SCADA系统异常行为检测技术.ppt
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5节SCADA系统控制逻辑课件
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阿拉山口站为例
• 开关量阀的控制逻辑： • 阀处于远控/手动状态，无故障，无报警，无停阀命令。 • 在站控（中心）状态，阀门全开未置位，站控开阀命令
置位，2秒后自动复位。阀门开DO正常输出，阀门在开状 态。
• XV1101,02,03,04,05, XV1111,XV1421,25
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• （1）机泵启动前应满足的条件，如压力是否满足，进口阀和出口阀是否 已经处于预先考虑好的位置，机泵本身涉及的机械密封、振动条件、温度 等条件是否满足。这个可考虑作为启泵前的一个必要条件加入保护逻辑中。
• （2）启泵/停泵信号是脉冲信号还是长信号，一般都是脉冲信号，因为通 常SCADA输出先到继电器的干触点，触发继电器闭合输出信号到电气柜 来动作机泵。
调节器，它们的输出通过一只选择器后，送往执行器。这两只调节器， 一只在正常情况下工作，另一只在非正常情况下工作。 • 在生产处于正常情况时，系统由用于正常工作下工作的调节器进行控 制；一旦生产出现不正常情况，用于非正常情况下工作的调节器将自 动取代正常情况下工作的调节器，对生产过程进行安全性控制，直到 生产自行恢复到正常情况，正常情况下工作的调节器又将取代非正常 情况下工作的调节器，恢复对生产过程的正常控制。 • 长输管道 通常的选型控制采用的是低选（超驰）控制。
• 在长输管道的单回路控制中，常常用来控制进出站压力、 流量和下载流量，在自动调节中一般只用到比例和积分控 制。
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4.复杂回路控制
4.1串级控制
给定值
主调节
－
器
串级控制回路方块图
控制信号
调节器
执行器
－
干扰
干扰
副对象 副变量 主对象
SCADA培训教材授课PPT教案
（2） 污油罐及污油泵 TK2 此块安装地点不固定，用于接收污油，而
污油泵则可以将污油罐内的油品注入到交 接流量计组处等。
5、 出站区
出站区包括出站调节阀、出站阀、发球系统等；主 要完成调节出站流量、压力，发清管器等作用。
出站调节阀 发球系统
其他功能
（1）调节阀组 此块常安装在主线泵组后，且在出站阀前，
（续）站控系统功能
7．进行故障检测，通过自诊断程序将把结果报告 控制中心。 8．可燃气体浓度检测与消防设施状态检测。
趋势显示一种提供浏览数据的方法，包括 实时趋势和历史趋势。
趋势作用—为工控分析提供依据；系统的监 视参数前后的变化。
4、人员培训
一般SCADA软件都提供一种仿真环境的软件 ，即在本机上建立一个仿真控制器，与现 场设备隔离，操作人员可以在此机器上模 拟操作，而不影响现场设备的运行。
5、事件、报警功能
区域化管理能发挥现有设备资源的整体优势， 有利于生产、调度和安防实现自动化、网络化 、信息化，从而提高成品油输送的管理水平。
第三章 SCADA系统功能
一、调控中心主计算机功能
采集各站数据和状态信息，并进行动态显示
实现远程控制输油站设备
历史数据的存储及趋势显示
人员培训
事件、报警功能
报表生成和打印
运行有关的应用软件
通信线路
操作员站
操作员站
站场服务器
站场服务器
其他网络 显示、打印
生产经营管 理级
工程师 维护
打印
泄漏检测、 批次跟踪
中心监控级
阀室 RTU
阀室 RTU
站控级
控制器
现场仪表、设备 站场1
控制器
现场仪表、设备 站场N
1、SCADA系统简介课件
电力SCADA 系统简介（20120222）一、 SCADA 系统简介电力监控系统又称--SCADA 系统，主要用于实现对地铁各变电所内主要电气设备进行的遥控、遥信、遥测、遥调和遥视等。
它对提高地铁供电系统运行的可靠性、安全性、经济性、减轻调度员的负担、实现电力调度自动化与现代化、提高调度的效率和水平等方面起到了不可替代的作用。
