★ 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，其數字化轉型全面啟動(dòng)始于2016年，以“建設智能工廠(chǎng)，打造智慧海螺，引領(lǐng)行業(yè)數字化轉型”為目標，計劃用三到五年的時(shí)間，以數字化建設為主線(xiàn)，基于一個(gè)數字化中臺，建設六大核心系統平臺，構建集團六大核心能力，實(shí)現數字化卓越運營(yíng)，助力集團實(shí)現和鞏固“一強三冠”發(fā)展目標。

1.2 項目簡(jiǎn)介

2016年，蕪湖海螺水泥智能工廠(chǎng)全面啟動(dòng)，力控華康與浙大中控合作，梳理底層DCS控制系統實(shí)時(shí)數據，提供5臺工業(yè)安全網(wǎng)閘，保證數據實(shí)時(shí)、準確、完整傳輸的同時(shí)保護DCS控制系統的安全。

2017年，全椒海螺智能工廠(chǎng)啟動(dòng)，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，實(shí)現不同控制系統安全隔離及數據梳理。

經(jīng)過(guò)這兩個(gè)現場(chǎng)的實(shí)施，我公司發(fā)現工業(yè)安全網(wǎng)閘存在以下問(wèn)題：DCS控制系統品牌不一，OPC版本繁雜，服務(wù)器老舊，PLC接口各異。針對以上現場(chǎng)情況，力控華康組織研發(fā)團隊開(kāi)發(fā)了適合海螺現場(chǎng)應用的版本，贏(yíng)得了海螺水泥集團及各廠(chǎng)區負責人的認可。

2019年初，海螺集團與我公司簽訂三年合作協(xié)議。根據該協(xié)議，海螺集團全部廠(chǎng)區均采用我公司工業(yè)安全網(wǎng)閘。該項目到目前為止共涉及海螺集團旗下全國范圍內46個(gè)廠(chǎng)區，包括：禮泉海螺、平?jīng)龊Ｂ?、寶山海螺、昆明海螺、云南壯鄉海螺、樂(lè )清海螺、廣元海螺、陽(yáng)春海螺、重慶海螺、宿州海螺等，累計供貨數量200余臺。

1.3 項目目標

自2016年10月開(kāi)始，海螺采用自主研發(fā)與集成創(chuàng )新相結合的方式，運用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )、數據傳感監測、信息交互集成和自適應控制等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現覆蓋整個(gè)水泥生產(chǎn)及發(fā)運環(huán)節的全系統智能優(yōu)化，實(shí)現工廠(chǎng)運行自動(dòng)化、故障預控化、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(dòng)生產(chǎn)率，建設具有海螺特色、先進(jìn)可靠的全流程水泥智能化工廠(chǎng)。

海螺智能工廠(chǎng)建設涵蓋“智能生產(chǎn)平臺”“運維管理平臺”和“智慧管理平臺”三大平臺，構建“以智能生產(chǎn)為核心”“以運行維護做保障”和“以智慧管理促經(jīng)營(yíng)”的智能化生產(chǎn)模式，實(shí)現生產(chǎn)、質(zhì)量、安全、能源等生產(chǎn)過(guò)程管控一體化，保證生產(chǎn)控制不斷優(yōu)化、產(chǎn)品質(zhì)量保持穩定、性能指標持續向好。

2 項目實(shí)施

2.1 技術(shù)方案

海螺水泥廠(chǎng)底層控制系統熟料線(xiàn)及水泥磨DCS控制系統為ABB系統，發(fā)電為IFIX系統，網(wǎng)閘通過(guò)OPC協(xié)議從熟料線(xiàn)、水泥磨、發(fā)電系統取模擬量數據轉發(fā)標準OPCServer，能管系統、巡檢系統、MES系統從網(wǎng)閘轉發(fā)的OPCServer取數據。

設備部署在水泥廠(chǎng)底層控制系統、發(fā)電系統OPCServer與能管系統、巡檢系統、MES系統之間，實(shí)現物理隔離需求，保證數據安全傳輸。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

工業(yè)安全網(wǎng)閘內部采用特殊的2+1雙獨立主機架構，控制端接入工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)采集接口完成各子系統數據的采集；信息接入到企業(yè)管理網(wǎng)絡(luò )，完成數據到調度中心的傳輸。雙主機之間通過(guò)專(zhuān)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(zhuān)用隔離硬件，鏈路層和應用層采用私有通信協(xié)議，數據流采用128位以上加密方式傳輸，充分保障數據安全。PSL技術(shù)實(shí)現了數據完全自我定義、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據的通過(guò)，確保子系統控制系統不會(huì )受到攻擊、侵入及病毒感染。

2.3 功能實(shí)現

工業(yè)安全網(wǎng)閘實(shí)現了控制網(wǎng)絡(luò )與信息網(wǎng)絡(luò )之間的有效隔離，同時(shí)可以根據用戶(hù)配置進(jìn)行必要的數據擺渡。其主要功能包括：

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

（2）支持配置多個(gè)數據采集和轉發(fā)通道，每個(gè)數據通道下配置多個(gè)設備；支持數據源和轉發(fā)點(diǎn)之間一對一、一對多、多對一及多對多的轉發(fā)。

（3）支持測點(diǎn)的訪(fǎng)問(wèn)控制，從而提高數據采集和轉發(fā)的安全性。

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

（5）專(zhuān)用的配置管理工具，具有設備自發(fā)現功能，可以幫助用戶(hù)遠程管理網(wǎng)絡(luò )中的多臺設備，方便快捷。而且配置以工程化文件的方式存儲，各設備的配置獨立管理，獨立分發(fā)應用。

（6）具有遠程監控運行狀態(tài)、測點(diǎn)數據、通信報文、日志信息等功能。

（7）集成LogServer（系統日志），可以集中對日志進(jìn)行存儲、查詢(xún)、導入和導出。

3 案例亮點(diǎn)及創(chuàng )新性

在過(guò)去幾年，海螺集團按照數字化轉型的總體規劃要求，優(yōu)先重點(diǎn)建設智能制造平臺和核心運營(yíng)管理平臺，分步建設共享服務(wù)平臺、社會(huì )化商業(yè)平臺、數字化人力資源平臺和管控與決策支持平臺，在數字化轉型發(fā)展上走出了一條堅實(shí)的道路。

華康工業(yè)安全網(wǎng)閘自2016年開(kāi)始投運，至今運行穩定，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(chǎng)項目的控制系統網(wǎng)絡(luò )數據安全提供了有力保障。

《自動(dòng)化博覽》2023年1月刊暨《工業(yè)控制系統信息安全專(zhuān)刊（第九輯）》