西门子模块6ES7231-7PC22-0XA0品质好货

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一、引言 

隧道窑是一种连续式窑炉，主要用于陶瓷建材、日用陶瓷等烧制，就其结构而言主要由预热区、高温区、急冷区和缓冷区组成，隧道窑的控制涉及风机的控制、温度的检测、压力的检测，温度的控制、压力的控制以及其它控制。将CAN总线技术应用在隧道窑控制系统，可以很好地满足温度和压力实时控制的要求，系统通信速、稳定性强，而工业级人机界面的参与，使得控制系统加直观化，易于用户使用和操作。下面以河北唐山某陶瓷厂的一条隧道窑为案例，介绍其控制系统的实现过程。 

二、控制对象 

此窑是一条80m长的燃气隧道窑，共有温度检测点20个（K分度12个，S分度8个），其中10个温度点受控，压力检测点2个，10个燃气执行器，10只烧嘴火焰检测，风机有：排烟风机2台（一用一备）、助燃风机2台（一用一备）、急冷风机2台（一用一备）、缓冷风机2台（一用一备）、抽热风机2台（一用一备）、窑头窑尾气幕风机各1台。10点温度控制是通过控制执行器阀位大小，改变燃料注入多少，从而使温度稳定。2点压力控制通过调节排烟风机和急冷风机转速来控制，实际上调节排烟和急冷变频器频率来控制压力。此外还有风机连锁，烧嘴熄火报警及各类故障报警。 

三、窑炉控制系统的组成 

本控制系统由3台嵌入式PLC（EASY-M2416R）、2台CAN-AD1216、1台CAN-AD1208、1台CAN-DA1208等部分组成。其中，嵌入式PLC用于逻辑开关量的控制，PID运算，以及通过CAN总线与下级的模块进行通讯；温度采集模块CAN-AD1216用来完成20点温度模拟量的；压力采集模块CAN-AD1208用来采集2点压力信号；模拟量输出模块CAN-DA1208用来控制风机变频器。 

下面为系统框架图：

由于集成的RFID系统实际上是一个计算机网络应用系统，因此问题类似于计算机和网络的问题，但它仍然有两个特殊的特点：，RFID标签和后端系统之间的通信是非接触和无线的，使它们很易受到窃听；其次，标签本身的计算能力和可编程性，直接受到成本要求的限制。一般地，RFID的威胁除了与计算机网络有相同之处外，还包括以下三种类型：

一、标签中数据的威胁

由于标签本身的成本所限，标签本身很难具备能够足以保证的能力。这样，就面临了很大的问题。非法用户可以利用合法的阅读器或者自构一个阅读器，直接与标签进行通信。这样，就可以很容易签内所存数据。而对于读写式标签，还面临数据被篡改的风险。

二、通信链路上的威胁

当标签传输数据给阅读器，或者阅读器质询标签的时候，其数据通信链路是无线通信链路，无线信号本身是开放的。这就给非法用户的侦听带来了方便。实现的常用方法包括：

1、非法截取通信数据。通过非授权的阅读器截取数据或根据RFID前后向信道的不对称性远距离标签信息等。

2、业务拒绝式攻击，即非法用户通过发射干扰信号来堵塞通信链路，使得阅读器过载，无法接收正常的标签数据。

3、利用冒名替标签来向阅读器发送数据，使得阅读器处理的都是虚的数据，而真实的数据则被隐藏。

4、通过发射特定电磁波破坏标签等。

三、阅读器协议的威胁

RFID所遇到的问题，要比通常的计算机网络问题要复杂的多。通过分析RFID系统的威胁，受到非授权攻击的数据可能保存在标签中、阅读器中，或者当数据在各个组件之间传输时，我们采取相应的对策解决。

1、保护标签中数据对策

为了防止RFID标签泄露个人隐私，同时也为了防止用户携带安装有标签的产品进入市场所带来的混乱，人们从技术上提出了多种方案。

当然我们还可以使用各种认证和加密手段来确保标签和阅读器之间的数据。比如，直至阅读器发送一个密码来数据之前，标签的数据一直处于锁定状态。严格的还可能同时包括认和加密方案。但是标签的成本直接影响到其计算能力以及采用的算法的强度。在现实生活中选择射频识别系统时，应该根据实际情况考虑是否选择有密码功能的系统。因此，一般来说，在RFID系统(智能卡)和高的被标签物品场合，可以采用这种方式。

2、各组件通信链上数据对策

(1)限制标签和阅读器之间的通信距离。采用不同的工作频率、天线设计、标签技术和阅读器技术可以限制两者之间的通信距离，低非法接近和阅读标签的风险，但是这仍然不能解决的风险，还以损害可部署性为代价。

(2)实现专有的通信协议。在高度敏感和互操作性不高的情况下，实现专有通信协议是有效的。它涉及到实现一套非公有的通信协议和加解密方案。基于完善的通信协议和编码方案，可实现较高等级的。但是，这样便丧失了与采用工业标准的系统之间的RFID数据共享能力。当然，还可以通过的数据网关来进行处理。

(3)为RFID标签编程，使其只可能与己授权的RFID阅读器通信。解决办法是，确保网络上的所有阅读器在传送信息给中间件(中间件再把信息传送给应用系统)之前都通过验证，并且确保阅读器和后端系统之间的数据流是加密的。部署RFID阅读器时应采取一些非常切合实际的措施，确保验证后方可连入网络，并且不会因为传输而被其他人重要信息。