是将远程的供电设备如：断路器、隔离开关、变压器等进行远程状态的自动化监控。
二、 电力监控系统基本组成电力监控以电力调度中心为主，电站为辅，通过控制中心的电调工作站可以对全线电力系统设备进行监控。
电力监控系统是一个分层分布式自动化系统，由上自下分别是：调度中心局域网系统、通信通道、变电站管理层、现场通信网络、间隔层装置。
三、 电力监控系统的功能1、控制中心功能1) 遥控功能2) 信息处理、显示3) 供电系统运行情况的数据归档和统计报表功能4) 用户画面5) 信息打印功能6) 趋势显示7) 人机画面调阅显示8) 信息查询9) 口令功能10) 系统容错能力、自诊断、自恢复功能11) 电力系统控制模式与级别12) 监控系统控制权限 显示大屏幕维护工作站 B 服务器 A 服务器 培训工作站电力调度工作站 CSE 通讯处理机 A2网段牵引变压器配电变压器10KV 系统13)数据采集功能14)控制功能15)电度统计功能16)数据处理功能17)在线帮助功能18)事故追忆功能19)故障录波功能20)SOE（事件顺序记录）功能21)培训功能22)系统时钟同步功能23)调度运行工作管理2、部分功能简述1)控制功能单点遥控改变某一对象运行状态的控制，包括开关合/分、自动装置投入/撤除、保护定值切换等操作。
程序遥控为了简化操作步骤，将某些固定的倒闸作业流程序列定义在一个序列控制中，以简化操作步骤。
程序遥控包括所内程序遥控和所间程序遥控两种。
程序遥控的执行可以具有手动一次启动、手动逐条启动，条件自动（经人工确认）执行等方式。
SCADA系统培训课件-PLC完成详解
更换备板
升级模块固件
指示灯
颜色 红闪显示 BOOT模Fra bibliotek无效描述
措施
检查电源；检查电缆连接 检查模块是否插紧；如果 不行就更换模。
ROM 升级正在进行 UPDT
SNGL KPR！
在MAC ID 01上升级固件 ，并重新组网
OK 正常状态
INIT 模块正在初始化
OK
BW﹥ 模块负荷太重连接超时，网络带宽有待扩 如果这种情况经常发生，
RACK 不能识别备板存储器， 或槽号地址不正确
STOP
WAIT 等待冗余模块上电完毕
措施 检查电源；检查电缆连接； 检查模块是否插紧；如果不行就更换模。 将备板断电，拔出模块，将模块节点地址 设置为01到98之间的唯一的数值，再安装 回去上电
替换备板或模块
替换模块
替换模块 等待10秒，如果状态不消除，则把备板断 电取出模块，将模块地址更改，不要重复 ，再将模块安装回去，重新上电。
1、强制置数被使能。 2、强制的数值存在或不存在
某些变量已被强制，但没有使能强制置 数功能
采取措施
指示灯 颜色
描述
RS232
无 没有使用RS232通讯
常绿 数据正在收发
采取措施
指示灯 BAT
颜色 无
常绿
描述
电池正常
表示断电期间，控制器正在保存工程到 其内部存储器中
常红 表示电量低，或没有安装电池。
红色
SO_1 SO_2 SO_3 SN_1 SN_2 SN_3 ？Cpt ！Cpt
正常状态 模块正在初始化 模块负荷太重连接超时，网络带宽有待扩展 备用模块与主模块相匹配，处于冗余状态 备用模块与主模块不匹配 不能识别备板存储器，或槽号地址不正确 如果模块类型匹配，则表示该模块未被定义 模块已被定义，但模块类型不匹配
升级模块固件
指示灯
颜色 红闪显示 BOOT模Fra bibliotek无效描述
措施
检查电源；检查电缆连接 检查模块是否插紧；如果 不行就更换模。
ROM 升级正在进行 UPDT
SNGL KPR！
在MAC ID 01上升级固件 ，并重新组网
OK 正常状态
INIT 模块正在初始化
OK
BW﹥ 模块负荷太重连接超时，网络带宽有待扩 如果这种情况经常发生，
RACK 不能识别备板存储器， 或槽号地址不正确
STOP
WAIT 等待冗余模块上电完毕
措施 检查电源；检查电缆连接； 检查模块是否插紧；如果不行就更换模。 将备板断电，拔出模块，将模块节点地址 设置为01到98之间的唯一的数值，再安装 回去上电
替换备板或模块
替换模块
