工控系统概述(精)
工业控制系统安全标准体系及政策法规介绍
国标制定情况
工作重点
信息安全等级保护 网络信任体系建设 信息安全应急处理 信息安全测评 信息安全管理 … 16个领域的标准制定
标准成果
提出227项国标计划 发布102项国家标准 在研125项
我国工业控制系统信息安全标准 全国信息安全标准化技术委员会（TC260）
工控系统信息安全标准体系研究
我国工业控制系统信息安全标准 全国信息安全标准化技术委员会（TC260） 1）在编标准：
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全国信息安全标准化技术委员会（TC260）
2002年4月国标委发文正式成立，由国家标准委直接领导；
国 际：ISO/IEC JTC1/SC27； 秘书处：中国电子技术标准化研究院； 组 成：由30多个部门和单位的49名领导和专家组成； 共有工作组成员单位165家，其中企业120家； 标 准：已发布国标 102项，正在制定中的125项 联系人：罗锋盈 15901234287 luofy@
文中明确指出：“全国信息安全标准化技术委员会抓紧制
定工业控制系统关键设备信息安全规范和技术标准，明确 设备安全技术要求。 ”
政策法规 行业方面
电力行业已陆续发布《电力二次系统安全防护规定》、《电 力二次系统安全防护总体要求》等一系列文件。 交通铁路系统也发布了TB10117－98《铁路电力牵引供电远 动系统技术规范》，TB10064－2002《电力系统综合设计》 和《铁路供电水电调度规则》、《关于强化铁路牵引供电和 电力远动系统若干要求》等文件。
•IEC/TC65（工业过程测量、控制和自动化）下的网络和系统信息安全 工作组WG10与国际自动化协会ISA 99委员会的专家成立联合工作组，共 同制定IEC 62443《工业过程测量、控制和自动化 网络与系统信息安全》 系列标准。 •目 标 是 定 义 一 个 通 用 的 、 最 小 要 求 集 以 达 到 各 级 SALS （ Security Assurances Levels，SAL）的安全保障需求。 •IEC 62443一共分为了四个部分，第一部分是通用标准，第二部分是策 略和规程，第三部分提出系统级的措施，第四部分提出组件级的措施。
工业控制系统安全风险分析
工业控制系统安全风险分析摘要：工业控制系统（ICS）对于支持国家关键基础设施和维护国家安全至关重要。
ICS所有者和运营商采用新技术提高运营效率，将操作技术（OT）连接到企业信息技术（IT）系统和物联网（IoT）设备后，由此产生的网络安全风险引起人们的广泛关注。
鉴于此，本文主要分析工业控制系统安全风险。
关键词：工业控制系统；安全；风险中图分类号：TP309 文献标识码：A1、引言工业控制系统（Industrial Control System，ICS，以下简称工控系统）是由各种自动化控制组件以及对实时数据进行采集和监测的过程控制组件共同构成的信息系统，被广泛应用于石油化工、电力、水利、航空航天等重要行业和关键基础设施，其安全关系着企业的兴衰，更是连接着国计民生。
2、工业控制系统概述ICS是用于监控工业生产过程、收集关键生产数据的一类控制与采集系统。
它允许用户对工业生产进行远程监控，并且为分散的工业生产控制以及监控设施提供远程访问和控制的服务。
传统ICS主要包括控制器、传感器和执行器，随着工业以太网等技术的发展，工控通信协议能够实现基于TCP/IP技术的信息传输，现代ICS已经形成了功能控制与信息传输相融合的三级网络结构。
企业层是ICS中的最高层，其通过工业防火墙与外部互联网相连，可与互联网相互通信，并利用工业以太网与监控网通信，主要通过生产过程执行管理系统（manufacturing execution system，MES）对生产任务、人员调度、外界通讯、数据分析等进行管理。
监测层是整个ICS的核心层级，通过人机交互界面（Human MachineInterface，HMI）便于工程师对生产过程进行过程控制及运行监控。
控制层上，通常多采用分布式控制系统（Distributed Control System，DCS）对底层机械设备等进行控制，完成预期生产功能。
