南大傲拓自主PLC器件針對水電系統建立專用軟硬件防御體系

1、項目概述

目前南大傲拓科技自主研發的中大型PLC產品成功打破了法國施耐德和美國GE兩家公司數十年在水電站行業的市場壟斷。自主研發的可編程控制器（PLC）在核心CPU芯片及嵌入式實時操作系統方面已經取得突破性進展，現已在龍芯等國產芯片、開源嵌入式Linux操作系統上開發可編程控制器嵌入式軟件，實現PLC軟硬件核心技術的自主、可控突破。此外南大傲拓科技針對水電計算機監控系統信息安全需求，結合行業的特點，從安全性、實用性等方面進行可編程控制器的信息安全研究，針對水電系統外部攻擊的途徑和特點建立專用軟硬件防御體系。

南大傲拓科技的PLC（可編程邏輯控制器）、SCADA系統已在四十多個水電站得到廣泛應用，積累了豐富的現場應用經驗，產品在現場運行穩定、可靠，特別是中文化的編程界面直觀易懂、軟件功能強大、配置靈活，獲得了業主、設計專家和系統集成單位的一致認可，南大傲拓科技作為國內一家自主研發且擁有完全獨立知識產權的專業PLC廠家，將一如既往為我國水電站PLC國產化的事業作出應有的貢獻。

2、自主可控產品介紹

2.1 基于國產麒麟操作系統的自主可控水電站監控軟件

如今，水電站自動化監控系統采用了計算機技術對水電站的電能生產過程進行控制，此舉不僅提高水電站的自動化水平和供電質量，還提高了水電站的安全運行水平、勞動生產率和經濟效益。

水電站計算機監控技術的應用，大大改變了水電站的值守方式，使水電站從此實現了自動化，減輕了運行人員的勞動強度，減少了水電站的運行人員數量，大大減少了運行人員對設備的操作工作量，使水電站實現“無人值班，少人值守”的工作模式。

計算機操作系統的安全漏洞和后門是直接影響自動化系統安全穩定運行的最大因素，南大傲拓自主研發的跨平臺組態軟件可以運行在國產中標麒麟或銀河麒麟操作系統上，再配合基于國產龍芯或者飛騰處理器的國產服務器，真正地實現計算機監控系統的國產化運行，大大降低了Windows 操作系統病毒、漏洞、后門等對水電站運行構成的安全威脅。

功能特點：

●本系統的軟件平臺運行在國產麒麟操作系統和龍芯處理器組成的全國產硬件平臺上；

●軟件、硬件均以平臺方式開發而成；

●全站采用以太網方式相互交換數據；

●對實現雙主機冗余、歷史數據庫冗余配置，使系統具有高可靠性；

●數據處理能力強，響應速度快、穩定；

●系統維護能力強，減輕用戶負擔；

●開放式系統設計，軟硬件均可升級；

●通過“開放的數據庫聯接（ODBC）”與標準數據庫（SQL SERVER，ORACLE，SYBASE，MYSQL等）聯接，可與MIS系統交換數據；

●支持標準MODBUS TCP、TCP/IP等協議，可與南大傲拓、施耐德、西門子、GE、AB等多個公司PLC產品進行通訊。

軟件架構

2.2 自主可控的可編程控制器（PLC）

在水電站計算機監控系統中，最為核心之一的元器件便是PLC（可編程邏輯控制器）產品，水電站一切自控運營操作都通過其指揮及控制。PLC產品的安全問題越來越引起工業和信息化產業部的重視。國外進口PLC產品不斷暴露出漏洞和后門，時刻威脅著工業控制系統的運行安全，南大傲拓公司開發的基于自主可控國產MCU的大型PLC產品，從核心CPU到所有IO模塊和通信模塊，全部實現自主可控，并且產品實現雙機熱備冗余功能，電源冗余功能和以太網通信冗余功能，并在網絡通信上實現信息安全加密功能，通過國密算法，對以太網傳輸的報文進行加密處理，對讀取PLC數據的服務器進行MAC地址的綁定和報文過濾處理，從而打造一款滿足大型水電站使用的信息安全性可編程控制器。

2.2.1水電站監控系統架構圖

2.2.2 PLC在水電自動化監控系統中的主要功能

1）PLC采集及處理模擬量信號。模擬量信號分為電氣模擬量和非電氣模擬量，電氣模擬量主要采集電壓、電流以及功率等電氣信號量，非電氣模擬量主要采集壓力、溫度、流量、水位、油位以及擺度、振動及脈沖量；

2）PLC采集及處理開關量信號。開關量信號分為中斷型開關量和非中斷型開關量，中斷型開關量是指事故信號、斷路器分合及重要的機電保護的動作信號。非中斷型開關量信號是指除中斷型開關量信號以外的那部分開關量信號，包括各類故障信號、斷路器及隔離開關的位置信號、機組設備運行狀態信號、手動自動方式選擇的位置信號；

3）發電過程自動控制。PLC可控制電站水輪發電機組的啟停，采集發電、調相狀態，計算機組有功功率及無功功率，合理調節進水閘門開閉以及開度，以及自動監控輔機設備等，

4）自動處理事故。在設置了計算機監控系統后，計算機便對水電站的設備進行在線監視，對運行設備的各種參數進行記錄和存貯，一旦發生事故，計算機便對事故進行分析，然后再執行有關的事故處理程序，使事故得到及時的處理，同時還記錄了事故的性質、發生的時間和地點；

5）最優發電控制。計算機對水電站的控制，最直接的目的就是進行最優的發電控制，根據電力系統對水電站有功功率的需要，調節水輪機導葉的開度，輸入所需的水量，保證機組的最優配合和負荷的最優分配，保證水電站的電壓質量及無功功率的合理分配。

2.2.3 水電站計算機監控系統信息安全防護部署

●在安全I區內的LCU本地控制單元前部署工業防火墻，通過工控協議深度解析及應用協議白名單機制，實現安全I區內不同LCU本地控制單元的獨立安全；

●安全I區與安全II區之間部署工業防火墻，通過對OPC數據采集協議進行深度解析，實現兩個不同安全等級區域間的信息安全保護及網絡隔離；

●在安全I區內旁路部署安全監測審計平臺，實時監測記錄誤操作和各類違規行為；

●在安全I區內所有操作員站、工程師站、應用服務器、數據庫服務器上部署工控主機衛士，避免相應惡意軟件、誤操作等帶來的安全風險；

●在安全I區、安全II區內，旁路部署入侵檢測系統，實現監測控制大區內病毒、木馬及惡意攻擊行為等，保護生產控制大區內工控設備及系統免遭惡意代碼的攻擊；

●在生產控制大區內部署統一安全管理平臺，實現工業防火墻、監測審計平臺、工控主機衛士等的集中管理和日志歸并分析，降低運維難度，提升安全防護效率。

3、項目應用案例

南大傲拓水電站自主可控監控系統解決方案目前已經在國內某大型水電站完成現場投運，水電站單臺機組裝機200MW，屬于中大型水電項目，南大傲拓解決方案的投入運行，代表國產自主研發的PLC產品，無論從功能和性能上，都已經達到進口品牌產品的水平，完全可以滿足我國水電自動化監控系統的使用需求。