簡介：工學碩士學位論文王志學哈爾濱理工大學2017年3月CLASSIFIEDINDEXTP273DISSERTATIONFORTHEMASTERDEGREEINENGINEERINGCONSTRUCTIONANDDEVELOPMENTOFCANDIDATESUPERVISORWANGZHIXUELIUXIANLIACADEMICDEGREEAPPLIEDFORMASTEROFENGINEERINGSPECIALTYMECHANICALMANUFACTUREANDAUTOMATIONDATEOFORALEXAMINATIONMARCH，2017UNIVERSITYHARBINUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY

簡介：節(jié)能、環(huán)保和安全已是21世紀工程機械科學研究的任務和方向，也是工程機械市場的需要，而混凝土泵車是一種大功率、高油耗的工程機械設備，它在我國基礎施工建設中占有重要的位置，深入研究混凝土泵車的節(jié)能技術，推出清潔的混凝土泵車產(chǎn)品，減少其對人和環(huán)境的污染與危害，降低其施工成本，使其順應市場發(fā)展的需要，提高其市場競爭力。本文首先介紹了國內(nèi)外混凝土泵車的發(fā)展狀況及趨勢，以及目前國內(nèi)混凝土泵車的控制技術和節(jié)能控制方法，然后在分析混凝土泵車發(fā)動機、主油泵以及工作負載特性的基礎上，提出了混凝土泵車的動力匹配和節(jié)能控制原理，并根據(jù)此原理進行了實驗研究，通過實驗獲得了某實驗樣車的節(jié)能控制數(shù)據(jù)庫；其次是結合混凝土泵車原有控制系統(tǒng)，設計了基于西門子PLC的節(jié)能控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，其中硬件系統(tǒng)主要由S7200PLC、S7300PLC以及壓力傳感器組成，而軟件系統(tǒng)主要包括壓力測量、次節(jié)能、主節(jié)能和微調這四部分，之后對軟件系統(tǒng)的各部分進行了現(xiàn)場調試；最后，將節(jié)能控制系統(tǒng)進行裝機實驗，通過對實驗數(shù)據(jù)整理和分析，此節(jié)能控制系統(tǒng)具有很好的節(jié)能效果，由此表明此節(jié)能控制系統(tǒng)能使發(fā)動機泵負載達到良好的匹配，提高了泵車的能量利用率，具有了良好的社會和經(jīng)濟效益。

簡介：本論文綜合運用嵌入式單片機技術、傳統(tǒng)PLC控制技術、計算機技術，設計了基于AVR單片機ATMEGA169的嵌入式可編程邏輯控制器系統(tǒng)。該系統(tǒng)在完成傳統(tǒng)PLC功能的基礎上，具有結構緊湊、成本低等優(yōu)點，可以很好地滿足用戶的個性化需求。本論文內(nèi)容主要包括嵌入式PLC總體方案設計、硬件電路設計和軟件設計三大部分。首先是總體方案設計，在充分研究傳統(tǒng)PLC內(nèi)部結構及工作原理的基礎上，提出了嵌入式PLC系統(tǒng)的總體設計方案。其次是以ATMEGA169為核心的硬件電路設計，將常用的溫度、壓力等傳感器信號變送電路集成在核心控制板上，并設計了多路模擬量采集通道；系統(tǒng)的通信模塊引入性能可靠的CAN接口，使用MODBUS數(shù)據(jù)協(xié)議與計算機通訊，提高了系統(tǒng)通訊的距離、速度和可靠性；人機交互模塊采用按鍵、數(shù)碼管和液晶屏相結合的方法，能夠很好地完成整個系統(tǒng)的實時監(jiān)控。接下來是單片機系統(tǒng)程序的設計，采用模塊化設計思想，將系統(tǒng)程序劃分為主程序、輸入采集、輸出控制、人機交互、故障診斷和通信等模塊。最后從提高梯形圖軟件通用化和標準化角度完成了基于BLCBUILDER的梯形圖集成開發(fā)環(huán)境的設計，能夠實現(xiàn)梯形圖的繪制、修改、保存和編譯等功能。本論文完成了電路板的制作，并對系統(tǒng)的軟、硬件主要模塊進行了調試，驗證了嵌入式PLC系統(tǒng)設計的合理性和可行性。本課題的研究工作為擁有自主產(chǎn)權的新型嵌入式PLC技術的發(fā)展奠定了基礎。

