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★ 北京力控華康科技有限公司

1 項目概況

1.1 項目背景

海螺水泥是中國最大的水泥集團(tuán)，其數(shù)字化轉(zhuǎn)型全面啟動始于2016年，以“建設(shè)智能工廠，打造智慧海螺，引領(lǐng)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型”為目標(biāo)，計劃用三到五年的時間，以數(shù)字化建設(shè)為主線，基于一個數(shù)字化中臺，建設(shè)六大核心系統(tǒng)平臺，構(gòu)建集團(tuán)六大核心能力，實現(xiàn)數(shù)字化卓越運營，助力集團(tuán)實現(xiàn)和鞏固“一強三冠”發(fā)展目標(biāo)。

1.2 項目簡介

2016年，蕪湖海螺水泥智能工廠全面啟動，力控華康與浙大中控合作，梳理底層DCS控制系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)，提供5臺工業(yè)安全網(wǎng)閘，保證數(shù)據(jù)實時、準(zhǔn)確、完整傳輸?shù)耐瑫r保護(hù)DCS控制系統(tǒng)的安全。

2017年，全椒海螺智能工廠啟動，力控華康與南京朗坤合作，提供2臺工業(yè)安全網(wǎng)閘，分別部署在生產(chǎn)和發(fā)電系統(tǒng)，實現(xiàn)不同控制系統(tǒng)安全隔離及數(shù)據(jù)梳理。

經(jīng)過這兩個現(xiàn)場的實施，我公司發(fā)現(xiàn)工業(yè)安全網(wǎng)閘存在以下問題：DCS控制系統(tǒng)品牌不一，OPC版本繁雜，服務(wù)器老舊，PLC接口各異。針對以上現(xiàn)場情況，力控華康組織研發(fā)團(tuán)隊開發(fā)了適合海螺現(xiàn)場應(yīng)用的版本，贏得了海螺水泥集團(tuán)及各廠區(qū)負(fù)責(zé)人的認(rèn)可。

2019年初，海螺集團(tuán)與我公司簽訂三年合作協(xié)議。根據(jù)該協(xié)議，海螺集團(tuán)全部廠區(qū)均采用我公司工業(yè)安全網(wǎng)閘。該項目到目前為止共涉及海螺集團(tuán)旗下全國范圍內(nèi)46個廠區(qū)，包括：禮泉海螺、平?jīng)龊Ｂ荨毶胶Ｂ荨⒗ッ骱Ｂ荨⒃颇蠅燕l(xiāng)海螺、樂清海螺、廣元海螺、陽春海螺、重慶海螺、宿州海螺等，累計供貨數(shù)量200余臺。

1.3 項目目標(biāo)

自2016年10月開始，海螺采用自主研發(fā)與集成創(chuàng)新相結(jié)合的方式，運用移動通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)傳感監(jiān)測、信息交互集成和自適應(yīng)控制等先進(jìn)技術(shù)，實現(xiàn)覆蓋整個水泥生產(chǎn)及發(fā)運環(huán)節(jié)的全系統(tǒng)智能優(yōu)化，實現(xiàn)工廠運行自動化、故障預(yù)控化、管理可視化、全要素協(xié)同化、決策智慧化，進(jìn)一步提升資源綜合利用率，降低能源消耗，提升勞動生產(chǎn)率，建設(shè)具有海螺特色、先進(jìn)可靠的全流程水泥智能化工廠。

海螺智能工廠建設(shè)涵蓋“智能生產(chǎn)平臺”“運維管理平臺”和“智慧管理平臺”三大平臺，構(gòu)建“以智能生產(chǎn)為核心”“以運行維護(hù)做保障”和“以智慧管理促經(jīng)營”的智能化生產(chǎn)模式，實現(xiàn)生產(chǎn)、質(zhì)量、安全、能源等生產(chǎn)過程管控一體化，保證生產(chǎn)控制不斷優(yōu)化、產(chǎn)品質(zhì)量保持穩(wěn)定、性能指標(biāo)持續(xù)向好。

