工业控制系统的网络实验平台及其构建方法技术方案

一种工业控制系统的网络实验平台及其构建方法包括：配置处理器，用以根据实验规划数据生成实验平台配置数据和工艺过程控制参数；容器封装处理器，用以封装工艺过程仿真软件和自动控制仿真模拟软件为一个工艺仿真容器和多个自动控制容器；网络连接处理器，用以根据实验平台配置数据连接工艺仿真容器和自动控制容器，以得到仿真工控系统网络；交互实验处理器，用于以交互工具软件通过仿真工控系统网络监控工艺仿真容器和自动控制容器，据以实验仿真工业生产过程。本发明专利技术解决了现有技术存在的实验平台网络拓扑不易变更、不支持传感器和执行器模拟以及交互性和便捷性较低的技术问题。

Network experiment platform of industrial control system and its construction method

【技术实现步骤摘要】
工业控制系统的网络实验平台及其构建方法
本专利技术涉及一种工业控制系统网络模拟仿真技术，特别是涉及一种工业控制系统网络实验平台及其构建方法。
技术介绍
工业控制系统广泛应用于电力、石油石化、铁路交通、水处理等流程工业领域及汽车生产、机械制造等离散工业领域。工业控制系统测试床仿真模拟工业生产过程，广泛用于生产控制优化、计划与资源优化、人员培训、安全评估与安全测试研究等。根据测试床所采用的仿真器、模拟器和真实组件的不同情况，现有工业控制系统测试床主要分为四种：基于真实的网络域和真实的物理域的实物复制物理测试床、基于仿真的网络域和仿真的物理域的软件联合仿真测试床、基于仿真的网络域和真实的物理域的半实物仿真测试床，以及基于真实网络组件模拟的网络域和仿真的物理域的仿真模拟混合测试床，物理域使用实际的工业生产硬件设施导致测试床的建设成本、维护成本较高，实验过程存在设备损坏、环境污染等风险，且测试床的规模大小受限、拓扑结构固定、不利于快速部署与实验恢复、不利于推广使用。软件联合仿真测试床缺乏与真实网络组件的交互，不利于网络攻防测试与研究。综上所述，现有技术中存在实验平台网络拓扑不易变更、不支持传感器和执行器模拟以及交互性和便捷性较低的技术问题。
技术实现思路
鉴于以上现有技术存在实验平台网络拓扑不易变更、不支持传感器和执行器模拟以及交互性和便捷性较低的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种工业控制系统的网络实验平台及其构建方法，解决现有技术存在的实验平台网络拓扑不易变更、不支持传感器和执行器模拟以及交互性和便捷性较低的技术问题。于本专利技术的一实施方式中，一种工业控制系统的网络实验平台，包括：配置处理器，用以根据实验规划数据生成实验平台配置数据和工艺过程控制参数；容器封装处理器，用以封装工艺过程仿真软件和自动控制仿真模拟软件为一个工艺仿真容器和多个自动控制容器，容器封装处理器与配置处理器连接；网络连接处理器，用以根据实验平台配置数据连接工艺仿真容器和自动控制容器，以得到仿真工控系统网络，网络连接处理器与容器封装处理器连接；交互实验处理器，用于以交互工具软件通过仿真工控系统网络监控工艺仿真容器和自动控制容器，据以实验仿真工业生产过程，交互实验处理器与网络连接处理器连接。于本专利技术的一实施方式中，配置处理器，包括：数据提取装置，用以根据实验规划数据获取通讯接口配置数据、工艺方法流程数据和控制仿真数据；通讯接口配置装置，用以根据通讯接口配置数据配置工艺仿真容器网卡和自动控制容器网卡，通讯接口配置装置与数据提取装置连接；工艺数据处理器，用以处理工艺方法流程数据，以得到工艺过程仿真软件，并生成仿真同步会话线程、生成控制会话线程，工艺数据处理器与数据提取装置连接；控制数据处理器，用以处理控制仿真数据，以得到过程控制仿真模拟软件，并生成仿真同步会话线程、生产控制会话线程和远程生产控制会话线程，控制数据处理器与数据提取装置连接。于本专利技术的一实施方式中，容器封装处理器，包括：工艺封装单元，用以根据工艺过程控制参数和预设封装规范封装工艺过程仿真软件，以得到工艺仿真容器；工艺仿真会话设置单元，用以设置工艺仿真容器的仿真同步会话线程和生产控制会话线程的监听端口，工艺仿真会话设置单元与工艺封装单元连接；控制封装单元，用以根据工艺过程控制参数和预设封装规范封装自动控制仿真模拟软件，以得到自动控制容器；自动控制会话设置单元，用以设置自动控制容器的仿真同步会话线程和生产控制会话线程的监听端口，自动控制会话设置单元与控制封装单元连接；远程会话设置单元，用以设置远程生产控制会话线程的监听端口，远程会话设置单元与工艺封装单元连接，远程会话设置单元与控制封装单元连接。