C++编译器进行编译，即可生成网管代理服务程序。

(2)Agent主程序开发实现流程如图1所示:

图1 agent开发流程图

1)首先，调用Snmp::socket_startup()初始化套接字库。即在socket_startup函数中调用库函数WSAStartup(0x0101，＆WSAData)来指明程序请求使用的Socket版本，然后绑定找到的Socket库到该应用程序中;

2)创建Snmp会话，并设置连接端口。调用Snmpx类构造函数snmp(status，port)初始化SNMP对象，并从port参数指定端口号，系统会将结果返回在status变量中。在一般情况下端口号为161，只有在出现trap时会从端口162中将故障信息返回到管理站;

3)创建MIB类对象和消息请求队列列表对象RequestList，并将RequestList对象设置为传入/传出消息体对象;

4)采用ASN.1语言自定义MIB管理信息库，然后将其Add添加到MIB树状节点对象enterprise下，并进行初始化;

5)令RequestList处于监听传入请求状态，一旦接收到查询或设置消息请求，则立即调用process_request(Request*req)进入消息处理模块对其进行处理;

6)通过函数answer(Request*req)处理，将请求的数据信息以SNMP数据包格式进行封装，发送Response回复消息至Manager管理器;

7)若被管理对象或代理自身出现异常，代理自动进入陷阱处理程序。

2.3 Agent与服务器之间的通信设计

在工业控制系统中，OPC技术规范成为了各种设备厂商的通用标准，它能有效解决各种厂商的驱动程序不一致等问题。而本文所设计的代理程序同样需要通过OPC服务器来获取相应设备的实时数据。

首先，Agent向设备发送的信息首先从OPC服务器的IUnkown接口进入，然后OPC服务器通过对Agent的信息进行解析，得到相应的请求信息。然后OPC服务器通过异步通信接口对现场设备进行读写操作，得到相应的OPC项的值，具体有相应设备的值，品质，时间戳，最后通过callback返回客户端，最后将从OPC服务器中获取的数据转换成SNMP的消息格式，返还给代理，从而实现Agent与服务器的通信。

3 SNMP agent在塑料炼油系统中的应用

以塑料炼油系统中的三相分离器为例，来阐述SNMP agent在整个监控系统的实现过程。首先，设定系统处于正常运行状态，连接着现场设备的PLC不断检测三相分离器的液位值，服务器在实时更新着三相分离器的液位的数据项，并发送至客户端，SNMP agent则将得到的数据项变成SNMP数据格式，并将其保存在数据库中，同时，自定义 MIB 节点 OID 为1.3.6.1.4.enterprise.hdu.Three-phase separator liquid level，一旦接收到远端SNMP Manager的请求信息，则向其返回即时电流值信息。

远程监控中心的Manager通过Internet网络向预先设置好的IP地址的物理设备三相分离器控制PC发送SNMP数据包与SNMP Agent建立连接，若成功，则Manager可设置刷新数率，封装PDU类型为GET的SNMP数据包并发送至Agent，接着代理通过消息处理模块将查询命令传至客户端，查询客户端的液位值并返回保存在Agent MIB中，最终由Agent封装带有此变量值的SNMP数据包并调用Response消息相应函数将数据包返回给SNMP Manager，完成相应的监控操作。

当三相分离器的液位一旦超过所设定的上限值时，Agent通过从服务器读取的实时数据与设定的液位阈值比较，于是就进入异常状态，产生Trap并向监控重心发送电流预报警信号。监控重心人员可视情况采取措施，即可由PLC自动打开控制三相分离器阀门进行排液处理，也可由人员到现场手动打开三相分离器阀门进行强制开启进而排液。