網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)和其安全問題-文庫吧資料
2025-06-13 22:09本頁面
【正文】 甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)，因而以時(shí)延和丟包為基本問題進(jìn)行NCS容錯控制的研究引起了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注?！ ∪绾窝兄崎_發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)安全儀表系統(tǒng)，從而打破國外產(chǎn)品長期壟斷，價(jià)格居高不下的局面，是當(dāng)前工控領(lǐng)域面臨的新課題?！ ?)國外的功能安全評估和認(rèn)證已被廣泛接受，而我國目前尚無功能安全評估和認(rèn)證機(jī)構(gòu)，只是嘗試地開展了功能安全評估工作?！ ?)國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家已經(jīng)廣泛地采用了功能安全標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合實(shí)際出臺了相應(yīng)指南，甚至對功能安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改進(jìn)；而我國剛剛將功能安全標(biāo)準(zhǔn)作為推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)引進(jìn)，這在一定程度上限制了我國功能安全的發(fā)展步伐。目前，功能安全標(biāo)準(zhǔn)在我國僅為推薦性標(biāo)準(zhǔn)，而非強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，并且尚未發(fā)布與標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的應(yīng)用指南或指令，這在某種程度上限制了功能安全標(biāo)準(zhǔn)在我國的實(shí)施步伐。在國外，尤其是歐盟，對功能安全的研究已較為深入，且取得安全認(rèn)證的產(chǎn)品越來越多，范圍也在逐步擴(kuò)大。2003年，IEC發(fā)布了適用于石油、化工等過程工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)IEC61511。該標(biāo)準(zhǔn)是功能安全的通用標(biāo)準(zhǔn)，是其他行業(yè)制訂功能安全標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。1996年美國儀器儀表協(xié)會完成了第一個(gè)關(guān)于過程工業(yè)安全儀表系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)——ANSI/。下面從功能安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、理論研究、評估和認(rèn)證以及安全監(jiān)控產(chǎn)品等方面進(jìn)行綜述。功能安全( Functional Safety， FS)是安全儀表系統(tǒng)有效地執(zhí)行其安全功能的能力體現(xiàn)，是以系統(tǒng)功能的可靠執(zhí)行來保證安全。為了確保安全儀表系統(tǒng)的功能得到切實(shí)執(zhí)行，功能安全的相關(guān)研究就誕生了。為此，安全儀表系統(tǒng)(Safety Instrumented System， SIS)是安全相關(guān)系統(tǒng)( Safety－related System， SRS)的一類，是保障生產(chǎn)安全的重要措施，它應(yīng)在危險(xiǎn)事件發(fā)生之前正確地執(zhí)行其安全功能，避免或減少事故的發(fā)生?！ ‰S著石油化工、電力等行業(yè)進(jìn)入規(guī)?；a(chǎn)，生產(chǎn)裝置積聚的能量越來越大，并造成重大工業(yè)事故。從廣義來說，凡是涉及到網(wǎng)絡(luò)上信息的保密性、完整性、可用性、真實(shí)性和可控性的相關(guān)技術(shù)和理論都是網(wǎng)絡(luò)安全的研究領(lǐng)域?！ 【W(wǎng)絡(luò)安全是指網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件、軟件及其系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)受到保護(hù)，不因偶然的或者惡意的原因而遭受到破壞、更改及泄露，系統(tǒng)連續(xù)可靠正常地運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)不中斷。這些黑客把先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，當(dāng)成一種新式犯罪工具和手段，不僅影響了網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行和用戶的正常使用，造成重大經(jīng)濟(jì)損失，而且會威脅到國家安全。網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)開放和自由的網(wǎng)絡(luò)，也給黑客攻擊和入侵敞開了方便之門?！ ?0)未授權(quán)的命令和控制數(shù)據(jù)?！ ?)在主機(jī)上安裝不適當(dāng)?shù)某绦??！ ?)在非專用通道上傳輸命令和控制信號?！ ?)分散、可追查的管理機(jī)制?？刂葡到y(tǒng)必須有分層次的保護(hù)措施。北美電力可靠性協(xié)會所做的調(diào)查顯示，控制系統(tǒng)安全性存在著十大威脅： 1)沒有足夠的政策、制度和文化來監(jiān)管控制系統(tǒng)的安全性。近年來，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性和可靠性已成為世界各國共同關(guān)注的焦點(diǎn)?！ 【W(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)(NCS)是通過一個(gè)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。安全生產(chǎn)關(guān)系到改革發(fā)展和社會穩(wěn)定，人民群眾的生命安全。在理論上，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)自身的服務(wù)質(zhì)量問題、擁塞問題等也變得越來越突出，從而給控制理論的研究帶來了新的問題，而由于網(wǎng)絡(luò)通信中不可避免存在傳輸延遲、丟包等問題，這也給傳統(tǒng)的控制理論提出了新的挑戰(zhàn)；在技術(shù)上，自動控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的結(jié)合為網(wǎng)絡(luò)化控制技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的發(fā)展前景與挑戰(zhàn)?！ 】偠灾?，NCS的出現(xiàn)給傳統(tǒng)的工業(yè)控制系統(tǒng)帶來了深刻變化，NCS具備了許多優(yōu)點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)資源共享與遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷，交互性好，減少了系統(tǒng)布線的復(fù)雜程度，增加了系統(tǒng)的柔性與可靠性及安裝維護(hù)比較方便等。在互聯(lián)網(wǎng)中，雖然TCP/IP已經(jīng)成為了標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議；而在控制網(wǎng)絡(luò)中，傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)自成體系，F(xiàn)CS盡管已經(jīng)達(dá)成了國際標(biāo)準(zhǔn)，但現(xiàn)場總線的種類仍然有10多種，此外，工業(yè)基礎(chǔ)以太網(wǎng)也出現(xiàn)了多個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。在高層NCS提供了強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)平臺，為先進(jìn)的控制算法、人工智能方法及專家系統(tǒng)等在科學(xué)管理、計(jì)劃調(diào)度和操作指導(dǎo)等的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。 控制系統(tǒng)的智能化包括兩個(gè)方面：一是現(xiàn)場設(shè)備的智能化。點(diǎn)擊圖片查看大圖 從實(shí)際工程應(yīng)用出發(fā)，各種NCS的軟硬件，目前都采用了模塊化的結(jié)構(gòu)，硬件的模塊化使得系統(tǒng)具有良好的靈活性與可擴(kuò)展性，從而使系統(tǒng)的成本更低，體積更小，可靠性更高。這種結(jié)構(gòu)符合企業(yè)生產(chǎn)的需求：企業(yè)的生產(chǎn)底層是控制回路多，地域分散；而企業(yè)高層則要求能夠?qū)ΜF(xiàn)場產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行集中監(jiān)視、分析等。但在NCS中，這些任務(wù)則分別屬于處在不同層次上的不同計(jì)算機(jī)來完成，每臺計(jì)算機(jī)各司其職，控制層次與控制任務(wù)得到細(xì)分?！ 】刂葡到y(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)是引入控制網(wǎng)絡(luò)之后的一個(gè)基本特點(diǎn)?！ 《?、網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn) 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化是網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)(NCS)的根本特點(diǎn)，由于控制網(wǎng)絡(luò)的引入，將原來分散在不同地點(diǎn)的現(xiàn)場設(shè)備連接成
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