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。

基于EPICS的X射线小角散射实验站控制和数据采集系统

上海光源(Shanghai Synchrotron Radiation Facility,SSRF)X射线小角散射(small angle X-ray scattering,SAXS)光束线站的常规样品台、掠入射样品台、变温热台的控制程序及数据采集程序均是在LabVIEW环境下开发的,而基于步进电机的狭缝控制系统等则是在分布式控制的EPICS(Experimental Physics and Industrial Control System)环境下开发的。由于开发和运行环境不同,这些设备在联动控制时不可避免地存在网络延时的缺陷。本工作在EPICS环境下对运动控制、探测器数据采集和光强检测等控制进行集成,形成了统一的用户操作界面,操作简单,能极大提高实验效率,并在SAXS实验站得到了稳定应用。

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。

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。

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。

工业机器人及PLC集成控制系统实验设计与分析

随着科技的不断进步,人工智能加速工业机器人的发展,依托PLC技术,大大提升机器人运作效率,自动化技术运用水平全面提高。本文以工业自动化生产线作为背景,对机器人与PLC集成控制系统展开实验设计与分析,详细阐述了机器人技术的原理,剖析了PLC控制系统的核心功能,构建了满足生产线最低化生产需求的实验方案。依托对结果的全面分析,指出存在的不足与问题,形成了建设性的改善策略,以期为工业机器人在工业领域的高效运用做出贡献。

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。

工业机器人及PLC集成控制系统实验设计与分析

文章旨在探讨工业自动化生产线中机器人与PLC集成控制系统的实验设计与分析,通过概述机器人技术的基本原理和PLC控制系统的核心功能,设计针对生产线自动化的实验方案,对实验结果进行分析,并对存在的问题提出改进建议。

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。

基于EPICS的ERL加速器控制系统

EPICS是国际上比较大型的加速器广泛采用的分布式控制系统。针对北京大学ERL实验装置的需求,设计研发了一套基于EPICS的计算机控制系统并成功用于注入器调试和实验研究中。首先对EPICS控制系统平台进行了介绍,然后描述了控制系统的整体设计方案,最后较为详细地描述了各个子系统的软硬件选型和调试过程。

基于EPICS的冗余方法在反应堆控制系统中的应用研究

在中科院钍基熔盐核能项目^([1])(Thorium Molten Salt Reactor system,TMSR)的反应堆控制系统样机开发中,使用了EPICS(Experimental Physics and Industrial Control System)^([2])作为仪器与控制平台软件。为了实现控制系统的IOC(Input/Output Controller)级冗余及服务器间的数据同步,使用了基于EPICS环境的RMT(Redundancy Monitor Task)冗余软件包^([3])及其数据同步组件CCE(Continuous Control Executive)。通过开发相关的IOC驱动程序,实现了对服务器的IOC冗余切换控制。论文讨论了RMT冗余功能在服务器中的实现方法及在功率控制系统中的冗余性能实验情况。

基于EPICS的CSNS主剥离膜控制系统研究

现代大型实验物理和加速器装置中,EPICS这一控制系统组态软件工具集被越来越广泛的采用。主剥离膜是中国散裂中子源(CSNS)快循环同步加速器(RCS)的重要精密机械自动化设备,采用横河PLC系统搭建本地控制系统,实现主剥离膜的换膜运动及位置调整功能。文介绍了基于EPICS的CSNS主剥离膜控制系统的研究工作,EPICS系统通过网络与横河PLC系统以基于消息的方式共享数据,进而实现对主剥离膜装置的远程运动控制。

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.

基于EPICS的自由电子激光THz源控制系统

介绍了自由电子激光THz源控制系统的组成和结构,对实验物理和工业控制系统(EPICS)在注入器控制系统、磁压缩控制系统和消色散传输控制系统中的应用进行了研究,详细分析了控制系统硬件结构及软件实现。对ASYN和Stream Device软件包开发串口设备和GPIB设备支持模块进行了研究,并将其应用于串口和带GPIB接口的设备中,实现了注入器系统、磁压缩系统和消色散传输系统的EPICS控制。EPICS的成功应用为自由电子激光THz源控制系统的升级和整合做好了前期准备工作。

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。

“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。

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。

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。