配置HIPER-Ring
水厂工控系统环网优化与应用
水厂工控系统环网优化与应用摘要水厂工业控制系统架构中的工业以太环网已经是一种应用比较成熟的技术，但是针对不同水厂与不同系统之间的应用仍存在组建上的缺陷，如何根据水厂不同工艺要求提高网络稳定性，防止数据拥堵，提高故障的自恢复能力，以及应对新的安全形势下的网络安全防护等级要求，是今后水厂工控网络优化方向。
【关键词】：工业以太环网，水厂，稳定性，自恢复能力，网络安全引言平水江水厂是绍兴市水务集团下属的一家净水厂，水厂设计规模15万吨/日，于2016年3月通水，现实际运行规模5万吨/日。
平水江水厂主要职能是作为绍兴市的补充水源的水厂，进一步保障了水资源的优化配置和可持续利用，有效地缓解城市供水需求，同时多水源供水，多点供水，进一步提升了城市供水安全保障度。
因此，系统的安全稳定运行是平水江水厂运行之初的首要任务。
一、工业控制系统及环网介绍平水江水厂工业控制系统（以下简称工控系统）是基于SCADA系统建设，以工业以太环网为连接，划分了上位机和下位机两大部分。
上位机系统主要包括数据采集，数据监控以及人机交互用的服务器，工作站，和周边配套的防火墙，网闸等网络安全设备；下位机系统主要是以可编程逻辑控制器PLC为核心设备的现场设备控制系统，如图1。
水厂工控网络是基于工业以太环网技术建设，选用以某知名进口品牌交换机为核心设备搭建，采用DCS框架构建而成，以连接生产现场的各类PLC设备，用百兆光纤环网传输接入至工厂的核心机房。
通过机房的核心交换机，实现服务器与PLC交互数据。
其中，出于数据的安全性和系统的独立性考虑，水厂其它的配套系统，如安防监控系统，配电监控系统等数据交互在另外一个网络中实现。
图 1.平水江水厂工业控制系统拓扑图二、工业以太环网的现状分析目前水厂环网主干是选用百兆带宽的单模光纤网络，对每个工艺控制单元的现场布设多电口的小型光纤交换机，在控制核心机房布设两台汇聚层交换机，经由汇聚交换机后，集中汇总至主干交换机。
赫斯曼MS系列交换机环网配置步骤
赫斯曼MS系列交换机环网配置步骤1.准备工作赫斯曼MS系列（PowerMice）交换机多作为环网交换机使用（当然也可以用于设备层交换机使用），在MS交换机之间多采用光纤组成冗余环，向下采用星形连接，可通过IE进行维护和设置，前提是该交换机拥有1个网管IP（该交换机的IP和子网掩码应与其所在子网的其他设备相协调），可用很多现成的软件为其分配IP，如BOOTP、HiDiscovery2.0等。
HiDiscovery2.0是专门针对赫斯曼交换机的软件，它可以扫描到所在网段上所有的赫斯曼交换机，在赫斯曼MS系列交换机随机光盘中可找到HiDiscovery2.0安装包。
使用IE前需要安装Java，交换机的随机光盘中也有准备，安装很容易。
安装Java后最好上网将Java的版本升到最新，这样可避免许多Bug。
注意：交换机在配电前一定要注意检查交换机固定卡轨是否已经可靠接地！因为据厂家信息——若不接地，当该交换机底座上的电压超过地电位达2.0伏特以上时，极有可能影响交换机的正常工作！注意：最好不要动交换机核心模块下方的DIP开关，尽量使用软设置来组态交换机！2.MS系列交换机一般性设置MS系列交换机的一般性设置与RS20系列相同，可参照《赫斯曼RS20卡轨安装型交换机设定步骤》一文进行，此处不作过多阐述。
登录后的界面如下：3.环网端口的设置Port1和Port2在用于环网时的设置如下图所示，方法为在系统树内点击“Port Configuration”,画面显示各端口的组态如下：将Port1和Port2的Automatic Configuration一栏的复选框勾掉，检查无误后点击画面下方的“Set”键进行确认。
在确认过程中，该交换机会有短暂的离线时间（约10秒），也可能造成IE连接错误，但不妨事，待画面稳定后，按“Reload”键读出交换机的实际组态，如果是你想要的结果即可，如果不对则需继续设置。
注意：该操作最好在生产设备不工作时完成，否则将会使该交换机所连接的以太网设备离线约10秒钟，造成网络中断！一台交换机只能存在于一个环网中。
赫斯曼交换机的配置和使用
赫斯曼系列交换机配置及使用说明一．M ACH4002系列模块化核心交换机MACH4002 48G—L3P：全千兆模块化工业以太网核心交换机。
设备自带16个千兆端口，其中8个为光、电互换Combo端口.最多支持4个介质模块,可再扩展出32个千兆端口,最多可达48个千兆端口。
该交换机支持三层路由功能，220V AC冗余供电，0~70℃工作范围。
MACH4002 48+4G-L3P：千兆模块化工业以太网核心交换机。
设备自带4个千兆光、电互换Combo端口和16个百兆电缆端口。
最多支持4个介质模块,可再扩展出32个百兆端口，最多可达48个百兆端口和4个千兆端口.该交换机支持三层路由功能,220V AC冗余供电，0~70℃工作范围。
1．设备的安装和拆卸：MACH4002系列核心交换机：该交换机采用标准的19寸机架式安装方式，4个介质模块及设备风扇均支持带电热插拔。
MACH4002 48G-L3P MACH4002 48+4G-L3P下图为设备正面图示，其中包括有设备的连接端口、风扇、LED显示灯、报警输出节点、RJ11配置端口及USB配置端口。
LED显示灯位于正面左下方，如下图所示:交换机的背面为基本电源模块安装位置，如下图所示：2．设备的配置：设置IP地址的方法：1.通过超级终端的命令行（需要有专用的线缆:串口转V.24)；2.通过HiDiscovery 软件,搜索所有的网络设备，设置其IP地址和子网掩码；3。
使用BOOTP和DHCP服务器来设置IP地址。
(本方法不推荐在这里使用)；4。
使用自动设置适配器ACA21（USB接口）常用的配置方法：1。
通过超级终端的命令行（同上）；2.通过WEB界面(需要IE5。
5以上，并且要装有JA VA 1.3以上），在IE地址栏里输入交换机的IP地址,即可访问设置界面。
