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生产线上的整理师丨信捷机器人智能码垛系统
近年来，随着我国人口红利的逐渐消失，劳动力市场结构也发生了重大变化，那些需要简单重复而又繁重的工作岗位出现了用工荒和招工难的现象，昂贵的人力成本为制造业、仓储业等带来了沉重压力。码垛机凭借成本低廉、运作灵活、码垛、能耗更低等优势，赢得了仓储、物流、医药、**、食品、饮料等多个行业的青睐。目前，我国正处于从传统装备向先进制造装备转型升级的关键期，在国内企业旺盛的需求带动下，我国码垛市场潜力日益凸显，未来发展前景可期。工作流程1、物料经过前道工序包装后，由输送带经过整理，然后传送至待抓取区域。2、再由码垛机抓手将物料根据提前设定好的参数和垛型码放到托盘上。3、待托盘满垛后，码垛机抓手返回待命。
近年来，随着我国自动化技术的提高，工厂自动化也上了一个新台阶。PLC作为一个新兴的工业控制器，以其体积小,功能齐全，价格低廉，可靠性高等方面具有*特的优点，在各个领域获得了广泛应用。作为国内的印刷机生产厂家---北人集团公司，为了使产品性能稳定，易于维护，我们采用了以PLC为主控器的控制方案。由于双色印刷机要求易于操作，精度高，故其输入，输出点较多，因此采用了双机通讯。上位机采用三菱FX2N-80MR 32EX 4D/A，主要负责主传动的控制，各机组离合压的控制，以及气泵，气阀的控制等。下位机采用三菱FX2N-64MR 4A/D,主要负责水辊电机的控制，主传动的调速输出，调版电机数据采集等。同时选用了一台三菱5.7寸触摸屏，主要负责水辊电机速度显示，调版显示，以及整机故障显示等。本系统运行可靠，维护方便，操作简便直观，大大提高了胶印机的档次，受到用户**。
系统结构
其中，上位机与下位机采用了RS485通讯，通讯方便，可靠。对多色机而言，安全因素很重要。在设计中，每个机组既要考虑到安全控制，其中包括本位机组的急停，安全按钮;还要考虑方便操作，包括每个机组均应有正点，反点按钮。因此，一方面输入点增加很多;另一方面，走线也很不方便。采用双机通讯，可以很好地解决此问题，各机组的走线可以按照就近原则，进入离它较近的控制柜内，既节省了走线，也方便了控制。
PLC的指令繁多，但主要的有这么几种类型：
基本逻辑指令，用于处理逻辑关系，以实现逻辑控制。这类指令不管什么样的PLC都总是有的。
数据处理指令，用于处理数据，如译码，编码，传送、移位等等。
数据运算指令，用于进数据的运算，如十、一、X、/等，可进行整形数计算，有的还可浮点数运算；也可进行逻辑量运算，等等。
流程控制指令，用以控制程序运行流程。PLC的用户程序一般是从零地址的指令开始执行，按顺序推进。但遇到流程控制指令也可作相应改变。流程控制指令也较多，运用得好，可使程序简练，并便于调试与阅读。
状态监控指令，用以监视及记录PLC及其控制系统的工作状态，对提高PLC控制系统的工作可靠性大有帮助。
当然，并不是所有的PLC都有上述那么多类的指令，也不是有的PLC仅有上述几类指令。以上只是指出几个例子，说明要从哪几个方面了解PLC指令，从中也可大致看出指令的多少及功能将怎样影响PLC的性能。
除了指令，为进行通讯，PLC还有相应的协议与通讯指令或命令，这些也反映了PLC的性能。、
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。目前，该生产线已投运，生产用于所有车型（轿车）的双离合顺序传输变速箱。控制系统是基于集成以太网通讯处理器的VIPA NET CPU。
ThyssenKrupp Krause公司开发，建造，安装调试的交钥匙工程，包括应用于汽车和组件生产的组装线以及相关的检测和测试设备。标准化产品范围包括用于发动机，变速箱和车轴以及相关组件的手动，半自动和全自动装配生产线，以及相关的检测和测试设备。
VW在Baunatal －－ 位于Kassel南部约10公里路程，的工厂拥有**过13000多名员工，它是VW在德国的*二大生产基地，较受关注和较具重要性的零部件供应商之一。这个在Kassel的工厂，每年为VW在全世界所有的工厂提供280万个手动和自动变速箱。在这里，欧洲的轻金属铸造厂内生产着大众所需的铝镁外壳，原部件的派送也位于这个工厂，其中有**过1700万个的原部件被分发到世界各地。
