[发明专利]一种化工生产过程仿真系统及方法

说明书

本发明涉及一种化工生产过程仿真系统及方法，其中系统分为三层结构，第一层为生产模型层，通过化工生产模型模拟化工生产过程，真实的展示工艺过程的物理变化；第二层为现场设备控制层，本发明采用并联结构的分散控制系统模块和安全仪表系统模块对化工生产模型的现场设备的工作参数进行采集和诊断；第三层为系统监控管理层，通过对工作参数和诊断信息进行校验并进行存储，能够实现网络攻击后真实场景的数据采集、分析和记录，提高化工生产过程仿真检验的真实性，从而为实际的化工生产过程在遭受网络攻击时的影响与防护提供了实验环境和数据支持。

技术领域

本发明涉及工业控制技术领域，特别是涉及一种化工生产过程仿真系统及方法。

背景技术

工业控制系统安全作为网络安全的重要组成部分，事关工业生产安全、经济发展、社会稳定和国家安全。随着信息化和工业化融合不断深入，在促进工业转型升级、加快实体经济发展的同时，工业控制系统信息安全保障需求日益提高。随着一系列工业控制系统信息安全事件的发生，工控安全的严峻形势越来越受关注。过去几年，工控安全事件在全球范围内仍然频频发生，新型攻击技术手段层出不穷。能源、关键制造、电力、石油石化等重要基础设施的传统工业控制系统依然是黑客的攻击重点。尤其是近年来，以WannaCry为代表的恶意勒索软件对部分行业工控系统造成了严重影响。

研究工业控制系统的信息安全研究，需要有针对性的研究对象和场景。作为国民生产最重要的石油石化领域，其各个生产环节不安全因素较多，一旦发生安全事故，具有事故后果严重、危险性比传统制造行业更大。同时由于针对化工领域的工业信息安全研究不仅无法直接在实际工业现场展开。

目前，工控安全仿真测试环境的构建技术主要分为：

1)使用全实物构建与现实系统1:1比例的仿真测试环境。但存在建设过程投资巨大，运营成本高等问题。

2)采用真实的工控设备构建工业控制系统的监控层和控制层，利用仿真软件或物理模具搭建生产过程模型。但存在物理量模拟且过于单一，无法真实的展示工艺过程的物理变化和攻击效果等问题。

3)使用软件仿真控制网络到物理系统。但缺乏组件设备实际交互的真实性和可靠性及行业针对性，更无法真实的展示工艺过程的物理变化和攻击后果影响。

且现有的以软件仿真控制设备和控制网络的仿真测试环境无法实现网络攻击后真实场景的数据采集及分析。因此，研发出一款针对工控网络与信息网络数据传输的化工生产过程仿真系统迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是提供一种化工生产过程仿真系统及方法，能够实现网络攻击后真实场景的数据采集、分析和记录，提高化工生产过程仿真检验的真实性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种化工生产过程仿真系统，包括：

化工生产模型，包括至少一种化工塔设备和设置在所述化工塔设备上的仪器仪表、开关元件和热力元件；

分散控制系统模块，分别与所述仪器仪表、所述开关元件和所述热力元件连接，用于采集所述仪器仪表、所述开关元件和所述热力元件的工作参数，还用于控制所述开关元件和所述热力元件的开闭；

安全仪表系统模块，分别与所述仪器仪表、所述开关元件和所述热力元件连接，用于对所述仪器仪表、所述开关元件和所述热力元件进行故障诊断，并生成诊断信息；

系统监控管理模块，分别与所述分散控制系统模块和所述安全仪表系统模块连接，用于根据所述工作参数和所述诊断信息进行校验，并存储校验结果。

优选地，所述化工塔设备为初馏塔工艺模型、常压塔工艺模型或减压塔工艺模型。

优选地，所述分散控制系统模块包括：