每次更改设置需要点击“SET”按键，并选择保存; 3。
使用网管软件HiVision进行配置，每次的修改同样需要进行SET和保存.注意:如果要通过WEB界面进行配置，需要PC和交换机的IP地址在同一子网内。
赫斯曼交换机配置产品安装配置
P1/P2-电源1/2LED: 绿色－该路电源供电正常 熄灭－该路电源低于18V
R1/R2-信号触点LED： 红色－故障信号触点输出，故障报警 黄色－故障信号触点输出，人工定义 熄灭－故障信号触点关闭
RM-冗余状态LED: 绿色－环网管理生效，环网无断点 黄色－环网管理生效，环网断开 熄灭－环网管理关闭 闪烁－错误的环网配置 RUN-运行/启动LED: 绿色－设备系统就位，正在运行 黄色－设备系统正在启动过程 熄灭－设备系统重启
1 2 3 4 5 6 RM Ring Port Stand-by HIPER－Ring DIP ON Service
20
交换机配置简介
21
IP地址分配
• HiDiscovery软件配置IP属性 – 以太网连接配置PC和交换机 – 开启HiDiscovery软件 – 自动安装WinPcap3.0 – 软件自动扫描后于主页面添加扫描到的交换机 – 使用Singal按键定位交换机 • 按下Singal按键后，主页面高亮交换机LED会反复交替闪烁
拧紧固定螺丝，固定扩展底板。
7
MS交换机电源接线
正极连接1接线柱 负极连接2接线柱。 单路电源供电时，交换机RL指示灯亮，有报警 输出，必要时用软件关闭交换机电源报警或短 接两路电源正极。 缺省时如下情况3、4接线柱输出故障信息 至少一路电压低于18V 内部电压问题造成的故障 至少一个端口连接状态异常 环网断开与恢复 Coupling控制线短接，Coupling功能启动 1 - MS20/30 交换机基本模块，支持18 ~ 60 VDC 供电 2 – 电源/信号触点 1: Pin 1 =+24 V (P1), Pin 2 =0 V, Pin 3, 4 =Relay 1 3 – 电源/信号触点 2: Pin 1 =+24 V (P2), Pin 2 =0 V, Pin 3, 4 =Relay 2 4 - MS20/30 交换机基本模块，支持18 ~ 32 VDC 供电 5 - 电源/信号触点 1: Pin 1 =+24 V (P1), Pin 2 =0 V, Pin 3, 4 =Relay 1 6 - 电源/信号触点 2: Pin 1 =+24 V (P2), Pin 2 =0 V, Pin 3, 4 =Relay 2
赫斯曼hipering产品配置
• • • • • • • • • ！冗余线路连接前，需确认冗余配置已经完成 冗余线路连接前， 除了可以使用软件功能进行环网配置， 开关也能完成RM功能开启，和 功能开启， ！除了可以使用软件功能进行环网配置，DIP开关也能完成 开关也能完成 功能开启 环网端口一定范围内的调整。 环网端口一定范围内的调整。 登陆交换机Web页面 登陆交换机 页面 配置环网前应关闭环网交换机的RSTP协议 ！配置环网前应关闭环网交换机的 协议 选择Redundancy：HIPER－Ring选项卡 选择 选项卡 在RingPort中填写环网端口编号 中填写环网端口编号 ！环网端口功能应确认为非自适应全双工 ！环网连接线应为交叉线 点击Set写入 点击 写入
Coupling配置 配置
• 共计三种Coupling连接方式 连接方式 共计三种 – 1 单机 单机Coupling – 2 双机 双机Coupling – 3 含控制线双击 含控制线双击Coupling 根据DIP开关状态不同，可以选 开关状态不同， 根据 开关状态不同 择的配置类型不同 – Standby DIP 为on时可选 时可选 A/C/E – Standby DIP为off时可选 为 时可选 B/D
HIPER-Ring配置 配置
• Redundancy Manager Status – Active：环网有断点，RM功能启动，冗余连接生效 功能启动， ：环网有断点， 功能启动 – Inactive：环网闭合 ： Information – Redundancy guaranteed:环网有断点，冗余连接生效 环网有断点， 环网有断点 – Configuration failure：配置不完全或促在错误 ：
•
A
赫斯曼工业交换机配置
1
密码及SNMP访问控制
1. 选择右侧的admin，下面输入新密码后点击SET，完成密码修改。 新密码暂统一设置为hginfo
2 1
系统信息
1. 显示端口状态,图中1/1,1/2,2/1,2/2无接口(只有插槽没有模 块),1/3,1/4,2/3,2/4有接口,其中1/3为已连接状态
2. 显示交换机基本状态（配置交换机名及所在地点）
Rip路由分布
1. 全部选中
1
端口配置信息
1. 点击Create entny配置默认路由
1
2
端口路由配置信息
1. 端口地址、掩码、是否路由 2. 选择配置向导（配置VLAN路由）
1
Wizard第一步
1. VLAN ID
1 2
Wizard第二步
1. VLAN名称 2. 选择属于该vlan的端口（配置vlan路由时不选）
1
Wizard第三步
1. 配置VLAN路由地址（即网关地址）
1
1
Hiper-ring配置
1. R网的两个端口
1 2 3
读取/保存
1. 选择从何处读取配置 2. 选择配置保存位置（完成配置后及时保存） 3. 删除配置信息（会保留设备ip地址）
1
路由全局配置（路由部分只针对核心交换机）
1. 选中Routing
不选中porton选项ringport1及ringport2分别写入连接环网的两个端口10读取保存11路由全局配置路由部分只针对核心交换机12端口路由配置信息13wizard第一步14wizard第二步15wizard第三步16rip路由分布17端口配置信息点击createentny配置默认路由
开始配置
1 2
