火电厂实时系统建设中控制系统安全性的实现

-z.火电厂实时系统建立中控制系统平安性的实现摘要大型火力发电机组的实时系统数据平安包括实时数据的平安和现场DCS系统的平安，实时数据的平安是实时系统设计过程中考虑的，而现场DCS系统的平安则是本质的和关键的，本文从我厂两种DCS系统的实时系统数据平安和实时系统对DCS的影响而产生的平安隐患，论述了平安性设计的必要性，并提出了具体可行的方案，最终在我厂得到了实现关键词实时平安性能网络一引言电厂MIS的应用是实现电厂管理现代化的重要手段，是电厂创一流达标的必备条件，实时系统的建立是一个主要的应用系统，是实用化验收必不可少的。在实时系统建立中，除了软硬件的可靠运行外，应充分考虑信息的平安性问题，包括信息的采集，保存，访问和传输中的平安问题，在准确，及时采集数据的同时，绝对不能影响DCS等现场系统的正常运行，而只能是监视，不能有对控制系统任何的影响。由于实时系统面对的是对电厂生产和日常管理，与控制系统有严密的联系，任何失误都可能造成较严重的后果。DCS系统明确可靠的平安连接方式对整个系统长期可靠的运行，对保证企业的日常管理工作的正常运转，具有重大的意义。二数据采集及访问方式实时系统对现场的数据采集通常采用的方式有：文件访问、数据包、串口连接等，以下通过分析我厂8、9、10机组采用的新华控制系统和12机组采用的INFI-90控制系统的数据访问方式，得出在实时系统中选择的最平安的访问方式。新华共提供三种方案，一是文件传送方式，采用在网络上通过网桥的方式，实现文件共享，中间采用病毒防火墙隔离，特点是速度快，直观；其二是采用网络中通过TCP/IP方式进展数据包发送，即只要在同一个网段内的站点均可以接收数据，MIS与DCS网络通过网络设置可不处于同一个网段〔即发送的MIS网络与DCS隔离〕；其三是本方案采用的串口数据传输方案，实现DCS系统与MIS系统的绝对隔离，MIS系统只通过串口读取DCS发送过来的数据，采用的是国际通行的modbus通信协议，不会对DCS系统产生任何影响。#12机组采用从BAILEY公司的计算机数据采集ICI01计算机专用数据采集接口进展数据传输，数据采集卡是由BAILEY公司提供的，一块卡上有两个串口，任何一个均可进展数据采集〔另一个可用于工程师站〕，而相互之间不会产生影响；另外一种方式是通过OIS工作站〔操作员站〕的循环数据采集，经过打印机打印串口读出。三各种访问方式对DCS系统的影响分析1、文件访问数据文件由DCS系统中的实时数据接口生成，一般由另外的工业控制机接收到，这台工业控制机上安装两个网络适配器，一个与现场的DCS系统网络相连接，一个与企业局域网相连，因此，实时系统通过局域网最终用共享方式访问到每隔一定时间刷新的实时数据文件。由于存在文件的共享，病毒的侵入是显而易见的。这种方式下的平安措施是必须通过在完成数据接收的工业控制机上安装病毒防火墙软件来防止病毒的传入。其可靠性实现的前提是有专人来不断的升级病毒防火墙软件，同时必须保证新病毒的入侵永远在升级到最新的防火墙软件之后，显然，这是无法百分之百保证的，依然存在不可防止的平安隐患。这种方式的使用在新华公司的用户中曾造成控制系统的软件平台WindowsNT全部中毒，最后系统全部格式化。2、基于TCP/IP或者UDP协议进展收发的实现无论是基于TCP/IP还是UDP协议，编程人员都需要在OSI(OpenSystemInterconnection)参考模型上定制自己的文件收发协议。OSI参考模型根据层次上下，从低到高依次分为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。编程人员可以选择在层次较高的会话层、表示层、应用层定制自己的协议，层次越高实现起来越容易。本传输方式是通过相关协议由控制系统提供商从控制系统工程师站机器上发送的，工程师站与数据接收工业控制机处于同一网段内。外表上看，病毒不易通过显性的方式，如文件带入、传入〔工程师站不允许上网〕等，但是通过操作系统和网络传播的病毒仍然能影响控制系统，存在平安隐患。这种方式下的平安措施是同样必须通过在完成数据接收的工业控制机上安装病毒防火墙软件来防止病毒的传入。存在与用文件方式访问的同样的平安隐患。3、串口方式串口方式进展的数据接收，在两个网络之间进展数据传递是平安可靠的，DCS和MIS网络之间也不会有任何影响，其缺点是可能使数据传输速度受到一定的影响。