2 項目實施

2.1 技術(shù)方案

海螺水泥廠底層控制系統(tǒng)熟料線及水泥磨DCS控制系統(tǒng)為ABB系統(tǒng)，發(fā)電為IFIX系統(tǒng)，網(wǎng)閘通過OPC協(xié)議從熟料線、水泥磨、發(fā)電系統(tǒng)取模擬量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)OPCServer，能管系統(tǒng)、巡檢系統(tǒng)、MES系統(tǒng)從網(wǎng)閘轉(zhuǎn)發(fā)的OPCServer取數(shù)據(jù)。

設(shè)備部署在水泥廠底層控制系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)OPCServer與能管系統(tǒng)、巡檢系統(tǒng)、MES系統(tǒng)之間，實現(xiàn)物理隔離需求，保證數(shù)據(jù)安全傳輸。具體技術(shù)方案如圖1所示。

圖1 技術(shù)方案

2.2 安全防護(hù)

工業(yè)安全網(wǎng)閘內(nèi)部采用特殊的2+1雙獨立主機架構(gòu)，控制端接入工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，通過采集接口完成各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集；信息接入到企業(yè)管理網(wǎng)絡(luò)，完成數(shù)據(jù)到調(diào)度中心的傳輸。雙主機之間通過專有的PSL網(wǎng)絡(luò)隔離傳輸技術(shù)，截斷TCP連接，徹底割斷穿透性的TCP連接。PSL的物理層采用專用隔離硬件，鏈路層和應(yīng)用層采用私有通信協(xié)議，數(shù)據(jù)流采用128位以上加密方式傳輸，充分保障數(shù)據(jù)安全。PSL技術(shù)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)完全自我定義、自我解析和自我審查，傳輸機制具有徹底不可攻擊性，從根本上杜絕了非法數(shù)據(jù)的通過，確保子系統(tǒng)控制系統(tǒng)不會受到攻擊、侵入及病毒感染。

2.3 功能實現(xiàn)

工業(yè)安全網(wǎng)閘實現(xiàn)了控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)之間的有效隔離，同時可以根據(jù)用戶配置進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)擺渡。其主要功能包括：

（1）支持各種主流的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)，包括Modbus、OPC、DLT645、IEC60870-5-104等，同時還提供自定義通信協(xié)議的擴(kuò)展。

（2）支持配置多個數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)發(fā)通道，每個數(shù)據(jù)通道下配置多個設(shè)備；支持?jǐn)?shù)據(jù)源和轉(zhuǎn)發(fā)點之間一對一、一對多、多對一及多對多的轉(zhuǎn)發(fā)。

（3）支持測點的訪問控制，從而提高數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)發(fā)的安全性。

（4）支持設(shè)備模板和點表導(dǎo)入功能，且提供了非常適用的模板功能，提高了用戶工程組態(tài)的效率，減少了差錯率。

（5）專用的配置管理工具，具有設(shè)備自發(fā)現(xiàn)功能，可以幫助用戶遠(yuǎn)程管理網(wǎng)絡(luò)中的多臺設(shè)備，方便快捷。而且配置以工程化文件的方式存儲，各設(shè)備的配置獨立管理，獨立分發(fā)應(yīng)用。

（6）具有遠(yuǎn)程監(jiān)控運行狀態(tài)、測點數(shù)據(jù)、通信報文、日志信息等功能。

（7）集成LogServer（系統(tǒng)日志），可以集中對日志進(jìn)行存儲、查詢、導(dǎo)入和導(dǎo)出。

3 案例亮點及創(chuàng)新性

在過去幾年，海螺集團(tuán)按照數(shù)字化轉(zhuǎn)型的總體規(guī)劃要求，優(yōu)先重點建設(shè)智能制造平臺和核心運營管理平臺，分步建設(shè)共享服務(wù)平臺、社會化商業(yè)平臺、數(shù)字化人力資源平臺和管控與決策支持平臺，在數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展上走出了一條堅實的道路。

華康工業(yè)安全網(wǎng)閘自2016年開始投運，至今運行穩(wěn)定，減少了人員的工作量，提高了安全生產(chǎn)管理水平、工作效率和管理效率，為海螺智能工廠項目的控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全提供了有力保障。

《自動化博覽》2023年1月刊暨《工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全專刊（第九輯）》