3、工业控制系统安全风险分析3.1、通用平台漏洞风险现代ICS系统应用程序、数据库、人机交互接口都从原来的专有平台转移到了IT通用计算机平台，操作系统主要是基于Windows和类Unix操作系统（较少使用），因此IT通用计算机普遍存在的风险也被带到了ICS中来。
工控系统发展历程简述
工控系统发展历程简述工控系统是指用于监视和控制工业过程的计算机系统，它将传感器、执行器、控制器和网络等设备连接起来，实现对工业生产过程的自动化控制。
工控系统的发展历程可以追溯到20世纪40年代的自动化控制。
20世纪40年代至60年代，随着计算机技术的发展和应用，工业自动化开始兴起。
这一时期主要是以逻辑控制器（PLC）为核心的控制系统，PLC能够根据预设的逻辑程序对生产过程进行控制。
此时的工控系统主要以硬连线为主，控制器和执行器的连接直接通过硬电缆完成。
进入70年代，随着微电子技术的进步，计算机成为工业自动化领域中的关键设备。
工控系统开始使用分散式控制器（DCS）和远程输入输出（RIO）模块，实现了控制器和执行器之间的远程通信和数据交互。
此时的工控系统开始实现了分层架构，可以对多个工艺过程进行集中控制。
80年代至90年代，工控系统得到了进一步的发展。
随着计算机网络的普及和应用，工控系统开始采用以太网作为通信手段，实现了工控网络的建立。
这一时期，工控系统实现了更高级的控制策略，如模糊控制和遗传算法等，提升了控制系统的性能和精度。
进入21世纪，工控系统开始朝着更加智能化、数字化和网络化发展。
工业互联网的概念提出，工控系统开始采用云计算、大数据和物联网等新技术，实现工业设备的远程监控和管理。
此时的工控系统不仅能够实时采集和处理传感器数据，还可以通过云平台进行数据分析和优化控制。
随着工业自动化的发展和应用，工控系统在各个行业的应用越来越广泛。
例如，工控系统在汽车制造业中实现了自动化生产线的建立和运营；在能源领域，工控系统实现了电力、石油和天然气等资源的有效利用和控制；在化工行业，工控系统实现了化工生产的安全和高效。
总的来说，工控系统在过去几十年中经历了从硬连线控制到分散控制再到网络控制的发展过程。
随着计算机技术、网络技术和传感器技术的不断进步，工控系统将会越来越智能化、数字化和网络化，为工业生产带来更高效、安全和可持续的发展。
工控软件简介与介绍
实时性要求
工业生产对实时性要求非常高，工控软件需要确 保在复杂多变的生产环境中保持稳定的实时性能 ，确保生产过程的顺利进行。
定制化需求
不同行业和企业的生产需求差异巨大，工控软件 需要满足各种定制化需求。开发具备高度可配置 性和适应性的工控软件成为行业发展的重要趋势 。
THANKS
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生产核心：工控软件是 工业自动化系统的核心 组成部分，直接关系到 生产过程的稳定性和效 率。
优化调度：通过实时数 据分析和高级算法，工 控软件能够实现资源的 优化配置和生产过程的 精确调度。
质量控制：工控软件还 参与到产品质量控制中 ，通过在线检测和反馈 控制确保产品质量达到 预期标准。
节约成本：通过减少人 工干预、提高设备利用 率等方式，工控软件有 助于企业节约成本、增 加效益。
车辆调度与监控
工控软件可以帮助交通运输企业实现车辆的智能调度和监控。通过集成GPS、北 斗等定位技术，实时追踪车辆位置，合理安排车辆运行计划，提高车辆利用率。 同时，也能对驾驶员的行驶行为进行监控，确保行车安全。
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工控软件发展趋势及挑战
工控软件发展趋势
01
智能化
随着人工智能和机器学习技术的发展，工控软件越来越注重智能化功能
。通过智能算法，软件能够自主学习和优化控制策略，提高生产效率和
产品质量。
02
云计算和物联网集成
云计算和物联网技术的快速发展为工控软件提供了新的机遇。通过将工
控软件与云计算和物联网相结合，可以实现远程监控、数据分析和实时
控制等功能，提高企业运营效率和灵活性。