簡介：西安科技大學碩士學位論文基于PLC礦井提升機變頻控制系統(tǒng)的應用姓名艾國申請學位級別碩士專業(yè)電氣工程指導教師付周興SUBJECTAPPLICATIONRESEARCHOFTHEFREQUENCYCONVERSIONCONTROLSYSTEMUSEONMINEHOISTBASEDONPLCSPECIALTYELECTRICALENGINEERINGNAMEAIGUOSIGNATUREINSTRUCTFUZHOUXINGSIGNATUREABSTRACTTHEMINEHOISTISTHEMOSTIMPTANTKEYEQUIPMENTINTHEMINEITSHOULDERSTHERESPONSIBILITYOFTRANSPTINGE、MATERIALPEOPLETRITIONALTDKELECTRICCONTROLSYSTEMISUSEDINTRITIONALCONTROLSYSTEMUSESCADESPEEDREGULATIONASITSCONTROLPATTERNTHUSLARGEACCONTACTSDCTIMINGRELAYAREUSUALLYUSEDINCONTROLSYSTEMBUTTHECONTROLCIRCUITISCOMPLICATEDHASALOWPERFMANCEOFSPEEDREGULATIONTHISKINDOFCONTROLSYSTEMHASMANYSHTCOMINGSSUCHASLOWRELIABILITY、COMPLEXOPERATIONS、HIGHFAILURERATE、HIGHWASTEOFELECTRICPOWERINEFFICIENCYSOITISVITALTODORESEARCHONHOISTCONTROLSYSTEMWITHTHECONTINUOUSDEVELOPMENTOFCOMPUTERPLCTECHNOLOGYITHASBECOMEIMPERATIVETOCHANGETHETRITIONALEQUIPMENTOFMINEBYUSINGADVANCEDCONTROLTECHNOLOGYITNOTONLYIMPROVESTHECONTROLPERFMANCEOFMINEHOISTBUTALSOMAKESTHEWHOLECONTROLSYSTEMTOBEAHIGHLEVELINAUTOMATION、SAFETYRELIABILITYTHISPAPERMAKESANMODIFICATIONTOEXISTEDSPEEDCONTROLSYSTEMBASEDONVECTCONTROLFREQUENCYCONTROLTHEWHOLEHARDWARESOFMINEHOISTCONTROLSYSTEMAREMADEOFTRANSDUCER、PROGRAMMABLECONTROLLER、DRIVERPLATFM、SUPERVISYSYSTEMTHEPARTOFMECHANICALTRANSMISSIONCONSIDERINGTHEWRETCHEDCONDITONSWHERETHECONTROLSYSTEMISUSEDIADOPTSOMEMEASURESONPROTECTIONANTIJAMMINGINTHECOURSEOFDESIGNINGTHESOFTWARERECOVERYPROCESSINGBLOCKISADDEDTOTHESYSTEMSOASTOIMPROVETHESAFETYRELIABILITYOFOPERATINGSYSTEMMINEHOISTFREQUENCYCONVERTERCONTROLSYSTEMBASEDONPLCHASBEINGUSEDMETHANAYEARINYULINTHEAPPLICATIONOFTHECONTROLSYSTEMSHOWSTHATTHECONTROLSYSTEMDESIGNEDINTHISPAPERHASHIGHRELIABILITY、APPARENTEFFECTOFENERGYCONSERVATIONITISEASYTOUSE

