鋁電解自動控制網絡安全研究
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摘要：本文首先通過對鋁電解自動控制系統概念進行介紹，其次對鋁電解自動控制網絡安全運行問題進行闡述，最后提出鋁電解自動控制網絡安全運行問題的解決對策，從而保障鋁電解生產的穩定運行。
關鍵詞：鋁電解；自動控制網絡；安全問題
鋁制品在我國生產生活中被廣泛應用，因此鋁電解技術影響到社會發展的方方面面，在鋁電解發展過程中，科學技術發揮著十分重要的作用，自動化控制和通訊網絡的出現推動了鋁電解技術的發展，但隨著自動控制技術和網絡通訊的廣泛應用，自動控制網絡安全問題也隨之產生，對其進行深入研究，可以保障鋁電解自動控制網絡的安全和穩定性，從而保障鋁電解生產的穩定運行。
1鋁電解自動控制系統概念
鋁電解自動控制系統分為電解車間自動控制系統和輔助車間自動控制系統。電解車間自動控制系統主要包含槽控機系統和上位機。槽控機實時采集數據信息、控制電解槽正常運行，其中包含打殼、下料等操作，并且還具有報警、處理等功能，以實現鋁電解的自動化控制。輔助車間自動控制系統主要包含PLC、上位機以及檢測儀表和設備，實現對輔助車間工況的監測與控制。
2鋁電解自動控制網絡安全運行問題
隨著市場競爭日益激烈，需要鋁行業實施控制和管理的一體化，并且隨著互聯網技術的快速發展，使得鋁電解控制系統和相應的管理系統向著網絡化集成發展，這就使得控制系統變得更為復雜。雖然鋁電解自動控制系統網絡與互聯網的集成實現了資源數據信息共享，使得工作效率得以提升，但也為工廠生產帶來更多的安全問題，使得運行風險加大。（1）物理連接層面的安全運行問題。鋁電解廠在運行和施工過程中，架空和埋地網絡線路容易被強行破壞，此時簡單網絡將會徹底癱瘓，無法工作，設備層網絡的破壞會造成生產停車甚至產生安全事故。除此之外，鋁電解廠屬于強磁場環境，磁場對通訊網絡產生很大的干擾，如不能徹底解決磁場干擾問題，將可能會導致數據傳輸不穩定或者通訊失敗。（2）數據傳輸層面的安全運行問題。隨著技術的進步，電解鋁廠的控制系統和管理系統逐步向集中化發展，自動控制網絡常與管理層網絡連接在一起，操作站作為網絡訪問端口，容易受到病毒和木馬的攻擊，如果管理不善，病毒和木馬入侵網絡，會影響整個工廠的正常生產，造成巨大的經濟損失，因而自動控制網絡數據傳輸安全問題應得到重視。
3鋁電解自動控制網絡安全運行問題的解決對策
3.1物理連接層面安全運行問題的解決對策。（1）冗余網絡。冗余網絡包括軟件冗余和硬件冗余。軟硬件冗余技術結合起來實現兩條完全相同，互為備用的網絡，一條線路損壞可以快速切換至另一條，從而不影響系統通訊，提高系統的穩定性。冗余網絡是自動控制系統安全運行的保障，可降低意外中斷風險，從而通過及時響應保障生產設備能夠安全穩定運行，減少關鍵數據流上任意一點失效帶來的影響。（2）光纖通訊。與普通網絡相比，光纖通訊抗干擾能力強，信號衰減小，無中斷設備，因此傳輸距離遠，傳輸容量大，并且信號質量高。光纖設備尺寸小、重量輕，方便傳輸和鋪設，特別適用于電磁干擾強，傳輸距離遠以及傳輸數據量大的場合。為降低鋁電解廠內的磁場對網絡通訊的干擾，對于較長的通訊網絡，采用光電轉換器將電信號轉化為光信號傳輸，在接近接收設備時再進行逆向轉換，能取得較好的抗干擾效果[1]。（3）屏蔽接地。屏蔽接地主要分為單端接地和雙端接地。