可编程逻辑控制系统在北京自由电子激光装置的实验物理和工业控制系统中的应用

在北京自由电子激光(BFEL)装置的搬迁改造工程中,开关机系统的控制采用基于实验物理和工业控制系统(EPICS)的可编程逻辑控制(PLC)控制系统,它具有安全可靠、操作简单、易于扩展、便于通讯等优点。本文介绍了该控制系统的设计和开发,包括系统软硬件的结构设计以及系统的EtherNet/IP网络通讯。

基于实验物理和工业控制系统的电源操作节点开发

EAST极向场电源在近期实施了控制系统升级。操作节点是控制系统的一个重要部分,它可以实时监控和控制电源运行和及时报警、故障定位,支持多用户同时操作,具有良好的跨平台的可移植性和可扩展性。受ITER控制、数据访问和通信(CODAC)启发,实验物理和工业控制系统(EP ICS)已被选为控制系统框架,采用CSS开发人机接口界面。经过EAST秋季实验验证,操作节点程序稳定,人机界面友好,给实验人员提供了便利,符合EAST实验的需要。

实验物理和工业控制系统在Linux平台上的实现

介绍了在Linux平台上实验物理和工业控制系统(EPICS)的系统结构及系统实现,这一实现为北京正负电子对撞机控制系统的改进提供了一种可供选择的操作系统平台,也为EPICS在其它领域的应用提供了一种新的思路。

新型ADETCS下工业信息物理系统综合安全控制

针对一类虚假数据注入(FDI)攻击与故障共存的工业信息物理系统(ICPS),在新型自适应离散事件触发通信机制(ADETCS)下,研究了综合安全控制与通信的协同设计问题。引入ADETCS取代传统离散事件触发通信机制,构建安全与通信可自适应协同优化运行的ICPS架构;通过对ADETCS中阈值函数的优化设计,获得一种可随系统动态行为双向连续变化的新型ADETCS;在该机制下,基于主动容侵和容错的思想,通过构造Lyapunov泛函,借助新型Bessel-Legebdre不等式、锥补线性化(CCL)等少保守性技术,在统一的自适应变采样框架下,推证出鲁棒估计器与综合安全控制器的求解方法,使ICPS可同时防御FDI攻击与故障,并具有更优的自适应通信调节能力。仿真结果表明:新型ADETCS中阈值函数的巧妙设计及CCL的应用,相较现存通信机制和设计方法,可使ICPS的综合安全控制性能与资源节约获得更优的折中平衡。

工业控制系统安全标准与测评工业和信息化部重点实验室2023年度学术委员会会议召开

2023年12月28日,工业控制系统安全标准与测评工业和信息化部重点实验室(以下简称“实验室”)2023年度学术委员会会议在中国电子技术标准化研究院(以下简称“电子标准院”)召开。实验室学术委员会主任、中国工程院院士柴天佑,电子标准院党委书记、副院长杨建军出席会议。实验室学术委员会委员,以及实验室有关人员共30余人参加会议。

工业信息物理系统间隙DoS攻击的自适应事件触发稳定控制

针对具有间隙拒绝服务(DoS)攻击的工业信息物理系统(ICPS),研究一种基于观测器的自适应事件触发稳定控制方案。首先构造一个观测器估计系统状态,并采用一种新的自适应事件触发通信方案以节约网络资源;然后通过受频率和持续时间限制的间隙DoS攻击对ICPS的影响建立攻击模型,将受到DoS攻击的ICPS划分为DoS攻击活跃期系统和DoS攻击休眠期系统,并用一些过去成功触发状态重构当前受到攻击的状态,得到基于动态估计器的攻击补偿机制,保证系统在DoS攻击活跃期间的渐进稳定;最后运用分段Lyapunov泛函方法、Jensen’s不等式和Schur补引理,得到系统的稳定条件,并提出自适应事件触发参数、观测器增益和控制器增益的协同设计方案。用间歇反应器系统模拟间隙DoS攻击下基于自适应事件触发的ICPS系统稳定性能。仿真结果表明,自适应事件触发策略和基于动态估计器的补偿机制不仅能够提升系统的稳定性,还能有效降低数据传输的次数,系统在静态事件触发策略下的触发次数大约是在自适应事件触发策略下的4.5倍。