MACH102-24TP-FR 26-口快速以太网工业工作组交换机说明书
Product:MACH102-24TP-FRManaged 26-port Fast Ethernet 19" Switch, redundant PSUProduct Description26 port Fast Ethernet/Gigabit Ethernet Industrial Workgroup Switch (2 x GE, 24 x FE), managed, Software Layer 2 Professional, Store-and-Forward-Switching, fanless Design, redundant power supplyTechnical SpecificationsProduct descriptionMore InterfacesNetwork size - length of cableNetwork size - cascadibilityPower requirementsSoftwareDiagnostics:Management Address Conflict Detection, Address Relearn Detection, MAC Notification, Signal Contact, Device Status Indication, TCPDump, LEDs, Syslog, Port Monitoring with Auto-Disable, Link Flap Detection, Overload Detection, Duplex Mismatch Detection, Link Speed and Duplex Monitoring, RMON (1,2,3,9), Port Mirroring 1:1, Port Mirroring 8:1, Port Mirroring N:1, System Information, Self-Tests on Cold Start, Copper Cable Test, SFP Management, Configuration Check Dialog, Switch DumpConfiguration:AutoConfiguration Adapter ACA11 Limited Support (RS20/30/40, MS20/30), Automatic Configuration Undo (roll-back), Configuration Fingerprint, BOOTP/DHCP Client with Auto-Configuration, DHCP Server: per Port, DHCP Server: Pools per VLAN, DHCP Server: Option 43, AutoConfiguration Adapter ACA21/22 (USB), HiDiscovery, DHCP Relay with Option 82, Command Line Interface (CLI), CLI Scripting, Full-featured MIB Support, Web-based Management, Context-sensitive HelpSecurity:IP-based Port Security, MAC-based Port Security, Port-based Access Control with 802.1X, Guest/unauthenticated VLAN, RADIUS VLAN Assignment, Multi-Client Authentication per Port, MAC Authentication Bypass, Access to Management restricted by VLAN, HTTPS Certificate Management, Restricted Management Access, Appropriate Use Banner, SNMP Logging, Local User Management, Remote Authentication via RADIUSTime synchronisation:Buffered Real Time Clock, SNTP Client, SNTP ServerIndustrial Profiles:EtherNet/IP Protocol, PROFINET IO ProtocolMiscellaneous:Manual Cable CrossingAmbient conditionsMTBF (MIL-HDBK 217F: Gb25 ºC):14.93 YearsOperating temperature:0-+50 °CStorage/transporttemperature:-20-+85 °CRelative humidity(non-condensing):10-95 %Mechanical constructionDimensions (WxHxD):448 mm x 44 mm x 310 mm (without fixing bracket)Weight: 4.10 kgMounting:19" control cabinetProtection class:IP20EMC interference immunityEN 61000-4-2 electrostaticdischarge (ESD):4 kV contact discharge, 8 kV air dischargeEN 61000-4-3electromagnetic field:10 V/m (80-2700 MHz)EN 61000-4-4 fast transients(burst):2 kV power