替换模块 等待10秒，如果状态不消除，则把备板断 电取出模块，将模块地址更改，不要重复 ，再将模块安装回去，重新上电。
1、强制置数被使能。 2、强制的数值存在或不存在
某些变量已被强制，但没有使能强制置 数功能
采取措施
指示灯 颜色
描述
RS232
无 没有使用RS232通讯
常绿 数据正在收发
采取措施
指示灯 BAT
颜色 无
常绿
描述
电池正常
表示断电期间，控制器正在保存工程到 其内部存储器中
常红 表示电量低，或没有安装电池。
红色
SO_1 SO_2 SO_3 SN_1 SN_2 SN_3 ？Cpt ！Cpt
正常状态 模块正在初始化 模块负荷太重连接超时，网络带宽有待扩展 备用模块与主模块相匹配，处于冗余状态 备用模块与主模块不匹配 不能识别备板存储器，或槽号地址不正确 如果模块类型匹配，则表示该模块未被定义 模块已被定义，但模块类型不匹配
SCADA监控系统技术培训课件
2. 组态软件在中国发展 二
常用组态软件介绍
组 态 软 件 产 品 大 约 在80 年 代 中 期 在 国 外 出 现 ，在80 年 代 末90 年 代 初 开始登录中国市场，但由于早 期 进 口 的 组 态 软 件 价 格 都偏 高，并且人们 对它的认识度不够，组态软件没有得到充分的应用 。
组 态 软 件 市 场 在 中 国 开 始 有 较 快 的 增 长 大 约 始 于1995 年 底 至1996 年。随 着 中 国 改 革 开 放 的 深 入， 人 们 对 软 件 的 观 念 有 了 重 大 改 观 ， 业内人士已认识到组态软件的重要性并接受它而不再热衷于在项 目 中 大量的 编 程 开 发 ，并 在 价 格 方 面 也作 出 了 调 整 ，给 组 态 软 件 在 中国的市场带来了新的生机。
智能模块等。
1. 组态术语简介
二
常用组态软件介绍
组态英文是“Configuration” ，简单的讲，组态就是用应用 软件中提供的工具、方法、完成工程中某一具体任务的过程。
在组态概念出现之前，要实现某一任务，要通过编写大量的 程序（如使用VB/VC,FORTRAN等）来实现。编写程序不但 工作量大、周期长，而且容易犯错误，不能保证工期 。组态 软件的出现 大大缩短了周期，提高了工作效率和过程监控的 安全性。
美国GE公司Proficy Cimplicity 和 iFix等（其它组件：Bath/ Historian /Information Portal等）。
有关InTouch、 Cimplicity和 iFix的详细培训见其各自的培训 手册。
4. 组态软件特点
二
常用组态软件介绍
SCADA HMI组态软件采用面向对象的分布式C/S体系结构，并使用了当 前最先进的软件技术，包括微软的VBA、OPC、ODBC、ADO、ActiveX控 件、COM/DCOM等，其具有强大的组态功能和网络功能，另外其开放的体 系结构方便集成其它第三方组件。下面是其具体的技术应用特点：
电力SCADA系统安全防护.ppt
电力SCADA系统
电力SCADA系统
电网调度自动化 系统
变电站自动化系 统
配电自动化系统
用电自动化系统
ห้องสมุดไป่ตู้
电力调度自动化系统由调度主站（调度中心）、 厂站端、通信三大部分组成。
变电站一体化监控系统俗称变电站综合自动化系统， 其采用分布式系统结构、组网方式、分层控制。
配电管理系统（DMS）是一种对变电、配电到用电 过程进行监视、控制、管理的综合自动化系统。
谢谢
用电自动化主要为电力用户用电信息采集系统，该 系统由主站系统、智能电表及其通信网络等部分组 成。
电力SCADA系统存在的安全问题
电力SCADA系统安全防护总体框架结构示意图
SCADA系统安全发展趋势
（1）系统逐渐IT化，网关隔离是第一道防护 （2）传统边界网关防护设备满足不了工业控制环境 （3）自动化与信息安全公司优势整合带动产业发展
电力SCADA系统
电网调度自动化 系统
变电站自动化系 统
配电自动化系统
用电自动化系统
ห้องสมุดไป่ตู้
电力调度自动化系统由调度主站（调度中心）、 厂站端、通信三大部分组成。
变电站一体化监控系统俗称变电站综合自动化系统， 其采用分布式系统结构、组网方式、分层控制。
