西门子6ES7350-2AH01-0AE0供应

西门子6ES7350-2AH01-0AE0供应

前言： 
随着中国整体经济实力的加强，制造和加工工业正逐步向中国转移，这给中国国内工业装备市场带来了大量的商机，国内各行业的制造商开发和制造出大量的设备，了良好的经济和社会效应。但是，也有小部分的制造商，由于其自身能力和客观因素的限制，无法及时开发出合适的产品，但利益的驱动使他们把目光瞄**，和**开发成功的产品，有甚者是整机拷贝或者。由于现代工业设备大量采用PLC作为主控制系统，PLC作为整个设备的部件，其软件包涵了生产工艺，控制逻辑，设备数据，加工参数及信息通讯等重要内容，从而成为设备者要的目标之一。纵观目前中国上应用的主流PLC，虽然在设计上都采用了各种软硬件加密的手段，但破解者运用的破解手段也越来越，从初的穷举法，端口侦听，软件跟踪，到现在可以通过直接复制提取内存芯片的内容来分析破解，有甚者在互连网上公开讨论和传播方法和工具，因此所有产品无一例外地遭到了破解。这对中国众多的中小型OEM制造商来说是非常不利的，“我们几年的开发成果可能因此一夜之间付诸东流”当得知S7-200/300硬件加密也被破解后，一位OEM制造商无奈地说。由于者的开发成本很低或几乎为零，因此还没有来得及收回开发成本就陷入了竞争，这大的影响了开发新产品的积性，对我国的装备工业的长远发展是十分有害的。 

难道就这样束手无策，听任者为所欲为了吗？答案是否定的，多年来一直关注和研究PLC控制程序保护方面的问题，笔者在实践中了一些经验和心得，在本文中愿意和**们共同分享和讨论，大家共同为保护自己的劳动成果而努力。笔者多年来一直从事西门子SIAMTIC S7 PLC的应用，因此本文也只是从纯粹的技术层面出发，探讨SIMATIC S7 PLC控制程序的保护。 


 在系统设计的初期，我们应该从系统的角度来考虑PLC控制程序的保护： 

1. T.I.A（全集成自动化）的概念有助于保护我们的KNOW HOW 
T.I.A实现了组态和编程，数据管理和通讯，自动化与驱动产品（包括PLC控制器、HMI人机界面、网络、驱动器等产品）的高度集成。实践证明，采用T.I.A集成概念设计的控制系统很难被。同一个软件平台，相同的硬件组成，一样的总线通讯，可以设计出截然不同的控制系统，这是一个让自由发挥的平台。例如，一个CPU315-2DP和2个MM440变频器进行PROFIBUS-DP的通讯，除了PLC和变频器有常规的数据交换，如果用户使用了DRIVES ES的工程软件，还能实现2个MM440之间的直接的快速数据交换，另外通过DRIVES ES还能实现PLC和MM440之间过10个总共16个PZD过程数据的交换，实现PLC批量下载变频器参数的功能。而这一切的实现从表面上看，硬件没有发生任何的变化，者很难从硬件上来判断出系统是如何控制这两台驱动器的速度的。不熟悉西门子产品的者无法轻易换硬件配置或软件，而即使者是个西门子产品的，要自分析清楚具体细节问题也不是件的事情。从某种程度上说，T.I.A大大提高了对者的技术水平要求的门槛，达到西门子系统集成水平的技术人员一是不多，二很少有愿意做这些不齿的事情的。 
此外，对于一些较大系统的OEM开发商，路由通讯功能，iMAP软件包等都是很不错的T.I.A系统功能或工具，我们应该尽量利用T.I.A给我们带来的技术优势，技术，加大或的技术难度。 

2. 使用通讯功能 
在实际的工作中，我们往往会遇到一些系统间需要数据交换的问题（如PLC-PLC之间，PLC与驱动器之间，PLC与仪表之间），无论是西门子产品之间还是西门子产品与三方产品之间，建议使用通讯的方案来代替模拟量或开关量之间的信号互连的方案。对于前者，者只能看见一条硬件的通讯线，至于有多少数据是如何通过通讯交换的，者要花精力研究具体的用户程序才能搞清楚；而对于后者，是省心省力了，者也是一目了然，尽收眼底。 
PLC与驱动器的通讯，除了了控制字/状态字、设定值/反馈值及过程变量的数据通讯，驱动器工作的参数也能由PLC通过软件下载，这样即可以降低终用户维护系统的技术要求，同时可以防止者通过驱动器工作参数分析系统尤其在驱动方面的工作原理和设计思路。西门子公司的工程软件DRIVE ES BASIC/SIAMTIC，为广大的西门子产品用户实现此类功能提供了一个强大的工具；而使用SIMATIC PLC却使用三方驱动器的用户，也可以自行开发针对性的参数读写程序，一般支持PROFIBU-DP的驱动器都可以实现。 
有时候我们的控制系统会由多个子控制系统构成，由此形成多CPU机界面的网络，西门子S7-200产品常见的是PPI网络，S7-300/400产品常见的是MPI网络，通常是人机界面与CPU之间的数据交换，而我们也可在CPU的用户程序中添加一些无须组态的S7基本通讯功能（S7-200可用NETR/NETW指令，S7-300/400可以用X_PUT/X_GET指令），定时或不定时地在CPU之间进行少量数据交换，通过这些数据实现子系统控制逻辑的互锁。对于这样的系统，者要分析某一子系统的程序也不是件十分事情。 

