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浙江中控技術股份有限公司副總裁兼總工程師 俞海斌

浙江中控技術股份有限公司系中控（SUPCON）的核心成員企業(yè)，依托深厚的科研積淀，以及強大的自主創(chuàng)新能力，構(gòu)建了完整的工業(yè)自動化整體解決方案及產(chǎn)品體系，包括現(xiàn)場儀表、控制閥、控制系統(tǒng)、先進控制與優(yōu)化（APC）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）以及企業(yè)信息系統(tǒng)（ERP）等。其中，控制系統(tǒng)分為SIS、DCS、SCADA和PLC，主要的應用行業(yè)包括石化、化工、電力、建材、冶金、造紙、制藥、食品飲料等。

盡顯控制系統(tǒng)優(yōu)勢

據(jù)了解，2015年度中控DCS在中國的市場份額突破20%，連續(xù)五年保持第一。其產(chǎn)品的主要競爭優(yōu)勢有如下幾方面：

• 大規(guī)模的全場一體化聯(lián)合控制：有效提升工廠的效能；

• 全廠統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫和多人協(xié)同組態(tài)：提高工作效率、縮短工程周期；

• 提供多種先進控制功能：節(jié)能降耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量；

• 全冗余的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，單控制周期無憂切換：保證最大的系統(tǒng)可用性；

• 低功耗多CPU協(xié)同工作的控制器：確保高可靠性；

• 20毫秒的快速控制周期：確保控制系統(tǒng)的快速響應；

• 可靠的網(wǎng)絡信息安全：國內(nèi)首家通過wurldtech's achilles（阿基里斯）國際認證；

• I/O模塊裝卸結(jié)構(gòu)采用防混插設計：方便安裝和維護；

• 機柜雙面垂直安裝：兼顧混裝靈活性、I/O容積率和接線方便性；

• 模擬量模塊支持自由量程設置、超量程表示和輸出：方便儀表調(diào)校，確保輸出到位；

• I/O模塊支持故障安全：保障控制過程的安全性；

• 基于國際標準和行業(yè)規(guī)范設計研制：符合CE認證要求；

• 組態(tài)關聯(lián)檢測和單點在線組態(tài)下載：確保現(xiàn)場連續(xù)運行無擾動；

• 完善的組態(tài)和操作記錄：提供快速準確的歷史追溯；

• 支持多種現(xiàn)場總線和異構(gòu)設備互聯(lián)：提高資產(chǎn)利用效率；

• 支持在線升級和擴容：保護用戶的投資；

• 系統(tǒng)平均無故障時間達1 0 2 萬小時， 系統(tǒng)可用率達99.9999%，保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行。

如今，在智能制造時代，控制系統(tǒng)趨于網(wǎng)絡化、信息化和智能化，其中控制網(wǎng)絡作為控制系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，逐步呈現(xiàn)泛在化、智能化和互聯(lián)互通，且發(fā)揮著舉足輕重的作用。

浙江中控技術股份有限公司副總裁兼總工程師俞海斌談道：“浙江中控技術股份有限公司是國內(nèi)工業(yè)自動化行業(yè)技術領先的自主創(chuàng)新型企業(yè)，自成立以來，憑借自身雄厚的科研實力、廣泛的科技交流和超前的科技產(chǎn)業(yè)意識，持續(xù)投入工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線等控制網(wǎng)絡技術的研究和應用，在業(yè)內(nèi)率先將10M以太網(wǎng)、100M以太網(wǎng)技術應用在工業(yè)控制系統(tǒng)，并牽頭組織制訂了我國第一個擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)自動化領域的國際標準（EPA實時以太網(wǎng)標準），主持制訂了5項國家和行業(yè)標準。同時，浙江中控的控制網(wǎng)絡技術在中國石化長嶺等千萬噸級煉油、中天合創(chuàng)大型煤制烯烴、神華寧煤百萬噸乙烯等國家特大工程中得到規(guī)模化應用，取得了良好的效果。”