簡介：煤礦的主通風機是保護煤礦和井下工人安全的關鍵設備，礦井通風機的安全、可靠、高效運行是進行煤礦生產(chǎn)工作的必要保證。然而由于煤礦的主通風機處于長期連續(xù)的工作運行，所以在煤礦風機工作過程中就會產(chǎn)生很多種故障隱患，這些故障隱患嚴重地威脅著整個礦井的生產(chǎn)與安全。因此給風機系統(tǒng)安裝一套具有實時報警故障隱患能夠，并且以動畫和實時數(shù)據(jù)的形式直觀顯示風機工作狀態(tài)的風機在線監(jiān)控系統(tǒng)是非常有必要的。風機在線監(jiān)控系統(tǒng)能夠使操作人員更為直觀地了解風機當前的運行狀況，并通過觀測風機系統(tǒng)相關參數(shù)歷史數(shù)據(jù)來分析風機工作情況，預測風機可能發(fā)生的故障隱患。監(jiān)控系統(tǒng)的實時報警功能能夠使風機操作人員及時發(fā)現(xiàn)風機出現(xiàn)的故障并解決故障，確保風機可靠、穩(wěn)定地運行。本文針對當前煤礦通風系統(tǒng)的現(xiàn)狀，以山西太原某煤礦主通風機系統(tǒng)為實例，在OPCOLEFPROCESSCONTROL通信協(xié)議和西門子PLCS7300的基礎上設計并研發(fā)了一套礦井通風機在線監(jiān)測系統(tǒng)。文中首先對風機在線監(jiān)控系統(tǒng)的理論性內(nèi)容做了詳細的闡述，包括對風機本身及風機結構闡述，另外還分析了控制系統(tǒng)的核心PLC特點以及OPC通信協(xié)議特點及其應用。而后本文給出了風機監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設計，包括PLC的模塊的選擇、PLC硬件組態(tài)和軟件設計，而后從理論上分析了風機運行的相關參數(shù)及其測量方法。文中最后建立了基于OPC的通信機制，并給出部分代碼，而后給出實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫的設計方法，在此基礎上利用VB開發(fā)平臺研發(fā)并設計了風機在線實時監(jiān)控系統(tǒng)的上位機監(jiān)控管理平臺。本系統(tǒng)界面友好、功能全面，自投入運行后，效果良好，具有操作方便、安全可靠的特點。

簡介：隨著人民生活水平的提高，紙質包裝業(yè)迅猛發(fā)展。瓦楞原紙的溫度是生產(chǎn)高質量紙板的重要因素，也是節(jié)約資源的重要手段（原材料和能源）。目前很多瓦楞紙生產(chǎn)線是靠操作人員憑經(jīng)驗手動調節(jié)原紙烘缸溫度，這種方法具有很大的隨意性，這種隨意性已經(jīng)嚴重阻礙了企業(yè)的發(fā)展。針對瓦楞紙生產(chǎn)現(xiàn)狀，本文通過對常規(guī)PID控制系統(tǒng)和智能PID控制系統(tǒng)進行了系統(tǒng)而又深入的研究，在詳細地分析了傳統(tǒng)PID控制及模糊控制理論的基礎上，提出了將模糊控制同常規(guī)PID控制相結合的模糊PID瓦楞原紙溫度控制系統(tǒng)。本文建立了瓦楞原紙溫控系統(tǒng)的數(shù)學模型，對其進行了辨識和仿真研究；設計了原紙溫控系統(tǒng)的硬件電路；采用SIEMENS公司的S7300系列PLC，以現(xiàn)場工業(yè)總線MPI網(wǎng)絡為基礎，運用與之相配的STEP7編程軟件編寫了下位機的控制程序，并以WINCCFLEXIBLE為監(jiān)控軟件組態(tài)的HMITP277構成了一個分布式控制系統(tǒng)，從而實現(xiàn)瓦楞原紙溫度控制系統(tǒng)。系統(tǒng)目前已經(jīng)投入運行，從實際應用的情況來看，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，瓦楞原紙溫度達到了穩(wěn)定、均勻的設計要求。該系統(tǒng)操作簡便，易于現(xiàn)場技術人員的操作和控制。提高了產(chǎn)品質量并降低了能耗，具有很強的實用價值。

