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工业系统安全性成自动化最新亮点

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浏览 次【字号 】 发布时间:2012-7-12 打印本页

 导读:自动化和控制技术中不断涌现出充满创意的整合,自动化用户成为了其中最大的受益者。安全性和控制实现了牵手,CPU和I/O模块被安装在了同一块基板上;气动式设备和电子设备也实现了融合。这些都是2010年11月举办的SPS/IPC/Drives展会上新出现的亮点。
  
  工业安全企业之所以能够享有大量的公共市场,很大一部分原因还得归功于Stuxnet病毒的出现。如今“由软件发起的对工业目标的直接攻击”这一概念已经得到了广泛认识,于是企业在针对这一情况的安全投资方面变得毫不吝啬。
  
  LutzJnicke是位于Berlin的Innominate安全技术公司的技术主管。他说:“Stuxnet病毒对于工业界而言就是一份礼物。这些年来,我们一直提醒人们注意病毒入侵,如今他们真正见识了这一情况。工业PC和PLC可能受到黑客攻击,而且也确实有人是这么干的。现在是时候行动起来了。”
  
  超安全PLC
  
  对于安全公司而言,2010年的SPS/IPC/Drives展会举办之际恰逢Stuxnet危机出现后的几个月,可以说来得正是时候。这是Innominate公司携手其兄弟公司PheonixContact发布超安全PLC——KW-Software的最佳时机。
  
  大多数IT安全公司以监控通信的方式企图阻止存在安全隐患的软件。因此,他们的数据库必须通过不断更新加入最新的故障信息,才能阻止黑客攻击。然而,Innominate公司采取的安全策略是持续地对工业PC内的软件实施监控,从而观察基本配置是否突然发生了改变。一般来说,如果蠕虫病毒侵入了系统,那么它们就会到处植入微型软件。这些软件往往小到不会引起注意,但是Innominate的软件能够在几个毫秒内发现他们并且对它们的危险性作一次评估,然后指导用户如何处理它们。Jnicke博士说,其实最佳的解决方案就是彻底清空系统并重新安装全新的软件包。
  
  但是,这种策略需要一套独立的硬件对PC或PLC实施监控。于是一个想法产生了,为何不将两者整合到同一个模块中呢?借助虚拟化技术,这种想法在KW-Software上成为了现实。
  
  Innominate将其称为超安全PLC,实际上就是一台建立在IntelAtomZ530处理器平台上的工业PC。这台合二为一的机器以WindRiver的Hypervisor作为基础软件。虚拟的mGuard安全应用程序在Linux平台上运行,对网络上的通信情况进行监控。KW-Software的软PLC基于VxWorks运行,并且只有通过mGuard才能与外界(Profinet)取得通信。另一台辅助PC,例如一台桌面电脑或笔记本电脑,进行符合IEC61131标准的编程操作并且实现一些与Profinet相关的配置。mGuard自身则可以通过网络接口在浏览器上进行配置。
  
  Jnicke博士说:“目前为止,这套控制方案只能够采用面向PLC和安全应用的专用硬件。随着虚拟化技术的发展,更多节约成本的方案将会被推出,例如对CPU进行集成。实现这些方案的前提有两个,首先是软件不依赖于某一种硬件运行,其次是有适合工业应用并且适应不同处理器架构的Hypervisor推出。”
  
  CPU和FPGAI/O的结合
  
  六年前,NationalInstruments推出了一款名为CompactRIO或者cRIO的新型控制器。这款控制器同时带有一枚处理器和一枚可重复配置的可编程门阵列(FPGA)。工程师可以通过NI的LabVIEW软件对其进行编程,从而快速实现对硬件的配置。如今,FPGA的应用变得越来越广泛,对FPGA编程的工程成本也在下降。这些因素激发了CPU与现场FPGA整合这一思想的发展。
 

在2010年的SPS/IPC/Drivers展会上,Kontron宣布他们在新推出的PCIe/104MicrospaceMSMST单板计算机中将CPU和FPGA结合到了一起。这款产品据说是世界上首台将IntelAtomE600系列微处理器和AlteraFPGA整合在同一模块上的嵌入式单板计算机。这款单板计算机的工作温度从-40℃到 85℃,能够满足工业应用的需求。
  
  Intel处理器的时钟频率达到了1.3GHz,并且拥有2GB的片内DRAM存储器,足以满足用户需求。FPGA则拥有60000个逻辑门。微处理器和FPGA都集成了PCIe(外围组件交互式传输)总线接口,从而实现了两者之间的高速通信。
  
  Kontron的目标是提供一套经过彻底验证的嵌入式FPGA方案,其中包括微处理器、FPGA、操作系统、BSP板级支持包以及驱动器。该公司宣称,他们还将提供带有专用I/O的IP核,以适应多变的市场需求。
  
  在硅片上对工业级I/O进行配置具有很多优势。由于可以根据不同的应用调整I/O的配置,设备OEM厂商对这套平台的利益率大大增加了。当然,虽说FPGA名字中含有“现场可编程”的字样,但我们必须记得对FPGA编程仍旧是一种专业的操作。我们也许可以同时对几百甚至几千块FPGA电路板进行编程,但不是在现场。
  
  气动和电动
  
  几年前,你也许会在SPS/IPC/Drivers展会上忽略Festo公司的存在。由于该展会的主题是电气自动化,因此你并不期望看到一家生产气动设备的公司展示他们的产品。但是,Festo已经成为了一家固定的参展商,尽管他们的展出规模与其他公司相比显得比较小。
  
  到了今年,情况完全不同了。当HannoverMesse不再大张旗鼓之时,轮到FestoGrande粉末登场了。该产品同时采用了电动和气动组件,并且带有该公司最新的标致性产品——象鼻机械手。
  
  我们暂时把机器人方面的创意放在一边,Festo这次展出中真正的明星当属CPX系统。据该公司称,该产品在全球的销量已经突破了10000套。这套系统的前端控制器运行了CoDeSys软件,因此它与Beckhoff以及Wago的软PLC属于同一阵营,但又存在很大的不同:Festo的这套系统中带有大量的气动模块,例如阀线圈。事实上,有大量的I/O模块可以连接到系统,你最多可以在总线的每个节点上连接512个I/O模块,总长度可以达到3米。Festo认为,照此推算系统中可以安装128个阀线圈以及最多8个额外的供电模块。
  
  Festo展出了若干个演示案例,向我们演示了CPX可以全部采用电动组件,也可以全部采用气动组件,或者是将两者结合使用。
  
  Festo对CPX的定位是:把它作为一种“21世纪的自动化集成方案”,涵盖了气动和电动运动控制、安全、诊断、对压力和温度的闭环回路控制等功能。该公司正在验证一些用于机器人控制、多维运动控制以及集成HMI解决方案的全新模块。
 

 

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