line, 4 kV data lineEN 61000-4-5 surge voltage:power line: 2 kV (line/earth), 1 kV (line/line), 4 kV data lineEN 61000-4-6 ConductedImmunity:10 V (150 kHz-80 MHz)EMC emitted immunityEN 55022:EN 55022 Class AFCC CFR47 Part 15:FCC 47CFR Part 15, Class AApprovalsSafety of industrial controlequipment:cUL 508Safety of informationtechnology equipment:cUL 60950-1Scope of delivery and accessoriesAccessories to OrderSeparately:Fast Ethernet SFP modules, Gigabit Ethernet SFP modules, autoConfiguration Adapter ACA21-USB, terminal cable, Industrial Hivision Network Management software Scope of delivery:MACH100 device, terminal block for signal contact, 2 brackets with fasteningscrews (pre-assembled), housing feet - stick-on, non-heating appliance cable - Euro model Further InstructionsProduct Documentation:https://Certificates:https:///certificates.htmlVariantsItem #Type943969501MACH102-24TP-FRUpdate and Revision:Revision Number: 0.142 Revision Date: 11-09-2022© 2022 Belden, IncAll Rights Reserved.Although Belden makes every reasonable effort to ensure their accuracy at the time of this publication, information and specifications described here in are subject to error or omission and to change without notice, and the listing of such information and specifications does not ensure product availability.Belden provides the information and specifications herein on an "ASIS" basis, with no representations or warranties, whether express, statutory or implied. 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Regulatory information is for guidance purposes only. Product users are responsible for determining the applicability of legislation and regulations based on their individual usage of the product.。
Hivision网管基本配置中文说明
1.配置产品：Hivision网管软件2.配置任务：交换机网络管理基本配置3.配置方式：Hivisionz配置方式1：Hivisionz配置步骤：1．安装完毕Hivision,需输入其许可序列号(License),其步骤如下：2．输入正确序列号便可;3．用HiDiscovery寻找且设好交换机IP地址,安装Hivision的PC需设置和交换机同网段,其步骤如下：4．按以下步骤输入你交换机所用的网段便可：5．HiVision主窗口由四部分组成：z菜单栏z工具栏z索引卡,每个索引卡窗口显示了整个网络的不同的全局信息z状态栏6．事件选项(Events),是显示事件日志;可显示故障陷阱信息、SNMP错误等：N管理(VLAN-Manager);此选项可对网络进行VLAN划分：7．划分VLA8．双击设备,便可显示出右边的模块状态及相关端口链路状态：9．介质端口显示图(Pyhsical Map),可对交换机所有模块及端口的物理属性及健康状态显示：10．设备描述(Device Description),对设备的相关名称等属性显示一目了然,也可对其IP地址等更改：11．设备事件日志(Events)：12．帮助搜索选项(Index)：13．双击如下图代理选项(Agent),便可对交换机配置(Configuration)选项,对交换机各项功能进行详细配置,包括做环(Hiper-Ring)等功能配置：14．流量统计表(Performance)，对IP、ICMP、TCP、UDP等数据流量用统计表方式表示：15．错误数据流量统计表（Fault）：16．网络安全选项(Security)，访问列表权限等功能设置：17．事件日志(Events)：18. 帮助搜索选项(Index)：4.功能确认和善后操作；设置完相关配置参数，请如下图操作，单击感叹号(Set)图标，上传保存相关参数到交换机：。