配电管理系统（DMS）是一种对变电、配电到用电 过程进行监视、控制、管理的综合自动化系统。
谢谢
用电自动化主要为电力用户用电信息采集系统，该 系统由主站系统、智能电表及其通信网络等部分组 成。
电力SCADA系统存在的安全问题
电力SCADA系统安全防护总体框架结构示意图
SCADA系统安全发展趋势
（1）系统逐渐IT化，网关隔离是第一道防护 （2）传统边界网关防护设备满足不了工业控制环境 （3）自动化与信息安全公司优势整合带动产业发展
《SCADA知识讲座》PPT课件
备基本信息，地理信息，用户信息等，以及其 他运行数据。 利用数据库引擎进行查询和统计 双机热备：双机共用磁盘阵列，分别运行数据 库管理系统。
h
8
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
二、 SCADA/EMS的软硬件配置
2、SCADA工作站
双机热备：独立运行。 运行SCADA软件及AGC/EDC软件 通过终端服务器接收厂站RTU信息 承担前置系统信息处理（如规约解析）和信息
流优化功能 完成基本SCADA功能和AGC/EDC的控制和显
示功能 实现双机、双通道的自动/手动切换
h
9
二、SCADA/EMS的软硬件配置
3、PAS工作站
运行电力系统高级应用软件。 包括：潮流、短路、稳定等计算任务 计算结果存入历史数据库（商用数据库）
4、调度员工作站
承担对电网监控和操作功能。 实时显示各种图形和数据 人机交互，实现“不下位”功能调用 对电网进行操作控制的权限
1.1 子系统划分 4、AGC/EDC子系统
自动发电控制和在线经济调度（AGC/EDC）。 5、调度员仿真培训系统
包括：电网仿真、SCADA/EMS系统仿真和教员 控制机。
6、调度员管理信息子系统（DMIS） 属于办公自动化的一种业务管理系统，通常不归 入SCADA/EMS系统，但与调度自动化系统关系 非常密切。
3.4 报表管理子系统
报表是运行信息最直观的显示形式，报表管理系统
也是SCADA/EMS必不可少的核心模块。
1、特点
面向电力系统需求
自动数据关联
打印功能
2、组成部分
报表编辑器
报表调用和预览
报表数据的修改
报表打印模块
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20
SCADA/EMS的支撑系统
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
二、 SCADA/EMS的软硬件配置
2、SCADA工作站
双机热备：独立运行。 运行SCADA软件及AGC/EDC软件 通过终端服务器接收厂站RTU信息 承担前置系统信息处理（如规约解析）和信息
流优化功能 完成基本SCADA功能和AGC/EDC的控制和显
示功能 实现双机、双通道的自动/手动切换
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二、SCADA/EMS的软硬件配置
3、PAS工作站
运行电力系统高级应用软件。 包括：潮流、短路、稳定等计算任务 计算结果存入历史数据库（商用数据库）
4、调度员工作站
承担对电网监控和操作功能。 实时显示各种图形和数据 人机交互，实现“不下位”功能调用 对电网进行操作控制的权限
1.1 子系统划分 4、AGC/EDC子系统
自动发电控制和在线经济调度（AGC/EDC）。 5、调度员仿真培训系统
包括：电网仿真、SCADA/EMS系统仿真和教员 控制机。
6、调度员管理信息子系统（DMIS） 属于办公自动化的一种业务管理系统，通常不归 入SCADA/EMS系统，但与调度自动化系统关系 非常密切。
3.4 报表管理子系统
报表是运行信息最直观的显示形式，报表管理系统
也是SCADA/EMS必不可少的核心模块。
1、特点
面向电力系统需求
自动数据关联
打印功能
2、组成部分
报表编辑器
报表调用和预览
报表数据的修改
报表打印模块
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SCADA/EMS的支撑系统