于本专利技术的一实施方式中，网络连接处理器，包括：配置数据存储器，用以存储并提供实验平台配置数据；网络搭建处理器，用以根据实验平台配置数据连接工艺仿真容器和自动控制容器，以构建仿真工控系统网络，网络搭建处理器与配置数据存储器连接。于本专利技术的一实施方式中，一种工业控制系统的网络实验平台构建方法包括：以配置处理器根据实验规划数据生成实验平台配置数据和工艺过程控制参数；以容器封装处理器封装工艺过程仿真软件和自动控制仿真模拟软件为一个工艺仿真容器和多个自动控制容器；以网络连接处理器根据实验平台配置数据连接工艺仿真容器和自动控制容器，以得到仿真工控系统网络；以交互实验处理器利用交互工具软件通过仿真工控系统网络监控工艺仿真容器和自动控制容器，据以实验仿真工业生产过程。于本专利技术的一实施方式中，以配置处理器根据实验规划数据生成实验平台配置数据和工艺过程控制参数的步骤，包括：以数据提取装置根据实验规划数据获取通讯接口配置数据、工艺方法流程数据和控制仿真数据；以通讯接口配置装置根据通讯接口配置数据配置工艺仿真容器网卡和自动控制容器网卡；以工艺数据处理器处理工艺方法流程数据，以得到工艺过程仿真软件，并生成仿真同步会话线程、生成控制会话线程；以控制数据处理器处理控制仿真数据，以得到过程控制仿真模拟软件，并生成仿真同步会话线程、生产控制会话线程和远程生产控制会话线程。于本专利技术的一实施方式中，以容器封装处理器封装工艺过程仿真软件和自动控制仿真模拟软件为一个工艺仿真容器和多个自动控制容器的步骤，包括：以工艺封装单元根据工艺过程控制参数和预设封装规范封装工艺过程仿真软件，以得到工艺仿真容器；以工艺仿真会话设置单元设置工艺仿真容器的仿真同步会话线程和生产控制会话线程的监听端口；以控制封装单元根据工艺过程控制参数和预设封装规范封装自动控制仿真模拟软件，以得到自动控制容器；以自动控制会话设置单元设置自动控制容器的仿真同步会话线程和生产控制会话线程的监听端口；以远程会话设置单元设置远程生产控制会话线程的监听端口。于本专利技术的一实施方式中，以网络连接处理器根据实验平台配置数据连接工艺仿真容器和自动控制容器，以得到仿真工控系统网络的步骤，包括：以配置数据存储器存储并提供实验平台配置数据；以网络搭建处理器根据实验平台配置数据连接工艺仿真容器和自动控制容器，以构建仿真工控系统网络。如上所述，本专利技术目的在于提供的一种工业控制系统的网络实验平台及其构建方法，以克服现有技术的不足，本专利技术较好地解决了对测试床规模与网络复杂度的不同需求，解决了不同用户独享独立实验环境的需求，同时支持不同用户共享同一实验环境的需求。本专利技术可产生更接近实际的复杂的网络数据流，更有利于基于测试床模拟传感器、执行器攻击；更灵活地改变测试床网络拓扑结构，支持容器网络的独立性，支持人机交互模块的独立性和多样性，也提高了测试床的交互性；支持使监听到的网络数据仅有生产过程数据。综上，本专利技术提供一种工业控制系统的网络实验平台及其构建方法，解决了现有技术存在的实验平台网络拓扑不易变更、不支持传感器和执行器模拟以及交互性和便捷性较低的技术问题。附图说明图1显示为本专利技术的工业控制系统的网络实验平台的装置连接示意图。图2显示为本专利技术的工业控制系统的网络实验仿真设备示意图。图3显示为图1中的配置处理器1在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工业控制系统的网络实验平台，其特征在于，包括：/n配置处理器，用以根据实验规划数据生成实验平台配置数据和工艺过程控制参数；/n容器封装处理器，用以封装工艺过程仿真软件和自动控制仿真模拟软件为一个工艺仿真容器和多个自动控制容器；/n网络连接处理器，用以根据所述实验平台配置数据连接所述工艺仿真容器和所述自动控制容器，以得到仿真工控系统网络；/n交互实验处理器，用于以交互工具软件通过所述仿真工控系统网络监控所述工艺仿真容器和所述自动控制容器，据以实验仿真工业生产过程。/n