中控基于大規(guī)模組網(wǎng)的控制網(wǎng)絡技術特點有：高可靠性；高可用性；開放性；全網(wǎng)診斷；安全性；網(wǎng)絡一體化設計。

（1）高可靠性

• 控制網(wǎng)絡采用自主工業(yè)以太網(wǎng)技術，保證高可靠性；

• 控制網(wǎng)絡采用扁平式網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)以及1對多的通信方式，保證通信的可靠性；

• 采用堅固的系統(tǒng)和網(wǎng)絡通訊設備，外配產(chǎn)品需經(jīng)過嚴格的認證測試。

（2）高可用性

• 控制網(wǎng)絡采用全冗余設計（通訊接口、網(wǎng)絡設備、網(wǎng)絡供電），并且網(wǎng)絡1：1同步冗余，無切換時間，A/B網(wǎng)隔離；

• 控制網(wǎng)絡采用分層分域設計，支持多路徑容錯通信，保證裝置通訊網(wǎng)絡的獨立性，又確保裝置間數(shù)據(jù)的共享以及一體化管理。

（3）開放性

• 支持HART、Modbus、FF、PROFIBUS、OPC等通用現(xiàn)場總線接口；

• 支持工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信方式。

（4）全網(wǎng)診斷

• 提供統(tǒng)一的網(wǎng)絡健康視圖，直觀顯示整體網(wǎng)絡、網(wǎng)絡節(jié)點狀態(tài)，專家診斷，及時預警。

（5）安全性

• 控制器通過Achilles通訊健壯性認證（二級），保證控制器在復雜網(wǎng)絡中正常工作；

• 通訊和控制功能分離設計，通訊故障不影響控制功能本身。

（6）網(wǎng)絡一體化設計

• 中控DCS、PLC、SIS支持網(wǎng)絡一體化，保證統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)互通。

構(gòu)建工控安全解決方案

眾所周知，工業(yè)控制系統(tǒng)是國家關鍵基礎設施的重要組成部分，工業(yè)控制系統(tǒng)的安全關系到國家的戰(zhàn)略安全。同時，工業(yè)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡安全問題也面臨越來越多的挑戰(zhàn)。由于工業(yè)控制系統(tǒng)廣泛采用通用軟硬件和網(wǎng)絡設施，與企業(yè)管理信息系統(tǒng)集成，與互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)交換，導致工業(yè)控制系統(tǒng)愈加開放。以往由物理環(huán)境的封閉性和專用性所帶來的安全性將不復存在，如果企業(yè)未樹立健全的安全意識，相關工業(yè)控制系統(tǒng)的詳細信息將通過互聯(lián)網(wǎng)被外部所獲取。

中控是中國工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全的倡導者和實踐者。早在2010年“震網(wǎng)”病毒爆發(fā)之后，其就針對工業(yè)領域的具體應用需求，全面設計并實踐了工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全縱深防御架構(gòu)和技術體系，并在安慶千萬噸煉油、北海千萬噸煉油、中天合創(chuàng)煤化工等各種大型項目中進行應用，取得了良好的效果。

俞海斌向記者詳細介紹了中控所構(gòu)建的工控安全綜合解決方案。中控針對“兩化融合”之后日益復雜的工業(yè)信息安全風險，通過對國際標準IEC62443、ISASecure的研究，并結(jié)合自身豐富的工程實踐經(jīng)驗，設計并實踐了工業(yè)控制系統(tǒng)內(nèi)建安全的綜合設計體系，突破安全隔離、內(nèi)核自主可控等關鍵技術以及安全保障、安全評估與認證等關鍵環(huán)節(jié)，從內(nèi)在機理上規(guī)避了信息安全風險，并在此基礎上構(gòu)建工控安全綜合解決方案。

綜合解決方案包含三部分：系統(tǒng)安全、項目安全和安全運維，如下圖所示：

（1）系統(tǒng)安全（內(nèi)建安全）

依據(jù)IEC 62443《工業(yè)自動化網(wǎng)絡與控制系統(tǒng)信息安全》國際標準、GB/T30976《工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全 第一部分：評估規(guī)范》、《工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全 第二部分：驗收規(guī)范》國家標準以及WIB 2.0《過程控制領域：對供應商的信息安全要求》行業(yè)標準，結(jié)合工業(yè)領域的具體需求和應用環(huán)境，通過工業(yè)控制系統(tǒng)的風險分析和內(nèi)建安全設計，突破控制與通信安全隔離技術、內(nèi)核自主可控技術等關鍵技術以及安全保障技術、安全評估與認證技術，實現(xiàn)控制系統(tǒng)內(nèi)在機理的安全。

