一种小型工控系统便携式试验箱的制作方法

1.本发明涉及工业控制系统领域，尤其涉及一种小型工控系统便携式试验箱。


背景技术：

2.随着中国制造工业的迅猛发展，互联网与物联网的高度结合，中国信息化和工业化高层次的深度融合的步伐也在加快。电子信息技术越来越多的应用于工业生产的各个领域，信息化技术和工业化技术不再是相互独立的技术，而是在技术、产业、产品等多个方面进行融合，从而推动和衍生出新的技术、产业和产品等等。在这个大的背景下，工业控制系统信息安全技术应运而生，并迅速发展成为新兴战略产业。随着这一产业的快速推进，随之而来的是对于工控网络安全人才的巨大需求，而作为工业控制自动化技术、计算机技术、信息安全技术等多学科复合型人才的培养，目前正处在初期开创时期。
3.相对于工控安全人才市场较大的供需缺口，由于工控安全人才的培养需要跨行业、跨专业进行，学科体系标准缺失，教学实训环境缺乏，因此培养难度和培养成本都较高。为了解决这一矛盾，培养高水平的复合性工控安全人才，同时将产业发展与教、研、产、训很好的结合起来，就需要研发与之相适应的实验设备和装备，配合相应的实验教程，填补目前行业专业教育培训的空白，为高职院校、研究单位、教育培训机构、企事业单位开展工控安全专业教育培训及工控安全产品的检测检验提供有效实验检测工具和研发实践平台。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，提出了本发明以便提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种小型工控系统便携式试验箱。
5.根据本发明提供了一种小型工控系统便携式试验箱，所述试验箱包括：上位机、触摸屏、控制器、交换机、工业防火墙、ai/ao设备、d i/do设备、通信设备和发电设备；
6.所述交换机与所述上位机连接，将所述上位机与外界形成人机交互的界面；
7.所述控制器与所述交换机连接，用于控制所述交换机工作；
8.所述触摸屏与所述交换机连接；
9.所述工业防火墙分别与所述交换机和所述通信设备连接，用于所述交换机与网络实现连接。
10.可选的，所述触摸屏为siemens samrt 700ie v3触摸屏。
11.可选的，所述控制器采用simatic s7
‑
200 smart plc，cpu模块选用st20，em模块选用am06。
12.可选的，所述上位机采用intel celeton j1900@1.99ghz cpu；windows7旗舰版64位操作系统；8g ddr3内存；realtek pcie gbe*2网卡；sata ssd 120g硬盘，其他接口有：外置电源口、usb3.0*2、usb 2.0*4、vga*1、hdmi*1、com口*1。
13.可选的，所述交换机采用tp
‑
link wr802n v1。
14.可选的，所述发电设备具体包括：光伏设备和风力发电风机。
15.可选的，所述试验箱还包括：蜂鸣器和电源设备。
16.本发明提供的一种小型工控系统便携式试验箱，所述试验箱包括：上位机、触摸屏、控制器、交换机、工业防火墙、ai/ao设备、d i/do设备、通信设备和发电设备；所述交换机与所述上位机连接，将所述上位机与外界形成人机交互的界面；所述控制器与所述交换机连接，用于控制所述交换机工作；所述触摸屏与所述交换机连接；所述工业防火墙分别与所述交换机和所述通信设备连接，用于所述交换机与网络实现连接。
17.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
19.图1为本发明实施例提供的小型工控系统便携式试验箱布置图；
20.图2为本发明实施例提供的小型工控系统便携式试验箱网络拓扑图；
21.图3为本发明实施例提供的小型工控系统便携式试验箱案例功能；
22.图4本发明实施例提供的小型工控系统便携式试验箱案例工控流程；
23.图5本发明实施例提供的小型工控系统便携式试验箱案例plc输入/输出(i/o)接线图。
具体实施方式
24.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
25.本发明的说明书实施例和权利要求书及附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元。