【技术特征摘要】
1.一种工业控制系统的网络实验平台，其特征在于，包括：
配置处理器，用以根据实验规划数据生成实验平台配置数据和工艺过程控制参数；
容器封装处理器，用以封装工艺过程仿真软件和自动控制仿真模拟软件为一个工艺仿真容器和多个自动控制容器；
网络连接处理器，用以根据所述实验平台配置数据连接所述工艺仿真容器和所述自动控制容器，以得到仿真工控系统网络；
交互实验处理器，用于以交互工具软件通过所述仿真工控系统网络监控所述工艺仿真容器和所述自动控制容器，据以实验仿真工业生产过程。


2.根据权利要求1所述的工业控制系统的网络实验平台，其特征在于，所述配置处理器，包括：
数据提取装置，用以根据所述实验规划数据获取通讯接口配置数据、工艺方法流程数据和控制仿真数据；
通讯接口配置装置，用以根据所述通讯接口配置数据配置所述工艺仿真容器网卡和所述自动控制容器网卡；
工艺数据处理器，用以处理所述工艺方法流程数据，以得到所述工艺过程仿真软件，并生成仿真同步会话线程、生成控制会话线程；
控制数据处理器，用以处理所述控制仿真数据，以得到所述自动控制仿真模拟软件，并生成仿真同步会话线程、生产控制会话线程和远程生产控制会话线程。


3.根据权利要求1所述的工业控制系统的网络实验平台，其特征在于，所述容器封装处理器，包括：
工艺封装单元，用以根据所述工艺过程控制参数和预设封装规范封装所述工艺过程仿真软件，以得到工艺仿真容器；
工艺仿真会话设置单元，用以设置所述工艺仿真容器的仿真同步会话线程和生产控制会话线程的监听端口；
控制封装单元，用以根据所述工艺过程控制参数和预设封装规范封装所述自动控制仿真模拟软件，以得到自动控制容器；
自动控制会话设置单元，用以设置所述自动控制容器的所述仿真同步会话线程和所述生产控制会话线程的监听端口；
远程会话设置单元，用以设置远程生产控制会话线程的监听端口。


4.根据权利要求1所述的工业控制系统的网络实验平台，其特征在于，所述网络连接处理器，包括：
配置数据存储器，用以存储并提供所述实验平台配置数据；
网络搭建处理器，用以根据所述实验平台配置数据连接所述工艺仿真容器和所述自动控制容器，以构建所述仿真工控系统网络。


5.一种工业控制系统的网络实验平台构建方法，包括前述权利要求1～4任一项所述的工业控制系统的网络实验平台，其特征在于，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：张仁斌，王龙，赵季翔，杨戬，曹宗泽，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34