据US-CERT（美国计算机应急响应小组）SB11-360和SB12-037公告称施耐德Modicon Quantum系列PLC存在多项安全漏洞，Tofino技术总监Eric在2011年12月16日的博客中就提前发布过相关资讯，这为使用Modicon Quantum系列PLC及所有使用Modbus工业协议的用户敲响了安全防护的警钟，从伊朗Stuxnet到Duqu，越来越多的攻击破坏行为正越来越多的指向工业设备，Tofino以其*创的Modbus工业安全插件模式，为支持Modbus/TCP工业设备提供安全**。
1 安全漏洞分析
针对目前施耐德Modicon Quantum系列PLC的漏洞，大致可将分为以下两方面。
1.1 Modbus协议功能码90（0x5A）的漏洞
根据Modbus功能码定义（详见附录一），功能码90为用户保留的功能扩展编码段，而非Modbus协议常规的功能码，因此，这一漏洞是施耐德公司Modicon Quantum系列PLC所特有的，此功能码具有启停PLC设备、获取信息、图形逻辑代码上传等可能直接影响PLC正常运转的高权限行为能力，而实际应用中此功能码可能并非用户所必要。
1.2 网络端口开放漏洞
Modicon Quantum系列PLC存在多项网络端口和服务漏洞，其中包括许多与病毒常用的通讯端口，通过Telnet、FTP、Web、远程登录等手段可以导致PLC瘫痪，PLC在实际使用中可能并不需要为用户开放这些网络端口，默认开放的端口为非法攻击行为创造了环境。
2 安全漏洞防御解决方案：
通过对Modicon Quantum系列PLC存在的漏洞进行分析，我们认为可以通过如下方式防御现有的安全漏洞。
2.1 PLC Modbus协议的深度防护
Tofino工业防火墙具有深度检查和防御Modbus协议通讯的功能，它可以从Modbus的设备地址、功能码、寄存器地址等方面提供Modbus协议通讯的防护，通过白名单方式化开放允许的通讯行为，在保证PLC正常通讯的同时一切不必要的和非法的Modbus通讯请求，真正的从应用协议层面保护PLC的安全，防御Modbus协议功能码漏洞，此功能不仅可以用于Modicon Quantum系列PLC，也可以用于所有通过Modbus协议通讯的工业设备。
2.2 PLC的网络端口与服务的安全防护
Tofino防火墙在实现Modbus协议深度检查和防御的同时，还可以对PLC控制器默认开放的网络端口与服务提供安全防护，防火墙的白名单方式化开放必要的通讯端口，了Telnet、FTP、Web、远程登录等所有不必要的和非法的通讯端口，Tofino防火墙特有的IP功能，使非法攻击者根本无法扫描并攻击网络中的PLC设备，为其保护的工业设备提供了一个安全的运转环境。
2.3 隔离企业内网与控制网络
通过在企业内网（数采网）与PLC所在的控制网络之间加入Tofino工业防火墙，安全隔离控制网络的PLC设备不与外界网络通讯，防御来自外网的非法侵入。数采网络与控制网络之间往往需要进行数据通讯，一般采用的工业协议为OPC协议，OPC协基于DCOM技术，使用动态端口进行通讯，传统防火墙无法有效的从应用协议层面对OPC协议进行防护，Tofino工业防火墙恰恰具有深度检查与防护OPC通讯协议的能力，这样通过充分发挥Tofino防火墙作为边界设备的优势，能够将数采网络与控制网络安全隔离，防御外界网络对控制网络PLC设备的非法攻击。
图1 多芬诺安全防护示意图
3 应用案例展示：
目前Tofino防火墙已经被广泛的应用于工业信息网络，为用户提供了工业协议与工业网络通讯的安全防护。
案例一：Modbus协议的防护:
用户信息:石化青岛炼化分公司
应用环境：SIS仪表安全控制系统工程师站防护
防护描述：SIS系统的工程师站使用IFIX软件作为HMI平台，通过Modbus协议与SIS系统控制器进行数据通讯，通过流程图显示现场数据，为用户提供现场数据的实时信息，同时HMI软件也具备数据写入能力，通过Modbus协议可以将数据写入到控制器中。
防护架构图：
图2 工程师站防护示意图