03
跨平台兼容性
为了适应不同设备和系统的需求，工控软件正朝着跨平台兼容性的方向
工控安全基础
工控安全基础工控安全是指对工业控制系统（Industrial Control System，ICS）进行保护和防御，以确保其稳定、可靠和安全运行的一种安全措施。
随着工控系统在各个行业的广泛应用，其安全问题也越来越受到关注。
本文将介绍工控安全的基础知识和相关参考内容。
一、工控安全的基础知识1. 工控系统概述：工控系统是指用于对工业生产过程进行自动化控制的系统，包括监控系统、控制系统和执行系统。
常见的工控系统包括SCADA系统（Supervisory Control and Data Acquisition）、DCS系统（Distributed Control System）和PLC 系统（Programmable Logic Controller）等。
2. 工控系统的特点：工控系统具有实时性、高可靠性和复杂性等特点。
其实时性要求系统能够及时响应和处理各种操作指令；高可靠性要求系统能够长时间稳定运行，不受外界环境和攻击的干扰；复杂性要求系统能够实现多种功能和任务。
3. 工控系统的安全威胁：工控系统面临的安全威胁包括物理攻击、网络攻击和恶意软件等。
物理攻击包括对设备和设施的破坏、拆解和窃取等；网络攻击包括对网络设备和通信链路的攻击和入侵；恶意软件包括病毒、蠕虫和木马等恶意程序。
4. 工控系统的安全保护措施：工控系统的安全保护措施包括物理保护、网络保护和软件保护等。
物理保护包括加密锁、防护壳和视频监控等；网络保护包括防火墙、入侵检测系统和虚拟专用网络等；软件保护包括操作系统更新、应用程序加固和访问控制等。
二、相关参考内容1. 《工控系统安全技术指南》（GB/T 28991-2012）：这是国家标准，对工控系统的安全技术进行了详细的规范和指导，包括系统结构、安全评估和安全防护等内容。
2. 《工业控制系统安全标准》（ISA-62443）：这是国际标准，提供了一套综合的工控系统安全框架，包括安全管理、安全风险评估和安全控制措施等方面的内容。
工控系统安全
工控系统安全工控系统是指用于自动化工厂、电力系统、水处理系统等的电子设备和软件系统。
由于工控系统的重要性及其潜在危险性，其安全性备受关注。
本文将介绍工控系统的安全问题，并提供一些可以改进安全性的建议。
1. 工控系统安全概述工控系统是现代制造领域的核心部分，且正在扮演越来越重要的角色。
它们被设计用于可靠地自动化生产和处理任务。
然而，由于它们处理的任务有时非常复杂且关键，因此它们也变成了攻击者的目标。
攻击工控系统的后果可能极其严重，包括生命安全、破坏生产线和导致能源浪费等问题。
2. 有关工控系统安全的最大问题工控系统存在许多安全风险，其中最明显的是网络攻击和物理攻击。
2.1 网络攻击很多工厂在联网的时候，其网络可能由于不当的管理而变得不安全。
这种连接可通过服务拒绝攻击、恶意软件、恶意源代码、钓鱼和密码破解等方式从外部受到攻击。
2.2 物理攻击物理攻击可能包括破坏工控设备或在其中插入恶意装置，从而导致以前在工控系统中没有记录的未知操作。
物理攻击可以通过关闭电源、拆卸装置、在设备上安装未经授权的设备等方式实施。
3. 提高工控系统安全的建议虽然工控系统面临许多威胁，但是一些建议可以帮助提高其安全性。
3.1 物理准入控制工厂应建立适当的控制措施，以确保不经授权的人员无法去接触工控系统防止未经授权的物理攻击。
身份验证、视频监控、智能门禁等技术可用于实现物理准入控制。
3.2 网络安全措施需要实现工控系统的网络安全措施包括安全升级、负载均衡、访问控制和防范服务拒绝攻击。
更多的网络安全知识和防御战略同样也是非常重要的。
3.3 安全培训工厂工作人员应理解工控系统安全的重要性以及如何使用其控制器和内部组件。
员工需要定期进行相应的培训，以便将编写或感知后门入侵、拦截攻击的方式进行优化。
3.4 安全文化工厂需要推动安全文化，包括领导力和培训，以加强工控系统安全的意识。
还应进行文化建设，让所有人都明白好的安全文化是公司生存成功的重要因素。
工控系统信息安全技术
