工业控制系统应用与安全防护技术（微课版）课件 第1、2章 绪论、工业控制系统应用基础.pptx

工业控制系统应用与安全防护技术

第1章绪论

1.1工业控制系统概述

当前，工业控制系统几乎应用于每个工业部门和关键基础设施，为智能电网、大化工、核设施和公共服务等国家关键基础设施提供自动化作业支撑，保障了社会经济活动的正常运行，是国家工业和社会现代化的一个重要标志。工业控制系统可快速适配行业和应用场景的差异，高效地完成任务管理。

1.1.1工业控制系统概述工业控制系统（IndustrialControlSystem，ICS）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、监测的过程控制组件共同构成的业务流程管控系统，用于确保工业基础设施自动化运行、过程控制与监控。工业控制系统对诸如图像、语音信号等大数据量、高速率传输的要求，又促进了以太网与控制网络的结合。嵌入式技术、多标准工业控制网络互联、无线技术等多种当今流行技术的融合，进一步拓展了工业控制领域的发展空间，带来新的发展机遇。随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展，传统的控制领域正经历着一场前所未有的变革，开始向网络化、智能化方向发展。

工业控制系统各组成部分按照功能可以划分为三类：控制、监视和画面。（1）控制。控制功能的作用是控制阀门开关、电动机启停等现场工业控制系统部件。控制功能既可由操作人员干预驱动被控对象，也可以由控制程序自动化驱动被控对象。（2）监视。监视功能是监视工业生产过程的当前状态，这些状态包括温度、压力、流量等工业生产要素，以数值的形式展示出来。监视功能可以实现自动的报警、异常状态记录，并不完全需要人工的干预。（3）画面。画面功能是将工业生产过程以视图的形式传递给操作人员，以便根据当前的状态做出相应的调整。画面功能是一种依赖于具体操作人员的被动管理手段。工控系统根据系统规模、部署方式和拓扑结构划分的不同，又可以分为SCADA（SupervisoryControlandDataAcquisition，数据采集与监控）、DCS（DistributedControlSystem，分布式控制系统）、PLC（可编程逻辑控制器）和FCS（FieldControlSystem，现场控制系统）等形式。

1.1.2控制系统基本工作原理控制系统是工控系统的物理部分，用于专门管理和操纵一组设备或系统的装置。其中的控制过程是指受控对象及其对应的操作，例如在化工领域，表示将原料按规程进行混合使之发生反应，并最终生成产品的一系列操作。图1-5控制系统的典型结构

1.1.3工业控制系统架构综合各工业企业网络现状，结合ANSI/ISA-99标准可以将工业控制系统分为：企业资源层、生产管理层、过程监控层、现场控制层和现场设备层五个层次。企业管理层通过以太网连接到生产管理层，并可以通过网关接入Internet；生产管理层通过工业网关与过程监控层相连；过程监控层获取现场控制层的实时数据；现场控制层通过现场总线实现控制器与现场设备层设备的信息交互。图1-7工业控制系统参考模型

1.1.4工业控制行业现状伴随着科技的进步，工业控制行业技术有如下发展趋势。1.智能控制2.基于新材料的电力电子器件3.边缘计算4.控制系统网络化5.工业通信无线化

1.2工业控制系统信息安全通常情况下，工业控制系统安全可以分成三个方面，即功能安全、物理安全和信息安全。功能安全是为了达到设备和工厂安全功能，控制设备的安全相关部分必须正确执行其功能，而且当失效或故障发生时，设备或系统必须仍能保持安全条件或进入到安全状态。物理安全是减少由于电击、火灾、辐射、机械危险、化学危险等因素造成的危害。物理安全，保护要素主要由一系列安全生产操作规范定义。信息安全的范围较广，大到涉及国家军事政治等机密安全，小到防范企业机密的泄露、个人信息的泄露等。

1.2.1工业控制系统信息安全定义与需求1.工业控制系统信息安全定义在ISO/IEC27002中，信息安全的定义是“保持信息的必威体育官网网址性、完整性、可用性，也可包括真实性、可核查性、不可否认性和可靠性等”。在IEC62443中针对工业控制系统信息安全的定义是：“保护系统所采取的措施；由建立和维护保护系统的措施所得到的系统状态；能够免于对系统资源的非授权访问和非授权或意外的变更、破坏或者损失；基于计算机系统的能力，能够保证非授权人员和系统既无法修改软件及其数据也无法访问系统功能，同时保证授权人员和系统不被阻止；防止对工业控制系统的非法或有害入侵，或者干扰其正确和计划的操作。”

2.工业控制系统信息安全需求