（2）項目安全（縱深防御）

縱深防御技術措施：

• 工控安全策略和管理

結(jié)合工廠的管理流程和實際需求，幫助用戶建立正確的安全政策和管理措施，防止管理漏洞導致縱深防御形同虛設。

• 廠區(qū)物理安全

物理區(qū)域?qū)嵤?quán)限管控，防止非法人員闖入或非授權(quán)人員隨意操作。

• 安全分區(qū)與邊界防護

通過安全分區(qū)（縱向分層、橫向分域）和邊界防護，實現(xiàn)區(qū)域間的安全隔離，阻止外部攻擊，防止黑客或病毒長驅(qū)直入。

• 惡意軟件監(jiān)測與防護

通過白名單技術，讓病毒無處遁形，無用武之地。

• 入侵檢測與系統(tǒng)加固

通過系統(tǒng)加固和全網(wǎng)診斷、監(jiān)控、審計，阻止病毒利用操作系統(tǒng)漏洞、TCP/IP漏洞、應用協(xié)議漏洞，鏈路連接漏洞等攻擊計算機。

（3）工程項目典型配置

在工程項目中，為應對現(xiàn)代網(wǎng)絡威脅，中控對工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全防護做出標準配置要求，以下為中控工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全防護標準配置在各層網(wǎng)絡上的部署位置示意圖和配置列表清單。

• OPC防護套件（工業(yè)防火墻）

OPC防護套件通過工業(yè)防火墻，實現(xiàn)通信協(xié)議的深度解析，并配置安全措施，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的單向通信、可信通信，防止非授權(quán)的訪問和攻擊。

• 工控安全衛(wèi)士（白名單技術）

通過對計算機的優(yōu)化配置、操作系統(tǒng)的相關設置、計算機的應用規(guī)范管理以及程序、數(shù)據(jù)、文件的白名單控制，可有效防止病毒源從外部輸入，起到較好的安全防護作用。

• 網(wǎng)絡在線監(jiān)測平臺

面向工廠網(wǎng)絡維護管理的全網(wǎng)診斷平臺軟件，主要滿足高端大型項目中對全工廠網(wǎng)絡設備管理和網(wǎng)絡狀態(tài)診斷等方面的需要，可用于大型工程驗證組態(tài)、第三方網(wǎng)絡在線診斷、新網(wǎng)絡評估、改造擴容網(wǎng)絡仿真等場合。

• 安全交換機

實現(xiàn)協(xié)議識別和隔離，只允許自有通信協(xié)議的數(shù)據(jù)包通過，隔離異常節(jié)點和異常數(shù)據(jù)，防止病毒的入侵和蔓延。并實現(xiàn)QoS調(diào)度，優(yōu)先傳輸實時數(shù)據(jù)，保證實時通信的確定性和實時性。

• 工業(yè)協(xié)議安全網(wǎng)關

隔離外部接入網(wǎng)絡和現(xiàn)場總線，通過協(xié)議深度解析和白名單規(guī)則配置，只允許授權(quán)的節(jié)點、行為、數(shù)據(jù)通信。

• 防病毒解決方案（黑名單）

針對移動終端或生產(chǎn)中心MES的操作站，采取基于黑名單技術的防病毒解決方案，實現(xiàn)病毒的防范和隔離。

（4）安全運維（全生命周期管理）

支持全生命周期管理，提供網(wǎng)絡安全點檢、網(wǎng)絡安全改造專項服務產(chǎn)品，并提供以下安全運維服務：售前咨詢；設計規(guī)劃；評估審計；安全培訓；實施部署；事件響應。

