помещениях
Для установки системы регулирования температуры в складских
помещениях необходимо подготовить оборудование, настроить
программное обеспечение.
В АСУ для регулирования температуры в складских помещениях
входят датчики, шины для организации информационного обмена, панель
для информирования обслуживающего персонала, извещатели, кабельная
система и программное обеспечение.
Внедрение АСУТП уменьшит "человеческий" фактор, что даст
возможность руководству иметь оперативную и полную информацию о
состоянии ТП в любой момент.
Стоит отметить, что при выполнении модернизации уже
сузествующих АСУТП необхоимо заменить все датчики с аналоговым
принципом работы на цифровые. К примеру, датчик для измерения
температуры и включения вспомогательных вентиляторов 2ТРМ0 на
ТЕМП-01 (рисунок 30).
Рисунок 30 – Датчик ТЕМП-01
Датчики для измерения температуры должны быть подключены к
информационному каналу или шине для передачи зарегистрированных
65
параметров на регулятор. Полученные результаты измерения будут
отображаться на сенсорной панели и в последующем передаваться на
рабочие станции, установленные в локальной вычислительной сети.
В состав АСУ для регулирования температуры в складских
помещениях будет входить система звуковой и светловой сигнализации. Ее
принцип работы заключается в следующем: если температура превышает
установленные параметры, то системой будет формироваться звуковой
сигнал.
При установке АСУ для регулирования температуры в складских
помещениях необходимо установить дисплеи на которых будет
демонстрироваться собранные с датчиков измерения температуры
параметры и представлены в идее мнемосхем, графиков, таблиц и
журналов тревог.
3.3.2. Новые направления в обеспечении безопасности АСУ ТП в ООО
«Аврора Руско»
Рассмотрим типичные проблемы, с которыми сталкиваются
операторы АСУ ТП при анализе защищенности промышленных сетей.
– Высокие риски для вирусных заражений.
– Отсутствие блокировки АРМ-ов физического уровня.
– Недостаточное разделение между секторами
производственных сетей.
– Множественные точки входа в АСУТП в программно-сетевом
уровне.
Стоит отметить, что эта проблема вытекает с двух предыдущих и,
как правило, приводит к вирусным заражениям.
– Отсутствие парольной политики.
– Обновление программного обеспечения АСУТП.
66
– Инженерно-техническая защита или охрана.
Защита информации (ЗИ) для АСУ ТП – в первую очередь
полностью правильный подход к разработке системы, под которой
понимают все многообразие систем, управляющих технологическим
процессом[23]:
– распределенные системы управления (сокращенно РСУ);
– программно-технические комплексы;
– АСУТП.
В ООО «Аврора Руско» имеется утвержденная программа
обеспечения безопасности АСУТП (рисунок 31):
Рисунок 31 – Система обеспечения ИБ АСУТП
При этом надо учитывать все требования информационной
безопасности, а также промышленной безопасности (ПБ), которые
применяются к отраслевой специфике, так как те или другие
промышленные протоколы передачи данных допускают в себе различные
варианты атак и методов защиты.[29]
После систематизации и исследования знаний составляются:
– модель угроз АСУ;
– модели нарушителей АСУ.
67
Это позволяет подобрать самые правильные методы защиты
внутреннего периметра.
Причем при применении правильного подхода к разработке и
применению комплекса средств, сильно интегрированных друг с другом,
системы ЗИ не будут заметны пользователю, а их функционирование не
отразится никак на быстродействии системы в целом.
Далее наступает стадия разработки, тестирования, сдачи системы
заказчику.
Все многообразные средства защиты информации должны входить в
любую индустриальную систему как одна из необходимых подсистем –
подсистема ЗИ. При реализации подсистемы могут быть задействованы
шлюзы безопасности (межсетевые экраны и VPN-шлюзы),
интегрированные программно или аппаратно средства криптографической
защиты информации, системы обнаружения атак и другие средства ЗИ.