簡介：隨著國家對節(jié)能減排和環(huán)境保護的不斷重視，小型水電站成為促進節(jié)能減排和生態(tài)保護的主要組成部分。近年來，小型水電站的建設正朝著高效節(jié)能、安全可靠、智能化方向發(fā)展，而水電站機組控制系統(tǒng)是電站安全、穩(wěn)定、高效運行的重要保證，因此，對水電站機組控制系統(tǒng)的研究具有十分重要的理論意義。本文在現(xiàn)有小型水電站機組控制系統(tǒng)基礎上，結合小水電站自身的特點，對小型水電站機組控制系統(tǒng)進行研究，完成了對小水電站機組PLC控制化系統(tǒng)的優(yōu)化設計和調試工作。文中以經(jīng)濟實用、運行安全為目標，提出了一套適合小水電站機組控制系統(tǒng)的設計方案。在系統(tǒng)設計中充分考慮了小水電站機組控制系統(tǒng)的特點，從硬件方案設計上精簡機組控制設備，降低現(xiàn)場接線的復雜程度，便于維修；在機組控制系統(tǒng)操作上采取手動和自動控制結合的控制方式；在軟件設計上采用模塊化的程序設計思路，便于操作人員的學習和對程序的掌握；對水電站機組調節(jié)，采取負荷給定和功率平均分配的調節(jié)方式。實現(xiàn)了機組開停機控制、事故緊急停機控制及機組電壓、頻率、功率的調節(jié)。在控制系統(tǒng)的實現(xiàn)過程中，參照小水電站機組設計原則和設計步驟，完成了對水電站自動控制系統(tǒng)和機組PLC控制設備框圖的設計；依據(jù)設計框圖和對機組控制功能的分析，確定了機組PLC控制系統(tǒng)中PLC的模塊配置、PLC模塊連接和IO點分配，完成機組順序控制流程的設計和機組參數(shù)調節(jié)算法的設計，最后選擇了適合小水電站PLC與主站計算機的通信方式。最后，對機組PLC控制系統(tǒng)中的PLC運行調試過程和結果進行了說明。

簡介：隨著電梯在人們的生活和生產(chǎn)中的廣泛應用電梯的數(shù)量與日俱增性能要求也越來越高傳統(tǒng)的接觸器繼電器控制系統(tǒng)線路復雜占地面積大故障發(fā)生率高維修保養(yǎng)困難。PLC對電梯的控制不僅克服了上述缺點而且增加了電梯安全性、舒適性和智能性從而大大提高了電梯運行性能和減少了控制柜的占地面積以及可以實現(xiàn)對電梯的位置、運行情況和內(nèi)部情況實時監(jiān)控。本文以一臺四層電梯為例從電氣控制系統(tǒng)的設計、安裝和調試加以表述。首先介紹PLC的結構、工作原理、運行性能、編程方法和設計步驟。講解了D700系列變頻器的運行性能、選型、通訊和外部端子及其功能。其次設計了電梯電氣控制原理圖、電梯內(nèi)部元件分布和接線圖、電氣控制柜的電器元件安裝和接線圖。并設計了電梯控制流程圖和軟件的編制。再次系統(tǒng)闡述了電梯門保護電源相序保護電梯超速和斷繩保護以及電梯過電流和超載保護等設計。最后對電梯在調試過程中遇到的常見問題進行舉例、分析和解決。本文通過電梯為載體采用PLC和變頻器等控制器件較為完整的將電梯控制系統(tǒng)的電器選擇、電路的設計和安裝、電梯程序的設計和調試過程進行表述。

簡介：近年來，不銹鋼板材已廣泛應用于食品、醫(yī)療、工業(yè)、石油化工等領域，真空退火是其不銹鋼生產(chǎn)的重要工藝過程。為了提高不銹鋼及稀有金屬板材真空退火爐生產(chǎn)檢測與控制水平，本課題在研究真空退火工藝及設備特點的基礎上，提出了溫度及真空度精確控制以及多溫區(qū)的高均溫性的控制要求；建立了不銹鋼板帶真空退火爐的數(shù)學模型，并進行了系統(tǒng)辨識。本系統(tǒng)采用了PROFIBUS總線RS485總線的多總線網(wǎng)絡結構，實現(xiàn)了IPCPLC智能儀表集散控制硬件系統(tǒng)。軟件設計分為監(jiān)控程序、控制算法、過程控制程序三部分，監(jiān)控軟件采用WINCC70組態(tài)軟件設計了帶動畫、立體效果的上位人機界面，完成了數(shù)據(jù)的及時記錄，及報警的及時反饋；控制策略軟件方面，采用OPC技術，在上位機中實現(xiàn)在線PID參數(shù)優(yōu)化，通過溫度局部調整，達到不銹鋼板帶真空退火爐大容積、多溫區(qū)均溫性控制目的；通過STEP7設計了過程控制程序，實現(xiàn)對整個生產(chǎn)過程的自動控制。生產(chǎn)運行實踐證明，該控制系統(tǒng)運行效果良好，實現(xiàn)了對溫度、真空度高精度控制，均溫性良好，系統(tǒng)設計提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，自適應性和魯棒性。