（5）中控技術基礎

浙江中控是國內(nèi)首家通過了Achilles Level2工業(yè)信息安全測試的自動化公司，取得了工業(yè)安全控制系統(tǒng)及其控制方法、一種加強網(wǎng)絡安全的方法和裝置等十余項發(fā)明專利。浙江中控設有專業(yè)的工業(yè)信息安全實驗室，負責工業(yè)信息安全專項技術研究和信息安全服務，擁有多名CISP、CCIE認證工程師，并獲得國家信息安全測評—信息安全服務資質(zhì)證書（安全工程類）。同時，浙江中控也是工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成員單位，參與制定了《工業(yè)通信網(wǎng)絡_網(wǎng)絡和系統(tǒng)安全》等7余份工控安全國標。

產(chǎn)品推薦

TCS-900系統(tǒng)是中控面向工業(yè)自動化安全領域自主設計開發(fā)的高可用性、最先進的大型安全儀表系統(tǒng)（SIS）。該系統(tǒng)的安全模塊經(jīng)過特別設計，獲得TüV Rheinland SIL3認證且符合IEC61508標準。

（1）系統(tǒng)架構(gòu)

TCS-900系統(tǒng)采用完全三重化五次表決的高可靠結(jié)構(gòu)設計。具體體現(xiàn)在安全回路中，包括輸入模塊、控制器、總線和輸出模塊。控制站的每個控制器和I/O模塊都有三個獨立的通道回路，輸入模塊內(nèi)的三個通道同時采集同一個現(xiàn)場信號并分別進行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)表決后發(fā)送到三條I/O總線，控制器從三條I/O總線接收數(shù)據(jù)并進行表決，并將表決后的數(shù)據(jù)送三個獨立的處理器，各處理器完成數(shù)據(jù)運算后，控制器對三通道中的運算結(jié)果進行表決，并將表決結(jié)果送I/O總線，輸出模塊從I/O總線接收數(shù)據(jù)并進行表決，表決結(jié)果送三個通道進行數(shù)據(jù)輸出處理，處理結(jié)果表決后輸出驅(qū)動信號。

控制器模塊和I/O模塊支持冗余配置，冗余模塊采用雙工作模式，同時工作，無主備之分。在冗余模式下，如果檢測到某個模塊出現(xiàn)故障，則自動屏蔽故障模塊數(shù)據(jù)，接收健康模塊數(shù)據(jù)，故障模塊可在線更換。

（2）系統(tǒng)功能

TCS-900系統(tǒng)可應用于有安全完整性等級（SIL3及以下）要求的關鍵過程安全控制場合，包括緊急停車系統(tǒng)（ESD）、火災及氣體檢測系統(tǒng)（FGS）、燃燒管理系統(tǒng)（BMS）、大型透平壓縮機控制（CCS）等。提供可確保關鍵工業(yè)過程安全性的最佳解決方案，尤其是在石油天然氣、大型石化化工、能源、交通、冶金和大型機組等領域。

（3）系統(tǒng)特點

• 全冗余+三重化架構(gòu)設計，真正三重化冗余容錯系統(tǒng)，支持3-3-2-0降級模式；

• 多重表決機制（5級），多級故障限定區(qū)設計；

• 冗余配置時，可在保持控制器在線期間實現(xiàn)模塊的安裝與更換，可在不更改現(xiàn)場接線的情況下更換I/O模塊。完全雙工作冗余模式支持零切換時間。同時，保證在線更換時信號不會損斷；

• 信息安全設計參考了國際網(wǎng)絡與系統(tǒng)信息安全IEC62443-3-3，SP800-82等標準，采用身份認證、訪問控制、數(shù)據(jù)加密（AES）、數(shù)字簽名、公鑰管理、內(nèi)置防火墻、白名單技術、數(shù)據(jù)過濾等信息安全技術；

• 通過CE認證，工作溫度范圍達-5℃~60℃，濕度5%～95%RH，最高海拔4000m，電磁兼容性設計滿足工業(yè)3級要求，其中，靜電、浪涌、快速脈沖抗擾度可達4級；

• 系統(tǒng)最多支持7個擴展機架，單站支持的I/O點數(shù)可達2048；

• 支持通過SIL3認證的遠程擴展機架，采用光纖連接，最遠可達10km；

• 支持1ms分辨率SOE功能，控制站內(nèi)存儲20,000條SOE事件記錄；

• 遵守IEC61131標準，支持FBD/LD/ST等常用編程語言。

摘自《自動化博覽》2016年7月刊