防护策略：根据实际应用的了解发现工程师站只使用功能码01和03读取现场数据，而正常操作情况不需要通过写入功能码修改现场数据，在防火墙安全策略设置中我们化开放Modbus协议的01和03功能码及必要的地址偏移量和连续地址范围，这样在保证HMI平台正常通讯的同时也将其它所有非必要的功能码和地址段安全保护起来，如果有Modbus协议的非法操作都将被防火墙拦截。




2010年11月12日，备受瞩目的*16届亚运会开幕式在广州海心沙上演。该盛会次创造性的将**大规模的水景表演应用于大型文化体育活动开闭幕式中。较具层次感的船形喷泉、活泼欢快的迎宾喷泉、层峦叠嶂的屏幕喷泉、云中雾中的船帆喷泉、美轮美奂的舞台喷泉等诸多水型争奇斗艳。
其中，以水载舟，以水“造”船是开幕式导演组的绝妙创意，同时也对水景造型的控制提出了较高的要求。为配合海心沙这“艘”亚洲和谐号“巨轮”，设计方通过216个升降喷头组成一幅长208米，宽128米，喷高38米的巨船造型喷泉，宏大气势、强烈视觉冲击、巨大的震撼力堪称世界之较。
如何通过、灵活的控制，使7大水景喷泉曼妙配合，勾画出一幅幅变幻复杂的水型组合？如何使喷泉的配合现场表演，托起一叶叶小舟？这幕后的“指挥官”就是西门子冗余PLC控制系统。
项目的挑战及困难
广州亚运开幕式设计有喷泉、风帆、升降舞台和火炬四大舞美工程。亚运开幕式喷泉工程包括船型喷泉、表演背景喷泉、迎宾喷泉、中心喷泉、舞台前区喷泉、船帆喷泉、环保火泉7大部分。喷泉是其中技术较复杂、面积、配合演出难度的工程。海心沙喷泉水景要求控制系统能够利用自动化的手段，通过对升降喷头、灯光等现场设备的控制，较终呈现出各种水型的复杂组合，且要地配合开幕式演员的演出及音乐。
喷泉工程的设计施工单位——北京中科鸿正技术开发有限公司较终决定将工业级控制系统引入喷泉系统的控制中，这在国内尚属**。中科鸿正要求控制系统具有冗余配置，并需具备自诊断功能，系统内任一组件发生故障均不会影响整个系统。
控制室环境潮湿、闷热，因而要求现场设备能够适应较端工作环境。亚运会开幕式喷泉需要与表演配合，排练2个月期间，控制系统根据需要要进行多项调整。
TEXAS INSTRUMENTS PLC U-01Z NSFP U01Z
ASEA BROWN BOVERI SK-109 NSPP SK109
TEXAS INSTRUMENTS PLC 7MT-1300 USPP 7MT1300
TEXAS INSTRUMENTS PLC 500-2114 USPP 5002114
ALLEN BRADLEY 1336-B003-EAD-​FA2-L1 USPP 1336B003EADFA2​L1
ASEA BROWN BOVERI 3HAB-8801-1 USPP 3HAB88011
TEXAS INSTRUMENTS PLC 500-7111 USPP 5007111
SIEMENS 6ES5-324-3UR11 USPP 6ES53243UR11
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-CP1434-TCP USPP 505CP1434TCP
Perceptron DSP Frame Grabber 495-0191 96K 495-0192 500-0192 *new/unused*
Texas Instruments PM550-412
NILFISK ADVANCE GM-625 USPP GM625
SIEMENS 6FX1-120-2CA00 USPP 6FX11202CA00
TEXAS INSTRUMENTS PLC 500-5840 NSFP 5005840
Panasonic AC Servo Driver MSD083A1XXV
BARD EHWH24A-C06 NSPP EHWH24AC06
TELEMECANIQUE TSX-ETZ-510 USPP TSXETZ510
Panasonic AC Servo Driver MDD253A1V Free Ship
MILLTRONICS 86112010 NSFP 86112010
Panasonic AC Servo Motor MFA100MB5NSA _MFA 100MB5NSA