3. 使用面板类型的人机界面 
尽量在自动化系统中使用面板类型的人机界面来代替单一的按钮指示灯，虽然按钮指示灯的功能是无法保密的，但目前为止，面板型人机界面能够实现程序上载并实现反编译的产品还不多见，可以在面板的画面上加上明显的厂家标识和联系方式等信息，者还不至于傻到连这个也原样照抄吧。这样迫使者重新编写操作面板的程序甚至于PLC的程序，而则可利用面板和PLC数据接口的一些特殊功能区（如西门子面板的区域指针，或VB脚本）来控制PLC的程序执行。这样的PLC程序在没有HMI源程序的情况下只能靠猜测和在线监视来PLC内部变量的变化逻辑，费时费力，大的增加了的难度。 

4. 采用语言编写部分重要的工艺程序 
这一点主要针对采用S7-300/400或WI产品的控制设备，除了使用STEP 7提供的LAD，STL，FBD标准编程语言来开发控制程序，我们还可以使用SCL，S7-GRAPH等语言来开发一些重要的工艺程序，WI还可以使用ODK软件包开发出专有的程序块。一般的者是不搞到这些开发工具的，即使有也不一定会使用，不用说来读懂这些程序了。 

 在项目具体实施的过程中，我们应该从软件开发技巧的角度来考虑PLC控制程序的保护： 

1. 编程方式的采用 
a) 采用模块化的程序结构，采用符号名，参数化来编写子程序块 
b) S7-300/400尽量采用背景数据块和多重背景的数据传递方式 
c) 多采用间接寻址的编程方式 
d) 复杂系统的控制程序尤其是一些带有顺序控制或配方控制的程序，可以考虑采用数据编程的方式，即通过数据的变化来改变系统的控制逻辑或控制顺序。 

用户应该尽量采用以上几种层次的编程方式，这样编出来的程序中嵌入系统的保护加密程序，才不被发现和破解 

2. 主动保护方法 
a) 利用系统的时钟 
b) 利用程序卡或者CPU的ID号和序列号 
c) 利用EEPROM的反写入功能，及一些需要设置的内存保持功能 
d) 利用系统提供的累时器功能 
e) 在用户程序的数据块中设置密码 
f) 软件上设置逻辑陷阱 
g) 可以反向利用自己在编程时犯的错误 

3. 被动保护方法 
a) 在内存容量利用许可的条件下，不要删除被认为是无用的程序 
b) 在数据块里留下的标识，以便于将来遭到侵权时可以取证 

4. 应用反技术的注意事项 
a) 在用户程序中嵌入保护程序要显得自然一些，不能很突兀的加出一段程序来，代码要尽量精简，变量符号名应与被嵌入程序段的变量保持一致 
b) 往往一种保护加密手段是不够的，应该多种方法并用，并且这些保护程序一旦后对系统造成的后果也应该尽量不同，造成所谓的“效应”，从而增加程序被的难度，时间与成本，短时间内让者束手无策， 
c) 保护好程序的原代码，如果需要交付程序的，在不影响用户对设备维护的前提下，应对交付的程序做适当的技术处理，如删除部分符号名，采用上载的程序或数据块 
d) 做好严格的测试，以避免保护程序的不完善引起的误动作而带来的不必要的麻烦，同时也能降低售后服务的的费用 

 运用保护手段的原则 

我们虽然掌握了一些加密保护的手段，有一点明白，密码和锁的道理是一样的，没有打不开的锁，也没有解不开的密码，我们从技术上采取的措施来防止侵权的作用还是十分有限的，因此大家不能把所有的希望都寄托在所谓的加密技术或与反技术上；除此之外我们还可以通过的申请等其他诸如法律手段来保护我们的知识产权；但重要的是我们不能安于现状，而是要勇于，不断地利用新技术开发新产品，技术新高地，争做的人，才能使我们的企业立于不败之地。 