工控系统信息安全技术1.引言1.1 目的1.2 范围1.3 定义1.4 参考文献2.工控系统概述2.1 工控系统的特点2.2 工控系统的组成2.3 工控系统的功能3.工控系统信息安全需求3.1 机密性需求3.2 完整性需求3.3 可用性需求3.4 可审计性需求4.工控系统信息安全威胁4.1 外部威胁4.2 内部威胁4.3 物理威胁4.4 网络威胁5.工控系统信息安全防护措施 5.1 访问控制措施5.2 加密技术5.3 安全审计5.4 漏洞管理与补丁5.5 安全培训与意识6.工控系统信息安全策略制定 6.1 信息安全风险评估6.2 安全策略制定6.3 安全策略实施7.工控系统信息安全管理7.1 安全组织与责任7.2 安全控制措施7.3 事件响应与处置7.4 安全监测与审计8.工控系统信息安全评估与测试8.1 安全评估方法8.2 安全测试方法8.3 安全评估与测试计划9.工控系统信息安全的未来趋势9.1 新技术应用9.2 新威胁应对9.3 信息安全发展方向附件：工控系统信息安全检查表格、系统架构图法律名词及注释：1.信息安全法：指中华人民共和国《网络安全法》；2.计算机：指具有自我复制能力、对计算机系统产生破坏性影响的程序；3.黑客：指未经授权，通过攻击计算机系统获取信息、进行非法活动的行为人；4.安全保密：指工控系统相关数据和信息在传输、存储、处理等过程中不被非法获取、使用或泄露的状态；5.审计记录：指对工控系统的各种安全事件进行记录和审计分析的过程和结果。
工业控制系统安全
三、工程地质测绘比例尺的选择
工程地质测绘的比例尺大小主要取决于设计要求。建筑物设计的初期阶段属选址性质的， 一般往往有若干个比较场地，测绘范围较大，而对工程地质条件研究的详细程度并不高， 所以采用的比例尺较小。但是，随着设计工作的进展，建筑场地的选定，建筑物位置和 尺寸愈来愈具体明确，范围愈益缩小，而对工程地质条件研究的详细程度愈益提高，所 以采用的测绘比例尺就需逐渐加大。当进入到设计后期阶段时，为了解决与施工、使用 有关的专门地质问题，所选用的测绘比例尺可以很大。在同一设计阶段内，比例尺的选 择则取决于场地工程地质条件的复杂程度以及建筑物的类型、规模及其重要性。工程地 质条件复杂、建筑物规模巨大而又重要者，就需采用较大的测绘比例尺。总之，各设计 阶段所采用的测绘比例尺都限定于一定的范围之内。 1．比例尺选定原则： （1）应和使用部门的要求提供图件的比例尺一致或相当； （2）与勘测设计阶段有关； （3）在同一设计阶段内，比例尺的选择取决于工程地质条件的复杂程度、建筑物类型、 规模及重要性。在满足工程要求的前提下，尽量节省测绘工作量。 2．根据国际惯例和我国各勘察部门的经验，工程地质测绘比例尺一般规定为： (1)可行性研究勘察阶段1∶50 000～1∶5 000,属小、中比例尺测绘； (2)初步勘察阶段1∶10 000～1∶2 000,属中、大比例尺测绘； (3)详细勘察阶段1∶2 000～1∶200或更大，属大比例尺测绘。
工业控制系统安全概述
工控系统面临安全威胁
目前，工业控制系统已广泛应用于电力、水 利、污水处理、石油天然气、航空航天、交通运输、 钢铁化工、市政、医药卫生、装备制造等基础行业， 其中，超过80%的涉及国计民生的关键基础设施依 靠工业控制系统来实现自动化作业。
工业控制系统已经成为国家关键基础设施的 重要组成部分，事关工业生产运行安全、国家经济 安全和人民生命财产安全。
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台达 和利时（国内最大） 安控 兰州全志 南京嘉华（民营） 南京亚锐（台资） 浙大中控
市场份 额 38.58% 15.46% 13.44% 9.13% 8.39% 3.98% 3.69% 2.43% 1.36% 3.46% 100.00 %
工业控制系统发展现状及展望
工业自动化系统集成市场 工业自动化系统集成市场
工业控制系统设计概述
现场总线选择
