[发明专利]工业以太网协议分析及现场测试仪

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术、计算机技术和自动控制技术，具体是一种工业以太网控制技术。

背景技术

在国家标准--《用于工业测量与控制系统的工业以太网EPA(Ethernetfor plant automation)系统结构和通信标准》(简称“EPA标准”)的基础上形成的65C/357/NP将作为第十四类型列入现场总线国际标准IEC 61158。目前，基于EPA标准的产品正在越来越多地被应用于工程实际，而对EPA网络的分析、EPA网络设备现场安装调试以及对EPA相关产品的测试都还处于起步阶段。没有现成的对EPA网络及EPA相关产品进行分析和测试的仪表。

随着EPA标准的推广，越来越多的EPA相关产品开始进入实际应用领域。EPA网络作为一种工业以太网有其自身的特点如在链路层增加了EPA通信调度管理实体、定义了自己的用户层等，因此在EPA网络的现场安装调试与运行阶段，现有的网络分析、现场调试工具存在着不能分析EPA网络的调度规则、识别不了EPA协议定义的各种服务报文等问题，因此有必要开发针对EPA网络的便携式网络分析与现场调测仪。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对目前在工业以太网现场安装和测试过程中没有规范的测试分析仪，本发明设计了一种工业以太网协议分析与现场测试仪，能对EPA网络进行分析，在EPA网络的现场安装调试过程中能对EPA相关产品进行协议一致性测试，并且能够检测和定位网络故障，帮助用户完成故障的排除工作。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，设计一种EPA协议分析与现场调测仪，该协议分析与现场调测仪包括电源部分，网络分析部分、现场测试与故障检测部分、EPA协议一致性测试部分。电源部分为该调校仪提供AC适配器供电，电池供电和总线供电三种供电方式；网络分析部分包括：EPA网络状况统计模块、EPA网络设备分析模块、EPA网络利用率测试模块、吞吐量测试模块，该部分实时统计网络上的报文，监测EPA网络的利用率、网络的传输性能、整个EPA网络的设备上线情况，并根据网络上的设备声明报文，对EPA网络上的设备进行性能分析。其中EPA网络状况统计模块完成对EPA网络上的各种报文的统计；EPA网络设备分析模块监测整个EPA网络上的设备上线情况，根据网络上的设备声明报文，对EPA网络上的每个设备进行分析；EPA网络利用率测试模块，实时的监测整个EPA网络的利用率，从而可以知道EPA网络工作是否工常、是否最优以及是否处于超负载等实时工作情况；吞吐量测试模块，完成对EPA网络发送和接收的数据量进行统计，灵活地对EPA网络吞吐量进行测试，比较实际吞吐量与理论值，从而可以知道整个网络的传输性能，通过对不同位置之间的吞吐量测试还能发现影响整个网络性能的瓶颈位置。现场测试与故障检测部分包括：EPA目标设备连通性检查模块、EPA目标设备路由追踪模块、地址冲突检查模块、设备查询模块，该部分检测EPA网络连接是否正常，追踪目标设备路由，检查地址冲突，查询目标设备状态，探测目标设备端口状态。其中，EPA目标设备连通性检查模块：检查测试EPA目标设备是否已正确地接入EPA网络；EPA目标设备路由追踪模块：通过追踪EPA目标设备的路由，检测EPA网络结构、报文的路径及目标设备的位置，进一步结合网络的路由器分布情况确定目标设备的物理位置；IP/MAC地址冲突检查模块：检测EPA网络上设备的IP地址/MAC地址是否有冲突，并查询对应的MAC地址/IP地址；目标设备信息查询模块：利用设备查询请求服务根据物理设备位号PD Tag或功能块实例位号FB Tag查询设备状态；端口扫描模块：探测目标设备的指定用户数据报协议UDP端口，并扫描目标设备的全部传输控制协议TCP端口打开情况，从而可以掌握目标设备的网络运行情况。