鋁電解自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)安全研究
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摘要：本文首先通過對(duì)鋁電解自動(dòng)控制系統(tǒng)概念進(jìn)行介紹，其次對(duì)鋁電解自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行問題進(jìn)行闡述，最后提出鋁電解自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行問題的解決對(duì)策，從而保障鋁電解生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。
關(guān)鍵詞：鋁電解；自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)；安全問題
鋁制品在我國生產(chǎn)生活中被廣泛應(yīng)用，因此鋁電解技術(shù)影響到社會(huì)發(fā)展的方方面面，在鋁電解發(fā)展過程中，科學(xué)技術(shù)發(fā)揮著十分重要的作用，自動(dòng)化控制和通訊網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)推動(dòng)了鋁電解技術(shù)的發(fā)展，但隨著自動(dòng)控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊的廣泛應(yīng)用，自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)安全問題也隨之產(chǎn)生，對(duì)其進(jìn)行深入研究，可以保障鋁電解自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)的安全和穩(wěn)定性，從而保障鋁電解生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。
1鋁電解自動(dòng)控制系統(tǒng)概念
鋁電解自動(dòng)控制系統(tǒng)分為電解車間自動(dòng)控制系統(tǒng)和輔助車間自動(dòng)控制系統(tǒng)。電解車間自動(dòng)控制系統(tǒng)主要包含槽控機(jī)系統(tǒng)和上位機(jī)。槽控機(jī)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)信息、控制電解槽正常運(yùn)行，其中包含打殼、下料等操作，并且還具有報(bào)警、處理等功能，以實(shí)現(xiàn)鋁電解的自動(dòng)化控制。輔助車間自動(dòng)控制系統(tǒng)主要包含PLC、上位機(jī)以及檢測(cè)儀表和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)輔助車間工況的監(jiān)測(cè)與控制。
2鋁電解自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行問題
隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，需要鋁行業(yè)實(shí)施控制和管理的一體化，并且隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，使得鋁電解控制系統(tǒng)和相應(yīng)的管理系統(tǒng)向著網(wǎng)絡(luò)化集成發(fā)展，這就使得控制系統(tǒng)變得更為復(fù)雜。雖然鋁電解自動(dòng)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的集成實(shí)現(xiàn)了資源數(shù)據(jù)信息共享，使得工作效率得以提升，但也為工廠生產(chǎn)帶來更多的安全問題，使得運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)加大。（1）物理連接層面的安全運(yùn)行問題。鋁電解廠在運(yùn)行和施工過程中，架空和埋地網(wǎng)絡(luò)線路容易被強(qiáng)行破壞，此時(shí)簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)將會(huì)徹底癱瘓，無法工作，設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)的破壞會(huì)造成生產(chǎn)停車甚至產(chǎn)生安全事故。除此之外，鋁電解廠屬于強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境，磁場(chǎng)對(duì)通訊網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生很大的干擾，如不能徹底解決磁場(chǎng)干擾問題，將可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定或者通訊失敗。（2）數(shù)據(jù)傳輸層面的安全運(yùn)行問題。隨著技術(shù)的進(jìn)步，電解鋁廠的控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)逐步向集中化發(fā)展，自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)常與管理層網(wǎng)絡(luò)連接在一起，操作站作為網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)，會(huì)影響整個(gè)工廠的正常生產(chǎn)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因而自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸安全問題應(yīng)得到重視。
3鋁電解自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行問題的解決對(duì)策
3.1物理連接層面安全運(yùn)行問題的解決對(duì)策。（1）冗余網(wǎng)絡(luò)。冗余網(wǎng)絡(luò)包括軟件冗余和硬件冗余。軟硬件冗余技術(shù)結(jié)合起來實(shí)現(xiàn)兩條完全相同，互為備用的網(wǎng)絡(luò)，一條線路損壞可以快速切換至另一條，從而不影響系統(tǒng)通訊，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。冗余網(wǎng)絡(luò)是自動(dòng)控制系統(tǒng)安全運(yùn)行的保障，可降低意外中斷風(fēng)險(xiǎn)，從而通過及時(shí)響應(yīng)保障生產(chǎn)設(shè)備能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，減少關(guān)鍵數(shù)據(jù)流上任意一點(diǎn)失效帶來的影響。（2）光纖通訊。與普通網(wǎng)絡(luò)相比，光纖通訊抗干擾能力強(qiáng)，信號(hào)衰減小，無中斷設(shè)備，因此傳輸距離遠(yuǎn)，傳輸容量大，并且信號(hào)質(zhì)量高。光纖設(shè)備尺寸小、重量輕，方便傳輸和鋪設(shè)，特別適用于電磁干擾強(qiáng)，傳輸距離遠(yuǎn)以及傳輸數(shù)據(jù)量大的場(chǎng)合。為降低鋁電解廠內(nèi)的磁場(chǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通訊的干擾，對(duì)于較長的通訊網(wǎng)絡(luò)，采用光電轉(zhuǎn)換器將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)傳輸，在接近接收設(shè)備時(shí)再進(jìn)行逆向轉(zhuǎn)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(hù)接地，利用抑制電勢(shì)電位差達(dá)到消除電磁干擾的目的。