首先我们分析以下INFI-90系统的通过OIS工作站打印机串口取数的方式，该方式首先在OIS工作站设置LOG文件，完成对实时数据的循环采集，采集完毕后送到打印机，打印机对数据的接收是通过串口进展的，因此，通过分析截取到串口中接收到的数据信息，能最终得到实时数据值。这种方式，由于依赖于OIS工作站设置的循环采集速度，最终得到实时数据的频率较低，同时环节过多，最终的实时数据并不可靠。其次是各个控制系统专用的数据访问设备及方式〔协议〕，如新华*DPS2.0系统，采用*DPS(DEH-IIIA)MODBUS协议，该协议是标准的工业协议，数据传输速度快，稳定性好。INFI-90系统采用INFI-90的TALK90协议，数据传输速度同样稳定快速。其实现方案的示意图如下图。从图中可以看出，该方式实现了控制系统网络与企业局域网的成功隔离，属于是物理上就实现了网络的隔离，平安性好，无论通过哪种协议，程序实行订制开发，可靠性和效率均很高。显然，这种方式是最为平安的方式。四新华控制系统中的数据采集实现1、通讯端口及协议说明端口号1,2,3,或4波特率9600Bd〔最大为19,200〕无校验位NoParity1个停顿位OneStopBit8个字符长度8CharactersOCE方式NoHandshakeMODBUS协议是一个通用的面向工业控制点的网络通讯协议，它的主要特点是主从式，在整个MODBUS网络中只有1个主站，最多允许246个从站，主站可通过各种命令完成主从之间的数据交换。2、*DPS(DEH—IIIA)向工业控制数据采集机〔主站〕发送的模拟量和开关量点定义模拟量：1=AI0001,-100,100,65535,100；测点名，工程下限，上限，上限时对应的数值，倍率；0-65535对应全量程范围或放大100倍〔当收到/发送2字节为0对应模拟量值为-100，2字节为65535对应模拟量值为100〕2=AI0002,0,100,4096,1003=AI0003,-100,200,65535,10```256＝AI00256,0,600,65535,10开关量：1=DI00012=DI00023=DI00034=DI0004```256=DI00256五INFI-90控制系统中的数据采集实现1、数据接口板及设置数据采集确定通过DCS控制系统INFI-90的DCS系统的ICI01计算机专用接口读取数据。INFI-90是美国贝利控制公司研制的新型集散控制系统。它是计算机技术、控制技术、通讯技术和图象显示技术的结合，是集过程控制、过程管理为一体的现代化过程控制与管理系统。INFI-90系统主要由过程控制单元PCU、操作员接口站OIS、计算机接口CIU和把它们联成一个系统的通讯环路以及作为应急手段的模拟控制站SAC和数字逻辑站DLS组成。INFI-90网主环能带多达250个节点，多个子环通过就地和远程接口与主环相连。每个子环能带多达250个节点，每个主环最多联接250个子环，这样整个系统有带62500个节点的能力。INFI-90集散控制系统的通讯网络分成四级：超级环路(INFI环)、厂区环路、控制通道、扩展总线。我们以串行口形式解决微机与集散控制系统间通信问题，硬件采用通用的串行接口标准RS232-C，由通信接口实现微机集散控制系统之间的信息传输。对INFI-90集散控制系统的通讯接口模块IMCPM02进展设置，即对开关SW1、SW2设置如下：SW200111111SW300100110此外，使用9芯通讯电缆线，集散控制系统侧设有一个25芯插头，而微机侧则设一个9芯插头。2、通讯格式及协议波特率9600Bd无校验位NoParity1个停顿位OneStopBit8个字符长度8CharactersOCE方式NoHandshake协议符合ABBBailey公司TALK90协议。详细可参阅文献[]。3、数据点的读取计算机在CIU中可以建立多达10000点的数据库，计算机可以用数据采集命令访问此数据库。CIU能向INFI-90系统模件卸载控制策略的组态，也能用此接口从计算机上读块的输出。一块板上的两个串口之间不会相互影响。六结论通过相应的数据传输协议，采用从新华或者INFI-90DCS分布式控制系统提供的计算机接口直接读取数据，读取频率可以控制，准确可靠，终端数量不受限制，尤其是串口通讯方式，保证其平安性，不会对DCS系统产生影响，同时数据上网平台与现有的MIS网络很好的兼容，为MIS系统的开发提供准确可靠的数据源。1、*鑫，计算机分散控制系统，，水利电力，1993.1－102、钟霖田，DCS应用与开展，**大学学报，1995，〔10〕，350－3573、马思乐，DCS系统与MIS通信方法分析，电力系统自动化，1998，22(4),73-754、.*inhua