工业控制系统网络安全防护体系建设研究

工业控制系统是国家关键基础信息系统,其安全性已提升到国家战略层面。随着工业化与信息化的深度融合,智能制造技术将打破传统的人机物协同边界,工业控制系统将直接面对来自网络的安全威胁。结合工业控制系统遭遇的网络病毒攻击事件,对照《信息安全技术网络安全等级保护基本要求》的通用要求,对工业控制系统的特性和面临的网络安全威胁进行了研究。提出了构建从通信网络、区域边界到计算环境的多层级、多层次安全防护,对网络监测运营平台和安全管理中心进行系统监控与管理的纵深防护体系。初步建成的工业控制系统网络安全防护体系经过网络安全等级保护测评与实践验证,可有效应对多种新型网络攻击、防止恶意软件的破坏、阻止恶意报文的传输,从而保护工业控制系统的安全运行。同时,工业控制系统遭遇网络病毒攻击后的应对措施及经验,对实战防御研究及防护体系的建设完善具有借鉴和指导意义。

S7 PLC在实验物理及工业控制系统中的集成（英文）

在直线感应加速器控制系统中,可编程逻辑控制器(PLC)作为前端控制器被广泛应用于人身安全保护系统中,实现PLC于实验物理及工业控制系统(EPICS)中的输入输出控制(IOC)集成成为系统架构中必须解决的问题。为此,介绍了一种新型的基于S7nodave设备驱动和异步通讯模块Asyn的IOC与PLC通信方法。该方法可实现IOC对S7PLC过程映像区及内存变量的透明访问,而不需要制定通讯协议。分析了基于S7nodave和Asyn模块与S7PLC的通信机制,并给出了应用实例。

传导性电磁泄露波对物理隔离工业控制系统的入侵研究与分析

基于传导性电磁泄漏波仿真了针对物理隔离工业控制系统的入侵过程,检验了物理隔离系统的防护能力。研究表明,在工业控制系统电路中常见的300 kHz到50 MHz电磁波段中,通信木马发送端在不引起隔离区AI模拟量采集模块的采集值明显改变的时候隐蔽性最好;入侵电磁波信号使用15 MHz频率发起攻击时通信木马接收端接收效果最好;当被攻击的物理隔离系统的防护能力平均达到-30 dBmV时,以潜伏通信为目的而不以破坏干扰为目的的硬件木马较难通过传导性电磁泄漏波的方式发挥通信作用。

工业控制系统安全标准与测评工业和信息化部重点实验室学术委员会第二届学术委员会第一次会议召开

2022年12月30日,工业控制系统安全标准与测评工业和信息化部重点实验室(以下简称“部重点实验室”)第二届学术委员会第一次会议以线上形式召开。会议由部重点实验室主任姚相振主持并宣读了第二届学术委员会组成名单。学术委员会15名委员及实验室骨干参加会议。中国电子技术标准化研究院党委书记、副院长杨建军参会并致辞。

面向新型电力系统物理模拟实验的快速系统原型技术

新型电力系统对电力系统物理模拟实验提出了很高的要求,原有的物理模拟技术已难以满足。通过借鉴控制领域常用的快速控制原型(RCP)技术思想,提出了快速系统原型(RSP)技术,包括数字仿真器、快速原型控制器和快速原型被控对象(ROP)3个部分,解决了传统物理模拟技术费时费力和难以满足新型电力系统快速演进需求的缺陷。RSP技术用于科学研究、产品开发和入网验证时,研究成果和产品可直接用于工程实际。首先介绍了RSP的思想及具体实现方案,并阐述了其“所见即所得”的动模实验理念,最后以柔直输电动模实验为例,验证了基于RSP理念和技术可建成一个企业级别的仿真环境及工程技术实践平台,并能真实灵活仿真新型电力系统的各种特性。

基于实验物理与工业控制系统的EAST真空抽气及加料控制系统设计

介绍EAST真空及加料监控系统底层和顶层的架构设计、连锁保护设计、运行模式设计以及系统部署。在底层架构中,真空抽气和加料监控系统分别采用两套相互独立的光纤环网拓扑,构成双光纤环网结构。顶层设计主要采用符合大科学装置规范的实验物理与工业控制系统(EPICS)架构。系统设计主要特点是将底层双光纤环网结构拓扑和顶层EPICS架构相结合,构建了大型分布式真空抽气和加料数据采集与监视控制系统。测试结果表明整套监控系统运行稳定可靠,该监控系统不仅为EAST装置实验提供了可靠支撑,同时也为未来其它大科学装置的监控系统构建提供参考和借鉴。