在網(wǎng)絡(luò)傳輸距離大，線路兩端接地電位差較大時(shí)，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(gè)接地點(diǎn)電位差較小，可采用這種接地方式。3.2數(shù)據(jù)傳輸層面安全運(yùn)行問題的解決對(duì)策。（1）調(diào)整網(wǎng)絡(luò)傳輸速率與傳輸距離相匹配。對(duì)于設(shè)備層的網(wǎng)絡(luò)而言，其傳輸?shù)姆€(wěn)定性與傳輸距離、傳輸速率有密切關(guān)系。如西門子自動(dòng)控制系統(tǒng)采用的Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)，主要是負(fù)責(zé)PLC之間和PLC與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通訊，其網(wǎng)絡(luò)傳輸速率和傳輸距離有著相關(guān)關(guān)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(huì)造成通訊不穩(wěn)定，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)通訊中斷的情況。所以，在滿足數(shù)據(jù)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(wěn)定性。（2）提高員工的網(wǎng)絡(luò)安全意識(shí)，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全管理。如果想要保障系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的安全性和穩(wěn)定性，需要加強(qiáng)技術(shù)與管理之間的融合力度。在網(wǎng)絡(luò)安全管理過程中，相關(guān)工作人員加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全管理是保障自動(dòng)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全的前提。因此企業(yè)應(yīng)建立完善的網(wǎng)絡(luò)管理制度、網(wǎng)絡(luò)操作規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和各種網(wǎng)絡(luò)維護(hù)規(guī)章制度。除此之外，企業(yè)還應(yīng)定期開展培訓(xùn)活動(dòng)，大力宣傳網(wǎng)絡(luò)安全教育知識(shí)，使得企業(yè)上下詳細(xì)了解木馬和網(wǎng)絡(luò)病毒的危害，提高防護(hù)安全意識(shí)。并向員工講解如果出現(xiàn)病毒和木馬侵入情況應(yīng)怎樣處理，同時(shí)還應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)定期進(jìn)行檢查和維護(hù)，有效杜絕網(wǎng)絡(luò)漏洞問題的發(fā)生，全面提升網(wǎng)絡(luò)的安全和穩(wěn)定性。（3）制定完善的操作制度，規(guī)范訪問行為。制定完善的自動(dòng)控制系統(tǒng)操作制度，對(duì)計(jì)算機(jī)病毒和木馬進(jìn)行預(yù)防，從而避免出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)入侵的情況，確保企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性。根據(jù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置不同的訪問權(quán)限，可以通過不同的訪問權(quán)限訪問不同的文件、資源等，從而在一定程度上可以保障網(wǎng)絡(luò)資源的安全，有效避免非法使用網(wǎng)絡(luò)資源和非法訪問情況的出現(xiàn)。除此之外，企業(yè)還應(yīng)規(guī)范員工網(wǎng)絡(luò)操作方法和瀏覽網(wǎng)址，嚴(yán)禁企業(yè)員工瀏覽陌生和危險(xiǎn)網(wǎng)站，這樣可以有效避免病毒和木馬的侵入。如果出現(xiàn)上述問題可以利用網(wǎng)絡(luò)安全殺毒軟件對(duì)惡意軟件和網(wǎng)頁進(jìn)行合理的控制，從而提高自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的安全和可靠性。（4）加強(qiáng)防火墻建設(shè)，提高網(wǎng)絡(luò)安全系數(shù)。建立防火墻的主要目的是實(shí)現(xiàn)外部網(wǎng)與內(nèi)部網(wǎng)之間的隔離，從而可以在網(wǎng)絡(luò)邊界中建立完善的通信實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，使得網(wǎng)絡(luò)按照相關(guān)規(guī)章制度和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安全訪問，并可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的訪問情況進(jìn)行安全判斷，在技術(shù)上為內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)提供屏障，保障網(wǎng)絡(luò)安全。（5）定期維護(hù)和更新計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)的安全問題中，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)發(fā)揮著十分重要的作用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，操作系統(tǒng)也快速進(jìn)行著大版本的更新，微軟的Windows XP系統(tǒng)已經(jīng)不提供官方維護(hù)服務(wù)，從而導(dǎo)致操作系統(tǒng)安全性大大降低。一部分鋁電解廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)仍然運(yùn)行在Windows XP操作系統(tǒng)下，存在安全隱患。在自動(dòng)控制軟件兼容的情況下，可將Windows XP系統(tǒng)升級(jí)為Windows 7系統(tǒng)，并允許操作系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，從而保障操作系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。
4結(jié)語
對(duì)于企業(yè)的發(fā)展而言，網(wǎng)絡(luò)安全顯得尤為重要，對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)前期的科學(xué)設(shè)計(jì)，建設(shè)中期的精細(xì)化施工，可以從網(wǎng)絡(luò)連接的物理層面有效減少網(wǎng)絡(luò)安全問題的發(fā)生。企業(yè)在工廠運(yùn)行維護(hù)階段，提高自動(dòng)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)乃至管理層網(wǎng)絡(luò)安全工作管理力度，制定完善的操作制度，能夠有效從網(wǎng)絡(luò)傳輸層面避免網(wǎng)絡(luò)安全問題的發(fā)生，從而促進(jìn)企業(yè)的長久發(fā)展。
作者:李喜 單位:沈陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院有限公司