單端接地是在屏蔽電纜的一端將金屬屏蔽層直接接地，另一端不接地或通過保護接地，利用抑制電勢電位差達到消除電磁干擾的目的。在網絡傳輸距離大，線路兩端接地電位差較大時，可考慮采用單端接地；雙端接地是將屏蔽電纜的金屬屏蔽層的兩端均接地，如果兩個接地點電位差較小，可采用這種接地方式。3.2數據傳輸層面安全運行問題的解決對策。（1）調整網絡傳輸速率與傳輸距離相匹配。對于設備層的網絡而言，其傳輸的穩定性與傳輸距離、傳輸速率有密切關系。如西門子自動控制系統采用的Profibus-DP網絡，主要是負責PLC之間和PLC與設備之間的數據通訊，其網絡傳輸速率和傳輸距離有著相關關系。如果在傳輸過程中傳輸距離超出允許值，卻仍使用較大的傳輸速率，將會造成通訊不穩定，有時還會出現通訊中斷的情況。所以，在滿足數據刷新的前提下，使用較小的傳輸速率，可以保障通訊的安全和穩定性。（2）提高員工的網絡安全意識，加強網絡安全管理。如果想要保障系統網絡的安全性和穩定性，需要加強技術與管理之間的融合力度。在網絡安全管理過程中，相關工作人員加強網絡安全管理是保障自動控制系統網絡安全的前提。因此企業應建立完善的網絡管理制度、網絡操作規范標準和各種網絡維護規章制度。除此之外，企業還應定期開展培訓活動，大力宣傳網絡安全教育知識，使得企業上下詳細了解木馬和網絡病毒的危害，提高防護安全意識。并向員工講解如果出現病毒和木馬侵入情況應怎樣處理，同時還應對網絡系統定期進行檢查和維護，有效杜絕網絡漏洞問題的發生，全面提升網絡的安全和穩定性。（3）制定完善的操作制度，規范訪問行為。制定完善的自動控制系統操作制度，對計算機病毒和木馬進行預防，從而避免出現網絡入侵的情況，確保企業網絡的安全可靠性。根據系統網絡，設置不同的訪問權限，可以通過不同的訪問權限訪問不同的文件、資源等，從而在一定程度上可以保障網絡資源的安全，有效避免非法使用網絡資源和非法訪問情況的出現。除此之外，企業還應規范員工網絡操作方法和瀏覽網址，嚴禁企業員工瀏覽陌生和危險網站，這樣可以有效避免病毒和木馬的侵入。如果出現上述問題可以利用網絡安全殺毒軟件對惡意軟件和網頁進行合理的控制，從而提高自動化系統網絡的安全和可靠性。（4）加強防火墻建設，提高網絡安全系數。建立防火墻的主要目的是實現外部網與內部網之間的隔離，從而可以在網絡邊界中建立完善的通信實時監控系統，使得網絡按照相關規章制度和標準進行安全訪問，并可以根據網絡的訪問情況進行安全判斷，在技術上為內部網絡提供屏障，保障網絡安全。（5）定期維護和更新計算機操作系統。在自動控制系統的安全問題中，計算機操作系統發揮著十分重要的作用。隨著計算機技術的發展和進步，操作系統也快速進行著大版本的更新，微軟的Windows XP系統已經不提供官方維護服務，從而導致操作系統安全性大大降低。一部分鋁電解廠的自動控制系統仍然運行在Windows XP操作系統下，存在安全隱患。在自動控制軟件兼容的情況下，可將Windows XP系統升級為Windows 7系統，并允許操作系統進行實時更新，從而保障操作系統的安全穩定性。
4結語
對于企業的發展而言，網絡安全顯得尤為重要，對自動控制系統網絡建設前期的科學設計，建設中期的精細化施工，可以從網絡連接的物理層面有效減少網絡安全問題的發生。企業在工廠運行維護階段，提高自動控制系統網絡乃至管理層網絡安全工作管理力度，制定完善的操作制度，能夠有效從網絡傳輸層面避免網絡安全問題的發生，從而促進企業的長久發展。
作者:李喜 單位:沈陽鋁鎂設計研究院有限公司