3、保护阅读器中数据对策

在RFID系统中，阅读器只是一个简单的读写设备没有太多的功能，因此阅读器中数据采集的问题依靠中件间来解决。中间件的对策与计算机网络系统有相同之处这里不再。攻击者要想对阅读器进行攻击，多数情况是至少得和阅读器接触，所以保护数据除了不断推进加密技术来应对之外，还要依靠的管理制度，完备的数据管理模式，依靠数据的管理者持续的工作来保持数据的性，所以保密是一个过程。

当然任何一个单层面的解决方案都是不的(加上成本不允许)，不可能保证RFID应用的，在很多时候都需要采用综合性的解决方案。不管如何，在实施和部署RFID应用系统之前，应该根据实际情况进行充分的业务评估和风险分析，考虑综合的解决方案、考虑成本和收益之间的关系。

数控系统是泛指应用在各种制造装备上的数字化的控制器。数控系统是依据工业标准的，基于现代计算机软硬件平台的，融合了运动控制技术和逻辑控制技术的自动化控制装置，是集成机械电子、自动化、计算机、通讯等多工程技术学科的高技术产品。数控系统相关技术是支持现代装备制造业的关键技术群，直接决定制造装备的功能和性能，是信息化带动工业化进程中装备层的关键技术群，属于支持工业化重要基础技术群。

数控系统的发展初期几乎是计算机技术发展是平行线，早期的数控系统称为NC (Numerical Control) ，是从数字逻辑原理出发，历经了电子管时代和晶体管时代，实质上是的轨迹控制处理器。伴随着计算机的小型化和制造成本的降低，数控技术开始以通用计算机为基础进入了计算机数控时代，即通常所说的CNC（Computerized Numerical Control）。纵观数控系统近20年的技术发展，现代计算机技术提供了非常重要的支持。现代计算机技术对数控系统技术路线的影响主要可以概括为以下几个方面：

1． 现代计算机技术为数控系统提供了价格比的软硬件平台支持。

数控系统以控制装备的各运动装置协同运动以及辅助装置准确的逻辑控制为目标。这些控制任务需要严格周期性的高频度的计算。除了这些基本的计算任务，控制器还需要人机交互等辅助操作。因此数控系统需要具有实时多计算平台的支持。近十年来，随着现代半导体技术的飞速发展，新型的的处理器（CPU）为数控系统提供了强大运算能力的支持。同时日趋成熟的现代计算机体系结构，直接为数控系统的外设管理和其他控制装置的接入提供了技术标准。特别是工业PC机的广泛应用为数控系统提供了价格比的硬件平台。目前许多世界的控制器产品都采用或部分采用PC技术标准。包括西门子、乐、海德汉等。PC技术标准不仅提供了硬件资源同时还提供了丰富的软件资源。另一方面实时操作系统为数控系统实时多计算提供了重要的软件平台支持，包括VxWorks， ucOS，RtOS，RtLinux等等都有在数控系统中成功应用的范例。利用实时操作系统，大地简化了数控系统的软件的开发过程，简化了数控系统对人机交互系统，文件管理，内存管理、外设管理和任务管理等相关功能的开发。

2．现代计算机通信技术为数控系统网络化奠定了基础。

生产系统的网络化是化经济形势下制造化的现实需求，也是制造技术发展的重要趋势。数控系统作为制造系统的底层信息处理，是整个生产系统网络中重要的信息交互的枢纽。基于现代计算机通信技术，数控系统大多实现底层网络和上层网络，完成基础制造信息的交互。底层网络是指基于现场总线技术的数控系统区伺服驱动装置以及智能I/O模块间的互连网络。目前流行的现场总线包括CAN, PROFIBUS, Powerbbbb, SERCOS,工业以太网。上层网络主要实现数控系统与车间工作站以及办公自动化网络的接入。值得注意的是工业现场总线中许多标准在向以太网标准靠拢，很可能在将来底层网络和上层网络均采用以太网标准。

3．现代计算机软件开放化技术为数控系统的开放化提供了直接有效的技术手段。

从工业化在20世纪的发展历程可以看到，20世纪的前半叶，机械自动化生产在两次世界大战的洗礼下，得到飞速的发展。这种发展曾经为两次世界大战提供飞机和坦克，也为战后的以汽车文明为代表的工业文明做出了贡献。正是这种工业化文明自身进步，给装备制造提出了新的需求。一方面，随着领域和民用领域多技术的实用化，复杂零件成为设计者无法回避的问题，特别是在航空航天领域，核工业领域。另一方面，人们需要在制造批量和制造成本间寻求新的平衡，市场终会偏爱那些能够快地响应顾客不断变化的需求和品味的产品。这是以数控技术为基础的柔制造技术发展的重要的原动力。数控系统的开放化技术旨在基于数控系统模块化设计技术，实现易于扩展的，易于不同供应商控制组件互换的，易于实现控制器类型的多样化的数控系统体系结构。美国90年代初的NGC计划提出了数控系统开放化的理念，并提出了开放式系统结构软件模型。欧洲90年代中后期的OSACA计划实践了开放式控制器理念，并自行建立了数控系统软件信息互连和封装的标准。但很遗憾，OSACA计划实施过程正是计算机软件中间件技术飞速发展，并趋于标准化的时期。OSACA计划执行完毕产生的软件技术手段已经落后于计算机软件技术领域的发展了，该计划也就无结而终了。国内外有多家研究机构采用CORBA和COM技术构建控制器开放式体系结构都了有的成果。虽然目前真正意义的开放式控制器尚未见诸于产品，但相信在现代计算机软件开放化技术的支持下，控制器的开放化进程将不断新的进展。

4．现代计算机软件工程技术为数控的提供支持