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192.168.1.10
192.168.1.33
MS20-1600SAAEHC & MM2-4TX1
MS20-1600SAAEHC & MM2-4TX1
192.168.1.11
192.168.1.22
双 绞 线 冗余链路 3
HIPER-Ring
设置HIPER-Ring可以通过两种方法来实现：
1.通过硬件RM开关设置.RM=0代表OFF；RM=1代表ON. 2.通过软件设置 使用HiDiscovery软件进入将要被设为冗余管理器的交换机的WEB页面， 选择Redundancy→HIPER-Ring →Redundancy Manager = On
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HIPER-Ring
第五步：
对环内交换机的设置进行保存.在RS20&MS20中点击左侧Basics→ Load/Save,单击Save Configuration保存.如图：
保存交换机的当前配置到本机中
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HIPER-Ring
在MACH3001中，点击左侧的Contents→System→Configuration,选择 Save中的Local,并单击Save Configuration.如图：
冗余链路为Active 说明环网2 RM开关已经开启
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HIPER-Ring
在MACH3001中，点击左侧的Redundancy→HIPER-Ring,输入环端口并单击 Set,如图：
由于MACH3001没有硬件RM开关 所以在此处将非冗余管理器的RM关闭
HIPER-Ring
上海海得自动控制股份有限公司 网络市场部
1
HIPER-Ring
所用设备：
RS20-0800T1T1SDAEHC MACH-3001 MS20-1600SAAEHC & MM2-4TX1 1台 1台 2台
2
HIPER-Ring
网络拓扑
RS20-0800T1T1SDAEHC
MACH3001
4
HIPER-Ring
第一步：
按照网络拓扑结构连接设备，交换机RS20和MS20的环端口为Port1和Port2 MACH-3001为port1和port6,其中RS20为冗余管理器,将RM开关置为1.
注意： 先不要将MACH3001(192.168.1.33)和MS20-4TX1(192.168.1.22)连接 起来 ，防止网络为环型结构而造成广播风暴.
5
HIPER-Ring
第二步：
电脑连接RS20的Port8(管理端口)使用Hidiscovery扫描并对每台交 换机配置相应的IP地址,如图:
6
HIPER-Ring
第三步：
在配置HIPER-Ring之前应先关闭环内所有交换机的RSTP,在RS20&MS20 中点击左侧的Redundancy→Rapid Spanning Tree→Global ，选择OFF并 单击Set,如图:
RM-冗余状态LED: 绿色－环网管理生效，环网无断点 黄色－环网管理生效，环网断开 熄灭－环网管理关闭 闪烁－错误的环网配置
RM的状态为Inactive 说明环网中所有链路连接正常 冗余链路待被激活
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HIPER-Ring
需要注意的地方:
1. 在没有设置任何协议或者功能之前,不要将交换机组成环网,否则会 造广播风暴.
关闭RSTP
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HIPER-Ring
在MACH3001中，点击左侧的Switching→Rapid Spanning Tree→Global, 选择OFF并单击Set,如图：
关闭RSTP
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HIPER-Ring
第四步:
在RS20&MS20中点击左侧Redundancy→HIPER-Ring→Global,输入 环端口并单击Set.如图：
单击保存
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HIPER-Ring
第六步：
以上步骤已经将Hiper-Ring配置完毕, 此时RS20(冗余管理器)的RM指示灯 为黄色,说明环网断开,冗余链路激活. 将MACH-3001和MS20连接起来,此时环 网中无断点, RS20(冗余管理器)的RM 指示灯为绿色,说明冗余链路在工作中, 待被激活.如图：
注意：
紧凑式一体化交换机只能通过硬件RM开关进行设置,模块化交换机MS20/MS30可以 通过软件和硬件两种方式设置. 在MS20系列中，当硬件开关Ring Ports=0时表示环端口为Port1和Port2；Ring Ports=1时表示环端口为Module1 Port1/Module2 Port1. 在MACH3000和MACH4000系列中,作为环端口的Port1必须在第一个基板上,即在交换 机最底层的那个基板上.
2. 在设置Hiper-Ring和Ring-Port之前要关闭RSTP. 3. 在每个环网中有且只有一台交换机开启RM功能，其它交换机需关闭.
4. 要明确每个交换机哪个端口是Ring-Ports和管理端口,组网之前做好 规划.
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Thank You
End of Presentation
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