Применение отдельных компонентов подобных технологий защиты
позволит обеспечить автоматизированные системы необходимым
минимумом информационной безопасности, а при совокупном
использовании нескольких различных способов защиты можно создать
объект с периметром безопасности, который будет достаточно серьезной
преградой для сетевого нарушителя.
Технологии ЗИ позволяют обеспечить не только защиту периметра.
Во всех системах АСУ ТП используется ролевая система доступа к тем или
иным функциям управления объектом, а действия оператора обычно
логируются в соответствующем журнале. При внесении в эту функцию
двух дополнительных элементов – двухфакторной аутентификации и
использования цифровых криптографических подписей – данные могут
являться уже не просто данными, а юридически важным документом.
Тогда при выяснении обстоятельств того или иного случая будет
68
доподлинно известно, кто стал источником дисбалансирующего
управляющего воздействия, которое привело к последующим негативным
последствиям.
Руководствуясь необходимостью, а также востребованностью этого
типа систем на нынешнем рынке, компании «ИнСАТ» и «ТРЭИ»
разработали решение – киберзащищенный программно-технический
комплекс (сокращенно ПТК).
Это решение сочетает в себе самые современные наработки в сфере
автоматизированных систем управления, а также защиты информации.
Основной составляющей ПТК являются так называемые
программируемые логические контроллеры ТРЭИ-5В-05 с повышенным
числом модулей для ввода/вывода, которые поддерживают полный
перечень сигналов для ввода/вывода (рисунок 32). [31]
Рисунок 32 – Контроллер ТРЭИ-5В-05
Эти контроллеры хорошо зарекомендовали себя как средства
автоматики с исключительной возможностью построения защит и
блокировок, а также средств для резервирования с диапазоном
эксплуатации. [37]
Кроме того, контроллер TREI – один из немногих, который имеет
зарубежный сертификат SIL3.
69
В качестве среды разработки программ для контроллеров и верхнего
уровня применяется MasterSCADA – вертикально интегрированная, и
объектно-ориентированная SCADA-система.
В среде MasterSCADA программирование среднего и нижнего
уровней возможно вести с помощью языков стандарта МЭК 6113, а одной
с отличительных ее особенностей считается то, что различные узлы данной
системы (АРМ, контроллеры, серверы) могут обмениваться данными по
общепринятому промышленному стандарту под названием OPC.
Кроме того, среда MasterSCADA – кроссплатформенный продукт,
который поддерживается наиболее популярными операционные системы.
В качестве наложенных методов защиты АСУТП используются
сетевые шлюзы от компании VIPNet Coordinator IG10 (рисунок 33) в
индустриальном исполнении, что организуют виртуальные защищенные
сети (сокращенно VPN) в промышленных системах, а также сегментируют
их разделяя на домены.[39]
Рисунок 33 – Внешний вид VIPNet Coordinator IG10
Разработанное решение универсально, а также может быть
использовано при создании новых и для модернизации уже существующих
систем АСУТП в ООО «Аврора Руско».
70
3.3.3. Настройка управляющей системы для поддержания требуемого
температурного режима в складских помещениях ООО «Аврора
Руско»
Объектом управления рассматриваемой системы управления
является склад продовольственных товаров, которые применяются для
приготовления пищи ООО «Аврора Руско». Регулируемой величиной
является показатель температуры внутри складского ангара θ. Целью
управления является непосредственное поддержание температуры на
заданном уровне.
Управляющее воздействие на объект управления является
напряжение U, которое подается на двигатели, которые приводят осевые
вентиляторы в работу.
Основное возмущающее воздействие системы – изменение
температуры воздуха θ
U
от номинального расчетного
значения .Дополнительными воздействиями могут быть, к примеру,
изменение напряжения питания моста Uп.
Датчик (Д) представлен термометром сопротивления. Входной
сигнал – температура в ангаре, выходной сигнал – уровень сопротивления
термометра.