加密保护技术本身也是一把剑，用好了客户满意，自己的权益又悄悄的得到了保护，用不好不仅不起作用，给售后服务带来许多麻烦，还会得罪客户；好人掌握这种技术是用来保护自己不被侵权，而用心不良的人会利用它去要挟客户。因此本文也于讨论了关于PLC程序加密保护的一些原则性指导性的内容，而没有公布具体的程序代码指令，请读者们谅解。

1 引言

我国是世界上少数几个以煤为主要能源的国家之一，目前每年煤炭消费量约12亿吨，其中80%通过燃烧被利用。然而，燃烧设备陈旧、效率低、排放无控制造成了能源和环境污染严重，能源节约与环境保护已成为现有燃煤技术所需解决的主要问题。我国现有大量的电站锅炉和供热锅炉，每年耗煤量占我国原煤产量的比例相当惊人，但大多数工业锅炉处于能耗高、浪费大、环境污染等严重的生产状态。故提高热效率，降低耗煤量是一件具有深远意义的工作。

国外燃煤锅炉自动控制，随着现代工业的发展主要经历了初创、成熟、扩展几个时期，而燃烧系统的控制，始终作为燃煤锅炉自动控制的课题。美国的FOXBORO公司在推出I/A SERIS智能锅炉自动控制系统，德国德莱斯勒燃烧器公司,以及英国海威燃烧工程公司研制出的锅炉控制系统，其燃烧系统的控制都在一定条件下，达到了较好的控制效果；而锅炉燃烧系统控制采用的模型算法的发展趋势，基本上都是采用智能控制、系统、模糊控制以及常规控制集成到系统中。

我国燃煤锅炉自动控制系统经过十几年的发展，正在走向成熟。有代表性的为：大连海运学院的DMC锅炉控制系统，重庆钢铁公司的工业炉窑模糊控制自动化系统，湖南康通信息技术有限公司的锅炉智能控制系统。与国外同类系统相比，国内锅炉控制系统正处在不断完善、逐步走向成熟阶段。虽然我国燃煤锅炉燃烧系统的控制模型算法发展趋势向靠拢，但是结合燃煤供暖锅炉运行实际，燃煤锅炉燃烧控制系统的运行效果一直不很理想。主要表现在不能够有效的满足负荷需求，热效率不能够得到有效的提高，投运时过于依赖有经验的操作人员，数据化控制不强。如何结合燃煤锅炉运行实际，设计行之有效的锅炉燃烧系统控制模型，是燃煤锅炉控制系统中一个迫切需要解决的课题。为了解决这个问题，我们在哈市某供暖小区采用日本OMRON公司的CS1控制系统而研制开发了锅炉智能寻优自动控制系统，保证锅炉、稳定、经济运行的同时，实现了锅炉智能化、自动寻优控制，达到了保护环境，大大提高锅炉燃烧效率，节约能源的目的。


2 控制系统设计及实现

2、1锅炉系统运行结构分析

供暖锅炉系统是一个多容系统。每台炉的热负荷用给煤、送风、引风调节，作为内部燃烧系统控制；给水控制的任务主要是控制供水流量和回水流量 ,从而间接地影响回水温度和供回水温差。单台锅炉内部燃烧系统的给煤、送风调节耦合性强；且燃烧控制与给水控制及采暖也有复杂的耦合关系。同时，各炉并网运行时各炉之间也相互耦合，特别是取暖负荷变化较大时，各炉间耦合为；而取暖负荷本身的调节又是一个带纯滞后的非线性过程；为了解决相互间耦合、过程滞后及非线性过程所带来的系统不稳定等，前台程序用Visual Basic语言来实现自动寻优、组织运行算法等，通过动态数据交换与KINGVIEW上位机软件通讯，实现监测、控制。


2、2 燃烧效率曲线

大多数工业锅炉处于能耗高、浪费大、环境污染等因素，与燃烧有直接关系，从各种燃烧装置的实际运行都可知道：如果空气量不足，燃烧不充分，燃烧效率低；但空气过多也会使排烟带走的热量增加，同样也是不经济的。根据以析知有以下曲线：

图一
图一　燃烧效率曲线




关于燃烧问题存在一个普遍的燃烧效率山现象，即热效率对空燃比来说都有一个大值，可以肯定燃烧效率η是空燃比k的上单峰函数，这是在燃烧系统进行优化控制的基础。[1]可记作：η=f(k)，根据此函数可得燃烧效率与空燃比之间的函数关系，达到燃烧值点，提率，节约能源。