簡介：分類號UDC洼■～’／慨蟣協(xié)‰密級址學位論文基于USB的PLC控制系統(tǒng)仿真技術研究題名和副題名袁強作者姓名指導教師姓名姜整羞絲蕉申請學位級別碩士論文提交日期20056論文答辯日期20057學位授予單位和日期壺立壟墨盤塋答辯委員會主席評閱人2005年6月27日注L注明國際十進分類法UDC的分類號。塑童堡墮蘭璧圭堅莖里箜堅塑塑笪墨墊查嬰墨_ABS’眥TTHISPAPERDISCUSSESABOUTALLEXPERIMENTALEQUIPMENTUSEDINTEACHINGWHICHISOFFRIENDLYINTERFACEANDFITFORPLCTRAININGIESSONS，THESYSTEMWHICHISBASEDONTHETECHNOLOGYOFMCUANDCPLDWILLMEETTHEGREATDEMANDSANDMAKESVERYSIGNIFICANTSENCETHISPAPERGIVESAINTRODUCTIONABOUTTHEDEVELOPMENTOFHARDWAREANDSOFTWAREANDALSOGELYESADETAILEDDISCUSSIONABOUTTHETECHNOLOGYOFSIMULATIONANDUSBCOMMUNICATIONUSEDINTHISSYSTEMTHEHOSTPROGRAMISDESIGNEDBYDEPHI，INCLUDINGSIMULATIONOFTHECONTROLLEDOBJECT，。NFINEMONITORINGTHEPROGRAMOFWIRINGANDSIMULATION，ANDBOSTCOMMUNICATIONPROGRAMKEYWORDSPLC，MCU，CPLD，USB，DELPHI，SIMULATEH

簡介：變頻調速是通過變頻器把固定電壓、固定頻率的交流電變換成可調電壓、可調頻率的交流電，提供給交流電動機，實現(xiàn)對交流電動機在寬范圍內(nèi)的平滑無級調速。通過變頻器對交流異步電動機進行調速控制，具有噪聲小、諧波少、寬范圍、高精度、運行平穩(wěn)和節(jié)能等優(yōu)點。隨著電力電子技術的發(fā)展，變頻調速的應用前景必將更加廣闊。論文首先介紹了變頻調速原理，以及高壓變頻調速的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并對典型的三電平空間電壓矢量控制作了仿真。目前，許多電廠采用擋板或液力耦合器調速方式調節(jié)鍋爐風口的風力大小，都造成了能源浪費。而對風機應用變頻調速系統(tǒng)，則可使電機根據(jù)所需風力大小隨時調節(jié)轉速，使電機能夠持續(xù)高效率運行，從而有效節(jié)省了能源。并以火電廠風機改造為例分析了改造前后的節(jié)能情況。在節(jié)能問題日益關鍵的今天，變頻調速的廣泛應用無疑具有重要的意義。本文以PLC控制變頻器輸出，控制電機轉速，轉速，并將爐壓、含氧量等反饋信息傳入PLC。以組態(tài)軟件為基礎開發(fā)上位機應用軟件，建立監(jiān)控系統(tǒng)，使計算機能夠直接啟動和停止各臺電機，設定運行速度，并對下位機進行監(jiān)控，顯示各電機轉速及爐壓、含氧量等狀態(tài)，最終實現(xiàn)現(xiàn)場的運行狀況、運行數(shù)據(jù)都可以在中央控制室掌握，用戶在控制室可以通過上位機來設置變頻器的運行頻率、啟動和停止，從而實現(xiàn)在中央控制室對電機的遠程控制運行、參數(shù)調節(jié)等。