Сравнивающее устройство – это мостовая измерительная схема
(сокращенно М), образованная сопротивлениями R1 – R7. Для нее
входным сигналом является сопротивление, выходным сигналом –
напряжение разбаланса моста U
М
, которое соответствует в определенном
масштабе ошибке регулирования.
В системе управляемый усилитель (УУ) реализует функцию
устройства усиления езультатного сигнала. В него входит система для
импульсно-фазового управления (сокрещенно СИФУ) и совместного
тиристорного блока, усилителя.
71
На вход к усилителю поступает величина U
м
напряжение разбаланса
моста. Результатный сигнал усилителя – это напряжение U
У
, подаваемого
на электродвигатели для нагнетания воздуха.
Исполнительное устройство представляется исполнительным
механизмом, который состоит с электродвигателя (Дв). Входным сигналом
для электродвигателя является напряжение Uд, результатным сигналом
является угловая частота вращения w.
Под регулирующим органом является осевой вентилятор
(сокращенно ОВ). Входной сигнал для ВР – угловая частота вращения w, а
выходной сигнал является воздухообменом L.
На основании вышеизложенного, схема системы управления
показана на рисунке 34:
Рисунок 34 – Функциональная схема системы управления
Рассмотрим принципы работы системы.
При равенстве температуры θ в установившемся режиме в ангаре с
заданным цровнем температуры θ
3
,мост сбалансирован, а его выходное
напряжение U
M
равно 0.
Стоит отметить, что при отклонении температуры воздуха от
задонного, к примеру, вселедствии изменения наружного уровня
температуры, сопротивление датчика R
д
изменяется, мост
разбалансируется.
Заметим, что напряжение U
M
разбаланса моста, которое является
сигналам возникновения ошибки для системы, усиливается усилителем, а
72
также подается на обмотку управления. Двигатель перемещает через
редуктор заслонку смесительного клапана для канала приточного воздуха,
тем самым изменяя уровень смешивания наружного и рециркуляционного
воздуха при входе в канал. При увеличении температуры заслонка
закрывается, а при повышении – открывается.
В итоге рассмотрения устройства и работы системы сделаем
следующие выводы.
Непосредственно в системе реализован принцип для управление по
отклонению. Система является стабилизирующей.
Рассмотрим перечень технического оборудования, которое
применяется в данной системе.
Прибор, регулирующий программные процессорные воздействия с
автоматизированной настройкой Протар – 115 предназначен для
применения его в современных автоматизированных системах управления,
а также в локальных системах для регулирования в разных отраслях
промышленности.
Эти приборы используются в контурах стабилизации
технологических параметров; каскадного, программного, многосвязного
регулирования с непосредственной реализацией сложных алгоритмов для
обработки информации.
Датчик МЕТРАН-42, используется для преобразования значений
температуры.
Каждый датчик может настраиваться по диапозону измерения в
границах Тmax-Тmin по ГОСТ 22520.
Стоит отметить, что при выпуске с предприятия датчик
настраивается на самый верхний предел измерений.
Стоит отметить, что при модернизации выполнена разработка
интерфейса оператора АРМ (рисунок 35):
73
Рисунок 35 – Интерфейс АСУ
На данном рисунке приведены следующие параметры:
– режим работы АСУ:
упрощенный – поддержание установленной вручную
температуры;
стандартный – поддержание температуры, установленной в
автоматическом режиме;
усиленный – поддержание температуры, установленной в
автоматическом режиме при сильном воздействии внешних
возмыщений.
На графике отображается мониторинг температуры, а именно, ее
изменение в соответствии с работой АСУ.
В результате написания последнего раздела ВКР была выполнена
постановка задачи на модернизацию АСУТП, описаны требования к
программному и аппаратному обесепчению, а также рассмотрена
модернизация и внедрение новых АСУТП в деятельности компании.
74