Panasonic MQDA013D1A+ MQMA012C1Q 100W Servo Drive & Motor set (free ship)
ACTUS POWER NPSA-103MU-EIB​S/1680336B USPP NPSA103MUEIBS1​68
Panasonic SERVO DRIVER MSD011A1XX Free Ship
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-4308 NSPP 5054308
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-4132 NSFP 5054132
PERCEPTRON 515-0076 ENCODER MOTOR CABLE MODULE
ALLEN BRADLEY 1771-E2C NSPP 1771E2C
Panasonic AC Servo Driver MBDDT2210053 Free Ship
Panasonic AC Servo MDDDT5540 1.5KW Driver
ALLEN BRADLEY 1785-KA5 NSFP 1785KA5
Panasonic 1kW AC Servo Driver MDDA103A1A Free Ship
ASEA BROWN BOVERI EH175C-1 NSFP EH175C1
TEXAS INSTRUMENTS PLC 500-5062 NSFP 5005062
CUTLER HAMMER MES3800LSI NSFP MES3800LSI
RELIANCE ELECTRIC 0-57421-2B NSFP 0574212B
SIEMENS TEXAS INSTRUMENTS MONITOR CVU100
ASEA BROWN BOVERI YB560103-AM USPP YB560103AM
Panasonic AC Servo Driver MSD013A1XXF Free Ship
ASEA BROWN BOVERI 289B456A13 NSFP 289B456A13
TEL 8" SS4 Open Cassette AC Servo Z Driver, Panasonic-MSD5​A1A1XX21
ASEA BROWN BOVERI 57411490 USPP 57411490
SONICS & MATERIALS VC-130S USPP VC130S
ACDC REV-804B-2448-​9001 USPP REV804B2448900​1
OMRON CV500-MC221 USPP CV500MC221
Panasonic AC Servo Motor MSM041A1A
Panasonic 300W AC Servo Drive MUDB3A2AAD new
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-4232 USPP 5054232
PERCEPTRON TRICAM CONTOUR SENSOR 911 0007
ASEA BROWN BOVERI DSDX-452 USPP DSDX452
ASEA BROWN BOVERI 57298821 NSFP 57298821
ASEA BROWN BOVERI S6NH600BW USPP S6NH600BW
TEXAS INSTRUMENTS PLC 505-4032 USPP 5054032
TEXAS INSTRUMENTS PLC PM550-400 USPP PM550400
Panasonic Servo Motor MSM042P1A 400W Free Ship
ASEA BROWN BOVERI DCS502-0100-51​-2102100 USPP DCS50201005121​02
CTI 2572 for Texas Instruments/Si​emens TI 2572


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