SCADA系统 ppt课件
06 下达调度和操作命令
对远程分中心或现场设备进行凡是能输出标准信号的传感器即称为变送器 标准信号：国际电工委员会(IEC)将电流信号 4mA~20mA(DC)和电压信号 1V~5V(DC)确定为过程控制系统中模拟信号的统一标准
变送器
抗干扰能力差
网络等）
系统架构
系统架构
• 运用各种硬件模块和控制软件进 行灵活的组态，根据用户具体工 况和要求构建监控系统。
• 基本组成结构是采用以工业以太 网做为控制网络，可编程控制器 PLC做为核心的现地控制单元， 配以相对独立的的测量元件。
主要功能
01 数据采集和处理功能 自动采集运行过程中各设各的实时数据 ，根据采集的数据，建立实时、历史数 据库
SCADA系统应用场景
电力、市政、冶金、石油、化工、燃气、铁路及楼宇智 能化等诸多领域
极大地提高了生产和运行管理的安全性能和可靠程度； 避免生产人员面临恶劣工作环境，保证了工作过程中第一 位的人员的安全性； 可大大地减少不必要的人工浪费； 可提高预测突发事件的能力，在紧急情况下的快速反应和 处理能力可极大地减少生命和财产的损失
作用2 主机向目标从机发寻址帧时其地址部分为从机地址，这样主机 才可以检索到目标从机
Modbus通信协议数据帧
主站： 04 03 03 26 00 20 A5 C8
从站： 04 03 40 00 B1 1E 62 00 00 00 00 02 EE 66 DC 03 A1 88 8B 40 82 E1 28 41 AD 88 8B 450 64 00 00 00 00 00 00 00 00 02 EE 66 DC 03 A1 50 64 74 52 44 E2 E2 4A 45 E3 E1 28 41 AD 0 82 E1 28 41 AD 88 8B 40 82 CC 9D
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SCADA系统入侵检测技术
1
基于主机的异常入侵检测：基于统计学模型，根据异常差别触发相 应的报警。
2
基于主机的误用入侵检测：通过设定的规则检测安全攻击。
23
基于网络的异常入侵检测：根据工控协议规范，建立起工控协议可接 受的行为模型，从而检测不符合该行为模型的潜在攻击。
24
基于网络的误用入侵检测：通过分析实际环境采集的真实数据和模拟 产生的仿真数据，建立攻击行为的特征库。
入侵检测与异常行为检测
入侵检测(Intrusion Detection System, IDS)即对系统的 运行状态进行监视，发现各种攻击企图、攻击行为或者攻击 结果，以保证系统资源的机密性、完整性和可用性。
入侵检测系统Leabharlann 构入侵检测技术分类根据入侵检测分析方法来划分
1
误用检测系统：根据已知入侵攻击的信息（知 识、模式等）来检测系统中的入侵和攻击。
22
基于网络（Network-Based）的入侵检测系统。使用原始网络数据包 作为数据源，利用一个运行在混杂模式下的网络适配器来实时监视并
分析通过网络的所有通信业务。
在SCADA系统中，网络通信主要包括现场网络内部通信数据，控制网络内部通信 数据以及现场网络和控制网络之间的通信数据。主要在控制网络和通信网络的边界 部署感应器，采集控制网络和现场网络之间的通信数据包。
SCADA系统入侵检测应用
应用
基于主机的IDS（Snort、安全卫士）
基于嵌入式设备的IDS（Autoscopy Jr、Doppelganger）
多源融合的IDS
不足
准确性差，误判依旧较高
没有成熟的商用产品
基于荷载的异常入侵检测框架
谢谢
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异常检测系统：利用被监控系统正常行为模型 作为检测系统中入侵行为和异常活动的依据。
不同系统的正常行为模型差别很大，传统IT系统的正常行为模型不能直接应用于 SCADA入侵检测系统中。
SCADA入侵检测技术分类
根据感应器采集数据的数据源来划分
1
基于主机（Host-Based）的入侵检测系统。可监测系统、事件和操 作系统下的安全记录以及系统记录。