簡介：隨著國民生活水平的提高大眾對果蔬的需求量在逐年增大并同時對其品質方面的要求也在逐步提高。但目前我國果蔬產(chǎn)后產(chǎn)值與采收時的自然產(chǎn)值之比僅約為041幾乎是以原始狀態(tài)投放市場?？梢娢覈卟珊蟮谋ｕr產(chǎn)業(yè)具有很大的發(fā)展?jié)摿υ趥鹘y(tǒng)的冷庫單一控溫控濕的基礎上氣調產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)為果蔬的保鮮提供了更先進合理的環(huán)境。在這個領域中氣調設備國產(chǎn)先進化問題是發(fā)展的關鍵需要盡快提升水平。根據(jù)國內(nèi)氣調裝置產(chǎn)品功能單一、檢測精度不夠、監(jiān)控措施缺失等現(xiàn)狀本課題旨在研究設計出一套功能相對完備、性能相對精確可靠的氣調裝置系統(tǒng)。為此運用了西門子系列工控產(chǎn)品結合昆侖通態(tài)MCGS上位組態(tài)軟件并選用了精密高端檢測元件開發(fā)出一種基于PLC自動化控制的監(jiān)測管理系統(tǒng)。整個自控系統(tǒng)基于西門子S7200系列PLC進行控制軟件方面通過STEP7、WINCCFLEXIBLE、MCGS組態(tài)進行設計實現(xiàn)了功能的有效整合、檢測的實時精確、控制的及時反饋、數(shù)據(jù)的靈活存儲。并且系統(tǒng)內(nèi)單機設備還自帶觸摸屏或文本顯示器結合遠程PC機組態(tài)界面共同作為運行中監(jiān)測管理的上位端。本研究以濟南國家農(nóng)產(chǎn)品現(xiàn)代物流工程技術研究中心項目為實例開發(fā)設計了氣調裝置的自動化控制系統(tǒng)。本文首先對課題的現(xiàn)狀背景及研究意義做出闡述分析然后依次進行了系統(tǒng)的整體架構組建、工藝流程分析、核心元件選型、關鍵單機設備自動化設計、系統(tǒng)PLC硬件軟件設計、上位組態(tài)設計等方面的工作并對本套系統(tǒng)之于國內(nèi)其他氣調產(chǎn)品的先進度和技術革新做出比較說明。本套裝置目前已完成現(xiàn)場安裝經(jīng)現(xiàn)場整機72小時連續(xù)運行系統(tǒng)運行情況良好。氣調庫各項氣調參數(shù)指標均在規(guī)定時間內(nèi)達標且自動巡檢模式正常規(guī)范維護了氣調庫的穩(wěn)態(tài)環(huán)境。三天內(nèi)分別對氣調參數(shù)實驗系統(tǒng)做出7次氣體抽樣檢驗經(jīng)過氣體成分含量色譜分析均在允許誤差內(nèi)且系統(tǒng)運行正常零故障。本研究的設計與實現(xiàn)不僅在一定程度上推進了國內(nèi)氣調裝置的技術水平還為國內(nèi)果蔬氣調產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向提供了有價值的探索。

簡介：隨著信息技術以及物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，越來越多的通用信息技術被應用到工業(yè)控制系統(tǒng)。在帶來生產(chǎn)力巨大提升的同時，也使工業(yè)控制系統(tǒng)依托封閉性和專業(yè)性實現(xiàn)的安全屏障不復存在，面臨日益嚴重的安全威脅。‘震網(wǎng)’病毒的爆發(fā)使我們意識到加強工業(yè)控制系統(tǒng)安全的重要性和緊迫性?？删幊踢壿嬁刂破魇枪I(yè)控制系統(tǒng)中的關鍵設備，‘震網(wǎng)’病毒通過修改PLC的操作破壞了伊朗的工業(yè)控制系統(tǒng)。受PLC自身硬件以及軟件系統(tǒng)的限制，傳統(tǒng)的安全防護措施不能對其實現(xiàn)有效防護。工業(yè)控制系統(tǒng)中使用的PLC，以循環(huán)掃描的方式重復執(zhí)行特定的生產(chǎn)程序，并且由于其自身硬件結構簡單，運行時產(chǎn)生的功耗信息與其內(nèi)部運行程序密切相關。結合PLC的這些特性，本文創(chuàng)新性地設計了基于旁路分析的PLC安全監(jiān)控系統(tǒng)。為了驗證這個想法，我們在實驗室內(nèi)搭建了工業(yè)控制系統(tǒng)仿真實驗平臺，首先通過剖析針對PLC進行攻擊的機理，設計并實現(xiàn)了三種針對PLC的可行攻擊。然后對比分析了不同類型PLC運行時產(chǎn)生的功耗信息，選取了能夠反映不同功耗信息之間差異的特征，并且選取了SVM機器學習算法實現(xiàn)對PLC異常工作狀態(tài)的識別。為降低該系統(tǒng)的成本，我們設計了基于STM32的低成本高速數(shù)據(jù)采集器，以遠低于專用數(shù)據(jù)采集設備售價的成本實現(xiàn)了與其相近的技術指標。最后在實驗平臺中對該系統(tǒng)進行了詳盡的分析驗證，實驗結果表明，該系統(tǒng)能夠達到高于95％的監(jiān)控準確率。除此之外，該系統(tǒng)還具有無需修改工業(yè)控制系統(tǒng)原有硬件及軟件結構，不會影響工業(yè)控制系統(tǒng)正常運行等優(yōu)點。