基金会现场总线 FF分低速H1和高速H2两种通信速率，前者传输速率为31.25Kbit/秒， 通信距离可达1900m，可支持总线供电和本质安全防爆环境。后者传输速率为1Mbit/ 秒和2.5Mbit/秒，通信距离为750m和500m，支持双绞线、光缆和无线发射. CAN总线 信号传输采用短帧结构，传 输时间短，有较强的抗干扰能力。通讯距离最 远可达 10KM/5Kbps/s，通讯速率最高可达40M /1Mbp/s，网络节点数实际可达110个 . Lonworks 总线 支持双绞线、同轴电缆、光缆和红外线等多种通信介质，通讯速率从 300bit/s至1.5M/s不等，直接通信距离可达2700m（78Kbit/s），被广泛应用在楼宇自 动化、家庭自动化、保安系统、办公设备、交通运输、工业过程控制等行业 DeviceNet总线低成本，简单。 PROFIBUS总线 由PROFIBUS--DP、PROFIBUS－FMS、PROFIBUS－PA系列组成。 DP用于分散外设间高速数据传输，适用于加工自动化领域。FMS适用于纺织、楼宇自 动化、可编程控制器、低压开关等。PA用于过程自动化的总线类型。PROFIBUS支持 主-从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式。PROFIBUS的传输速率 为9.6Kbit/s至12Mbit/s，最大传输距离在9.6Kbit/s下为1200m，在12Mbit/s小为200m， 可采用中继器延长至10km，传输介质为双绞线或者光缆，最多可挂接127个站点。
70年代汽车生产线 90年代汽车生产线 现代汽车生产线
工业控制系统发展现状及展望
DCS市场 PLC市场
2010年我国工控机市场规模为170～207亿 元人民币，其中：工业PC机及OEM产品 35～40亿元；嵌入式计算机及控制器 25～ 30亿元；PLC装置 25～30亿元；DCS系统 30～35亿元；现场总线控制系统 1～2亿元； 数控系统（CNC） 24～30亿元；进口成套 设备配套控制设备 30～40亿元。
销售额 2,324 871 689 550 505.2 240 222 86 82 389 6,024.20
Emerson（艾默生） Siemens（西门子） MITSUBISHI（三菱） Rockwell（罗克维尔） OMRON（欧姆龙） B&R（贝加莱） Schneider（施耐德） YOKOGAWA（横河） GE（通用） Panasonic（松下） AB（艾伦-布拉德利）
工业控制系统设计及发展现状
工业控制系统概述
工业控制系统设计概述
业控制系统现状及展望
工业控制系统概述
工业控制系统由来
计算机的发展+传感器技术+光机电技术发展 减轻劳动程度，减低生产成本，提高生产效率
工业控制系统定义
工业控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计 为何诞生了工控系统？ 算机和其他信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、 调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确 保安全等目的的综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件 和系统三大部分。
工业控制系统发展现状及展望
工业控制系统发展趋势
一、 以工业PC为基础的低成本工业控制自动化将成为 主流 二、 PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发 展 三、 面向测控管一体化设计的DCS系统 四、 控制系统正在向现场总线（FCS）方向发展 五、仪器仪表技术在向数字化、智能化、网络化、微型 化方向发展 六、 数控技术向智能化、开放性、网络化、信息化发展 七、 工业控制网络将向有线和无线相结合方向发展 八、 工业控制软件正向先进控制方向发展
工业控制系统设计概述
PLC选择及使用
选型注意事项