26.下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
27.如图1所示，本发明公开的一种小型工控系统便携式试验箱，依据典型工业现场环境，采用迷你主机作为上位机，采用主流触摸屏、小型主流典型plc、小型通用性交换机、工业防火墙、ai/ao设备、di/do设备、微型发电风机、光伏设备、蜂鸣器、电源设备、对外通信设备等硬件设备；设备软件采用与硬件设备相匹配的主流通用性软件。
28.工控网络拓扑设计方案见附图2
29.上位机采用迷你主机，本案例选用intel celeton j1900@1.99ghz cpu；windows 7旗舰版64位操作系统；8g ddr3内存；realtek pcie gbe*2网卡；sata ssd 120g硬盘，其他接口有：外置电源口、usb3.0*2、usb2.0*4、vga*1、hdmi*1、com口*1。
30.人机界面(hmi)系统采用主流触摸屏，本案例采用siemens samrt 700ie v3触摸
屏。
31.本案例交换机采用tp
‑
linkwr802n v1。
32.可编程逻辑控制器plc，本案例采用simatic s7
‑
200 smart plc，cpu模块选用st20，em模块选用am06。
33.本发明小型工控系统安全便携式试验箱的设备可以根据实验功能的需要进行同性能设备的替换，不影响其设计功能。
34.根据本案例硬件设备和基本功能要求的选择，专业应用软件选择如下：
35.step 7
‑
microwin smart
36.其主要用于西门子系列工控产品包括simatic s7、m7、c7和基于pc的winac的编程、监控和参数设置。
37.wincc flexible smart v3
38.simatic wincc是西门子的监督控制和数据采集(scada)和人机界面(hmi)系统。可以与西门子控制器结合使用。使用microsoft sql server进行日志记录，并带有vbscript和ansi c应用程序编程接口。
39.s7
‑
200 pc access smart
40.s7
‑
200 pc access smart是西门子公司针对s7
‑
200 smart plc与上位机通信推出的opc服务器软件。其作用是跟其他标准的opc客户端(client)通信并提供数据信息。
41.simatic prosave
42.siemens simatic prosave是一款使用于simatic hmi面板中用于备份恢复和固件更新的产品。
43.vmware workstation pro
44.vmware workstation pro是vmware公司推出的一款桌面虚拟计算软件，具有windows、linux版本。此软件可以提供虚拟机功能，使计算机可以同时运行多个不同操作系统。kali linux是基于debian的linux发行版，设计用于数字鉴识和渗透测试。
45.本发明小型工控系统便携式试验箱可以根据需要实现教学、培训、研究、验证、展示、攻防演练等多项功能，案例展示了一套简易的教学培训功能见附图3。
46.这套功能包括：
47.各硬件设备的辨识和基本功能简介；
48.工控系统设备组态与安装；
49.上位机、人机界面基本功能软件的安装、卸载和应用；
50.上位机、人机界面、plc、交换机、防火墙等设备的专业软件的安装与应用；
51.工控网络通信；
52.数据的上传与下载；
53.备份恢复和固件更新；
54.案例工控流程的绘制；见说明书附图4；
55.plc组态及编程；
56.工控系统联机运行；
57.工控系统程序与数据的修改。
58.本发明小型工控系统便携式实验箱的i/o接线图见说明书附图5。
59.i/o接线表
[0060][0061][0062]
本发明小型工控系统便携式实验箱，既能供高校、企业及研究单位对工业控制系统学习的需要，又能增强其对工控网络安全学习和操作的需要，是一个开放性的平台；小型工控系统便携式实验箱，基于真实硬件攻防平台环境，为教学培训提供实验实践操作，提高学员实操能力；同时也为工控网络安全教学而设计，为深入学习工控系统及工控安全提供实验平台支持，因此小型工控系统便携式实验箱也是实践操作培训和创新的便携式实验平台。
[0063]
以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。