[發明專利]一種安全冗余的PLC通信控制系統

在審

• 申請號: 202111505059.2
• 申請日: 2021-12-10
• 公開（公告）號: CN114384792A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 巴靜;王文海;李新玲;徐斌;馬聰威
• 申請（專利權）人: 浙江大學;杭州優穩自動化系統有限公司
• 主分類號: G05B9/03
• 分類號: G05B9/03
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 應孔月

1.一種安全冗余的PLC通信控制系統，其特征在于，包括：

至少一個PLC通信端口，用于接收和發送互為冗余關系的數據；

安全過濾模塊，用于對所述冗余關系的數據進行監測和過濾，當監測到過濾事件發生后，生成過濾事件告警信號；

冗余模塊，用于對監測和過濾后的數據幀進行識別，并且，分別在出口和入口方向對命中預設流量類型的數據幀進行復制和消除，對所述復制和消除的狀態進行記錄，當將正常工作的網絡鏈路數量小于等于1時，生成鏈路異常告警信號；

通信模塊，與所述冗余模塊相連，用于數據交換；

安全隔離模塊，用于將所述通信模塊、控制模塊和安全監測分析模塊之間的數據進行隔離和交換，且三者無法在同一時刻訪問安全隔離模塊；

控制模塊，用于將采集的輸入單元信號進行數據譯碼，譯碼后按照預設控制算法進行運算，輸出控制信號，再對所述控制信號進行數據編碼；

安全監測分析模塊，用于實時監測并接收所述過濾事件告警信號和所述鏈路異常告警信號，并上報至所述控制模塊，當接收到所述控制模塊發出的安全診斷應答信號后，讀取所述安全隔離模塊中的數據并擦除緩存區，同時對異常數據進行分析，將分析結果發送至所述控制模塊，在此過程中，所述通信模塊和所述控制模塊均與所述安全隔離模塊的數據緩存區斷開。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述PLC通信端口具有兩個。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，在所述安全過濾模塊中，所述過濾的過程如下：

通過對數據幀的過濾字段與該字段的預設值進行比較，僅與預設值完全匹配的數據幀通過。

4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述預設流量類型包括與系統安全和可靠性相關的關鍵流量。

5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，還包括：

時間同步模塊，通過基于網絡端口硬件時間戳的時間同步協議，來實現網絡化PLC系統中所有交換節點和PLC控制器端節點之間的精確時間同步，并將同步后的時間發送至通信模塊。

6.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述通信模塊還用于將收到的同步時間發送至安全隔離模塊。

7.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述控制模塊包括時間同步接口模塊、控制運算模塊和安全診斷控制模塊。

8.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述時間同步接口模塊，用于：

使所有接入PLC網絡中的設備處于同一時間基準下，實現PLC控制器之間的協同控制；

時間同步接口模塊會維護PLC控制模塊的本地系統時間，根據接收到的網絡同步時間，計算偏差并修正本地系統時間；

當檢測到修正值大于設定閾值后，代表同步異常事件發生，會將時間異常信息上報至安全監測分析模塊。

9.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述安全診斷控制模塊與安全監測分析模塊相連，用于：

接收安全監測分析模塊上報的安全告警信息，并根據預設的安全策略，在檢測到信息異常后執行相應的安全動作；

當接收到的安全告警信息為過濾事件告警時，根據系統運行狀態和預設配置，發送安全診斷信號到安全監測分析模塊，用于被過濾報文分析；

將安全告警信息以及過濾報文分析結果通過通信模塊上報至外部集中控制器，作為系統級安全分析診斷和策略調整的依據。

10.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述安全監測分析模塊還用于實時監測并接收時間同步接口模塊發出的時間異常告警信號，并上報至控制模塊的安全診斷控制模塊。