基于单片机的通用工业顺序控制实验系统设计

为了提高学生对单片机课程理论知识的理解和应用能力,熟悉工业顺序控制的方法,基于Dais-52PH+单片机实验系统,改进了原有的工业顺序控制实验,以8032单片机为核心硬件设计了工业顺序控制实验系统。该系统可以自由设置控制的工序道数和时间,实现为每道工序精确定时,具有通用性,可以完成不同工业生产过程控制实验。

基于攻击增益的工业控制系统物理层安全风险评估

通过借鉴多输入多输出(MIMO)系统中变量配对的思想,基于相对增益阵列(RGA)设计衡量闭环状态下每个输出对不同攻击输入的敏感程度的指标,即闭环攻击增益矩阵.结合逼近理想解(TOPSIS)法,提出定量分析工业控制系统物理层安全风险的评估方法.通过精馏塔实验平台的案例分析,直观地展现攻击效果,验证闭环攻击增益矩阵的正确性,得出控制回流比的设备区域在该控制系统物理层中安全风险最大.实验结果表明,该评估方法能较全面地结合被控对象的客观属性,科学合理地量化评估工业控制系统物理层中潜在的安全风险.

“联合创新”构筑中国工业控制系统信息安全之盾——工业控制系统信息安全技术国家工程实验室落户电子六所

12月1日，“工业控制系统信息安全技术国家工程实验室”揭牌仪式于北京隆重举行。数名院士领衔的超豪华专家团队，几乎囊括了国内所有工业控制及信息安全知名厂商的理事会阵容，这一切都昭示，一艘工业控制系统信息安全领域的国字号巨轮已徐徐离港，破浪前行……位于国家工程创新体系金字塔顶部位置的国家工程实验室，一直是科研阵线的关注焦点之一。

基于信息物理系统的工业园区用能控制策略研究

构建工业园区用能控制系统,从能源的生产、传输、转换、存储、消费等环节出发,实现供能侧多能互补优化、源网荷储协调控制,提升工业园区整体用能管理水平,开展能源友好互动,降低工业园区综合能耗,增加企业经济效益,并为用户开展智慧用能建设提供技术支撑。

PROFIBUS工业控制实验系统的设计

提出一种基于PROFIBUS和AS-i现场总线的工业控制网络实验系统,并介绍了实验系统的结构、以及硬件与软件的组成,最后以实例形式详细阐明了如何配置一个完整的现场总线网络。该实验系统主要用于现场总线技术的研究和工业自动化专业的教学、课程设计、毕业设计等实验,为一个集教学、科研一体的多功能实验系统。

工业控制系统网络安全靶场建设关键技术及解决方案探讨

两化融合为全球带来了高效、高质量的生产力大变革,但变革中同时有风险;随着生产体系融合进程的加快,且工业4.0的智能化不断提高,工控系统的安全风险也日益增多。由于场景内、外网之间更多联系的通畅,不断打破传统工控系统封闭、可信的运行环境,同时将大量传统网络安全威胁引入生产网,对工控系统信息和功能安全造成重大影响。传统的网络安全设备防护已经无法完全满足工控系统生产网络的安全防护建设要求,传统的工业企业工控网络安全人员稀缺是最主要的问题之一。本文将传统网络安全靶场与工控场景相融合,建设适用于工业企业工控生产网环境的工控网络安全靶场,意在解决工控企业没有相关的仿真环境去实现人员培养、安全技术验证、攻防对抗等场景的问题,助力工业企业提升自我安全防护、研究及培训能力,为工业企业数字化转型、工业4.0建设保驾护航。

工业控制系统信息安全技术国家工程实验室揭牌

2014年12月1日,中国电子信息产业集团有限公司第六研究所（以下简称电子六所）举办了＂工业控制系统信息安全技术国家工程实验室＂揭牌暨理事会和技术委员会成立大会。工业控制系统信息安全技术国家工程实验室（以下简称实验室）是经国家发改委批复,由电子六所承担建设的实验室,旨在解决工控领域信息安全相关问题。

基于工业空调的仪表测量与过程控制实验系统的设计

设计了一套基于工业空调的仪表测量与过程控制实验系统,该系统由实验对象、仪表测量系统、仪表控制系统、变频调速控制系统、计算机控制系统组成。该系统既可实现温度、压力、流量、液位等过程参数的测量与显示,又可实现冷风温度、出风温度、出风压力的自动控制。对系统进行适当改造和扩展,可实现水箱液位、冷冻水流量、出风流量的自动控制和出风温度的分程控制。本实验系统适应生产过程自动化发展和高校教学改革需要,满足不同层次仪表测量与过程控制类实验教学和科学研究需要,有利于提高教育教学质量和人才培养质量。