一、输入输出（I/O）点数的估算 常根据统计的输入输出点数，再增加10%～ 20%的可扩展 余量 二、存储器容量的估算 按数字量I/O点数的10～15倍，加上模拟I/O点数的100 倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量 三、控制功能的选择 包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断 功能和处理速度等特性的选择 (四)编程功能 五种标准化编程语言：顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、 功能模块图（FBD）三种图形化语言和语句表（IL）、结构文本（ST）两种文本 语言 (五)诊断功能 包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件 的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。 (六)处理速度 PLC采用扫描方式工作。从实时性要求来看，处理速度应越快越 好 (七)输出方式及电源选择 按照设计需求提供继电器输出或晶体管输出并注意出 书功率和供电要求件
组态软件，又称组态监控 软件系统软件。译自英文 SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition（数据采集 与监视控制）。它是指一 些数据采集与过程控制的 专用软件。它们处在自动 控制系统监控层一级的软 件平台和开发环境，使用 灵活的组态方式，为用户 提供快速构建工业自动控 制系统监控功能的、通用 层次的软件工具。 1. 如何与现场设备之间进行数据采集和数 国内外组态软件一览 据交换。
工业PC市场
工业控制系统发展现状及展望
目前，世界上有200多家PLC厂商，400多品 种的PLC产品，PLC产品可按地域分成三大流派： 一个流派是美国产品，一个流派是欧洲产品， 一个流派是日本产品。 国 外： 国 内：
厂商 西门子 欧姆龙 施耐德 罗克韦尔 三菱 GE 台达 光洋 松下 其他 合计
工业控制系统概述
工业控制系统结构
管理自动化
过程自动化
PC机 PC机
基础自动化
PLC DCS
工业控制系统概述
工业控制系统产品结构
工业控制系统设计概述
工业控制系统设计流程
1
• 分析整体功能及需求
分析整体功能及流程，确定参 数及控制点，完成设计规划
2
• 器件选型采购 •编程设计
• 现场调试 • 投产
2.
3. 4. 5. 6. 7. 8.
将采集到的数据与上位机图形界面的相 关部分连接。
实时数据的在线监测。 数据报警界限和系统报警。 实时数据的存储、历史数据的查询。 各类报表的生成和打印输出。 应用系统运行稳定可靠。 拥有良好的与第三方程序的接口，方便数 据共享。
工业控制系统发展现状及展望
工业控制系统发展缩影
按照需求分析及参数确定器件 型号及整体报价然后采购
对控制系统进行上位机界面编 程或控制程序编程，绘制电气 设计图纸等技术文档 验证设计，修改设计中的问题
3
4
5
验证无误后系统将投入生产
工业控制系统设计概述
FCS与DCS系统选择
FCS DCS 结构 一对多：一对传输线接多台仪表，双向传 一对一：一对传输线接一台仪表，单 输多个信号。 向传输一个信号。 可靠性好：数字信号传输抗干扰能力强， 可靠性差：模拟信号传输不仅精度低， 精度高。 而且容易受干扰。 可靠性 操作员在控制室既可以了解现场设备过现 操作员在控制室既不了解模拟仪表的 失控状态 场仪表的工作情况，也能对设备进行参数 工作情况，也不能对其进行参数调整， 调整，还可以预测或寻找故障，使设备始 更不能预测故障，导致操作员对仪表 终处于操作员的过程监控与可控状态之中。 处于“失控”状态。 控制 控制功能分散在各个智能仪器中。 所有的控制功能集中在控制站中。 用户可以自由选择不同制造商提供的性能 尽管模拟仪表统一了信号标准 互换性 价格比最优的现场设备和仪表，并将不同 （4~20mA DC），可是大部分技术参 品牌的仪表互连，实现“即插即用”。 数仍由制造厂自定，致使不同品牌的 仪表互换性差。 仪表 智能仪表除了具有模拟仪表的检测、变换、 模拟仪表只具有检测、变换、补偿等 补偿等功能外，还具有数字通信能力，并 功能。 且具有控制和运算能力。