2、3 系统自寻优算法模型
设η=f(k)在约束条件a≤k≤b下是一个上单峰函数，则用改进的值搜索法设计的自寻优算法模型计算过程如下：




图二
图二　自寻优算法模型框图





寻优步长 SOP;计数器 n;

系统模型具有两个特鲜明的特点：

①具有智能性，无论寻优的起始点在大值的哪边，它都可以找对优化的方向；
②它可以达到任何所要求的寻优精度[2]。


2、4 锅炉燃烧效率公式

η=Q1/Q η燃烧热效率;Q1锅炉供热量;Q锅炉给热量
Q1=G*ΔT G总循环水量; ΔT供回水温差
Q=T*Qnet T锅炉耗煤量; Qnet煤低位发热值

通过以上计算公式与锅炉自寻优算法调配风煤比相结合,可降低锅炉耗煤量,大大提高热效率。 


3 软件设计

根据控制方案及用户要求，计算机控制系统主要完成下列功能：工艺参数显示功能、参数的修改与设置、输出量的控制、事故记录的报警及保存、报表数据查询打印等。我们选用Visual Basic 作为前台程序设计语言[3]，实现自动寻优算法，与亚控公司的KINGVIEW软件进行数据交换，Microsoft Access 作为后台数据库系统，用于保存故障、报警等数据。软件编制主要包括上位机流程图与下位机控制程序。


4 锅炉智能控制的设计

由取暖小区需求供热量、锅炉系统实际总供热量和取暖小区实际消耗热量，以及能量损失等数据组成检测知识库。来实现检测点数据的识别、数据格式的转换、热效率计算、燃烧状况的测定等推理操作；经数据过滤、分类、分析等数据处理后，送锅炉系统信息数据库。
由时变非线性负荷给定模型形成供暖锅炉组的控制知识库，即形成满负荷运行炉、帮烧调节炉、停烧炉及其运行时间等控制知识库的规则[1]。由控制推理机来实现燃烧系统的负荷给定和优化燃烧，且得到随负荷变化的负压给定。

结合锅炉工艺运行，实施推理规则为：用给煤、鼓风、引风粗调负荷后使系统燃烧满足负荷需求且炉膛燃烧趋于稳定，再采用热效率寻优模型细调风煤比寻优，可有效完成锅炉系统运行达到热效率大值点，实现经济燃烧的目的。



图三
图三 供暖锅炉智能控制系统




由取暖小区需求供热量、锅炉系统实际总供热量和取暖小区实际消耗热量，以及能量损失等数据组成检测知识库，由检测推理机来实现检测点数据的识别、数据格式的转换、热效率计算、燃烧状况的测定等推理操作，经数据过滤、分类、分析等数据处理后，送锅炉系统信息数据库。

上述小区供暖锅炉智能控制系统运行成功的关键问题，是锅炉燃烧控制知识库的规则。我们考虑控制规则可以来自于四个方面：锅炉燃烧过程运行理论，运行的操作经验，工业现场实际经验的摸索，运行过程中的不断完善。

智能控制系统是用前台语言Visual Basic实现的，上位机KINGVIEW软件将锅炉实时运行的数据存入数据库，表中可清晰了解锅炉每小时运行数据，供、回水温度、炉温、温差、供热量、给热量、耗煤量、室外温度，包括锅炉的热效率和负荷率。锅炉运行情况、节煤情况等一目了然，提高了管理水平。

智能控制系统另外一个的优点是，组织运行策略，计算机了解室外平均温度后，可自动根据组织运行策略，自动起机、自动燃烧、自动寻优、自动停炉，按时打印报表，全自动运行。

燃烧系统的负荷和燃料的协调达到理想状态，从而节约大量燃料和电能，并使锅炉寿命延长。减轻了对大气污染，真正达到了环保的目的。另外，自动化的管理模式保证锅炉运行的、稳定，减轻操作人员的劳动强度。


5 结束语

本文根据智能自动化的系统理论，设计这一供暖锅炉智能控制系统；通过供暖锅炉控制系统的运行环境的取暖需求模型，作为建立智能系统的关键，强调供暖运行效果；采用一种面向应用对象功能实现的自寻优算法模型，克服多回路耦合和煤质干扰，很好的解决了锅炉燃烧控制难题，自动化程度及控制精度都较高，主要技术指标有炉膛负压控制精度：士2Pa；空气过剩系统：小于1.8；渣含碳量：小于15%；热效率比手动控制提高：4%；变频调速节电：30%；节煤：每台锅炉（以20吨每小时为例）年节煤2000吨。本套锅炉系统具有人工智能、全自动运行，提率等优点，为国家大大节约能源，在国内各类型锅炉中具有很好的推广。