簡介：網(wǎng)絡化通信是PLCPROGRAMMABLELOGICCONTROLLER的發(fā)展方向而主從通信是PLC的基本通信方式大量地應用在工業(yè)現(xiàn)場設備等控制系統(tǒng)中。主設備通過讀取或寫入從設備內(nèi)存量達到監(jiān)控、協(xié)調各工業(yè)儀器設備運行的目的。而控制功能的日益繁雜和控制對象增多使讀寫數(shù)據(jù)量劇增導致通信效率低下無法滿足系統(tǒng)要求。因此研究基于PLC主從模式下高效的消息機制、協(xié)議策略和調度策略具有重要意義和價值是近幾年學術領域及國際大公司研究熱點。本文以實驗室CASSPLC平臺為基礎主要工作包括以下幾個方面1在分析PLC工作方式和主從通信特性的基礎上提出基于PLC的主從交換式通信架構MASTERSLAVERSWITCHEDFRAMEWKCMSF包括通信的四級層次設計描述IEC611313標準擴展消息功能塊屬性的抽象定義消息的狀態(tài)驅動機制邏輯等。2分析CMSF主從通信無效數(shù)據(jù)流產(chǎn)生的因為建立主從協(xié)議性能描述模型提出離散、塊、混合協(xié)議策略并對三種協(xié)議策略分別探討尋找地址或消息集合主從通信問題域最優(yōu)解的算法。完成貪心算法對離散協(xié)議策略地址集合問題域、動態(tài)規(guī)劃對塊協(xié)議策略地址消息集合問題域求最優(yōu)解的完備性證明而將離散協(xié)議策略消息集合問題域歸結為子集和NP難問題提出一個多項式時間內(nèi)的近似最優(yōu)解算法。對混合協(xié)議提出分優(yōu)先級二元任務調度架構解決遺傳算法在求解地址消息合并問題域時實時性差的瓶頸而對無多任務調度內(nèi)核PLC、DCS提出一個多項式時間內(nèi)的FDAG算法。3抽象CMSF主從通信消息流過程建立并行FKJOIN型主從異構消息調度模型提出以消息的ΗI為啟發(fā)因子的HDCA調度算法縮短異構消息集合的調度時間；建立串行FKJOIN型主從同構消息調度模型提出以消息的ΣI為啟發(fā)因子的IDRA調度算法減少了同構消息集合調度的平均響應時間。4通過仿真實驗闡明三種協(xié)議策略的消息集合主從通信問題域解約算法的優(yōu)劣性混合協(xié)議策略具有普適性FDAG適應于輕量級PLCCTGA的架構適用于帶任務調度內(nèi)核的PLC；對比HDCA與FCFS異構消息調度算法在消息數(shù)、從節(jié)點多的并行FKJOIN型下HDCA將明顯優(yōu)于FCFS。將CMSF應用于CASSPLC的通信設計中通過探紗數(shù)據(jù)分散采集控制程序實例從理論上對比CASSPLC與SIEMENSPLC通信性能表明CASSPLC通信具有無效數(shù)據(jù)流少、主從消息的處理并發(fā)度大的優(yōu)點。

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