Дипломная работа на тему "ТЮМГУ | Разработка защищенной автоматизированной системы управления охладительными контурами металлургического агрегата типа СЭР"

Работа на тему: Разработка защищенной автоматизированной системы управления охладительными контурами металлургического агрегата типа СЭР
Оценка: хорошо.
Оригинальность работы на момент публикации 50+% на антиплагиат.ру.
Ниже прилагаю все данные для покупки.
https://studentu24.ru/list/suppliers/Anastasiya1---1326

Описание работы

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ИНСТИТУТ МАТЕМАТИКИ И КОМПЬЮТЕРНЫХ НАУК
Кафедра информационной безопасности

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
дипломная работа
РАЗРАБОТКА ЗАЩИЩЕННОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОХЛАДИТЕЛЬНЫМИ КОНТУРАМИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО АГРЕГАТА ТИПА СЭР

10.05.03 «Информационная безопасность автоматизированных систем»

Тюмень 2023

РЕФЕРАТ
Объем выпускной квалификационной работы составляет 119 страниц. Выпускная квалификационная работа включает в себя 7 глав, 95 иллюстраций, 10 формул, 9 таблиц, 30 использованных источников и 1 приложение.
Ключевые слова: защищенная система охлаждения, защита сети, гарнисажное охлаждение металлургического агрегата типа СЭР, CoDeSys, SCADA, OPC-сервер, отказоустойчивость сети.
Перед авторами была поставлена задача разработки защищенной автоматизированной системы управления охладительными контурами металлургического агрегата типа СЭР.
Целью работы является разработка защищенной автоматизированной системы управления охладительными контурами металлургического агрегата типа СЭР.
Вклад Дите Ильи состоит в подробном описании работы компонентов АСУ ТП, разработке алгоритмов автоматизированного управления и программы для контроля работы охладительных контуров металлургического агрегата, а также разработке системы мониторинга показаний датчиков и диагностики ПЛК для выявления аномальных значений.
Вклад Трофимчука Богдана состоит в определении актуальных нарушителей и разработке модели угроз для обеспечения защиты операторского пункта АСУ ТП, определении необходимых мер защиты, разработке схемы сети предприятия и обеспечении отказоустойчивости конечных серверов, а также настройке правил контроля и фильтрации на межсетевом экране DFL-860e.
Вклад Хабировой Лилии состоит в проведении сравнительного анализа отечественных SCADA-систем, разработке мнемосхемы для контроля работы охладительных контуров СЭР, рассмотрении существующих технологий охлаждения металлургических агрегатов, разработке политик безопасности и описании технологии перевода технологического процесса в безаварийный режим.
Объектом исследования в работе выступают охладительные контуры металлургического агрегата типа СЭР.
Предметом исследования в выпускной квалификационной работе является защищенная система управления охладительными контурами металлургического агрегата типа СЭР.
Результатом данной работы является разработанная защищенная автоматизированная система управления охладительными контурами металлургического агрегата типа СЭР, которая может быть успешно внедрена в предприятие.

СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ 7
ВВЕДЕНИЕ 8
1 Металлургический агрегат типа СЭР 10
1.1 Что представляет собой металлургический агрегат типа СЭР и его
назначение 10
1.2 Компоненты агрегата. Технологический процесс. 11
1.3 Система охладительных контуров металлургического агрегата и ее
назначение 14
1.4 Технологии охлаждения металлургических агрегатов 18
1.5 Выводы по главе 1 19
2 Разработка системы гарнисажного охлаждения агрегата СЭР 20
2.1 Охладительные контуры металлургического агрегата СЭР 20
2.2 Расположение датчиков на охладительных контурах металлургического агрегата типа СЭР 24
2.3 Выбор датчиков, контроллеров, модулей ввода/вывода 31
2.4 Разработка схемы расположения датчиков на охладительных контурах металлургического агрегата типа СЭР 36
2.5 Разработка электрической схемы датчиков, расположенных на охладительных контурах металлургического агрегата типа СЭР 37
2.6 Выводы по главе 2 39
3 Компоненты АСУ ТП 40
3.1 Среда программирования CoDeSys 40
3.2 Технология OPC 41
3.3 Описание SCADA-систем 42
3.4 Выводы по главе 3 43
4 Разработка алгоритмов процесса автоматизации 44
4.1 Разработка алгоритма симуляции показаний датчиков 44
4.2 Разработка алгоритма работы программы для автоматизированного управления охладительными контурами 51
4.3 Сравнительный анализ SCADA-систем 54
4.4 Разработка мнемосхемы для контроля работы охладительных контуров СЭР 59
4.5 Подключение к Simple-Scada 62
4.6 Выводы по главе 4 70
5 Обеспечение защиты технологического процесса 71
5.1 Разработка модели угроз и решения для защиты АСУ ТП 71
5.1.1 Методика моделирования угроз 71
5.1.2 Описание обследуемого объекта 71
5.1.3 Определение списка актуальных нарушителей 74
5.1.4 Определение списка уязвимостей 76
5.1.5 Определение списка актуальных угроз 78
5.1.6 Определение сценариев реализации угроз 79
5.1.7 Дополнительные меры защиты информации в автоматизированных
системах управления 82
5.2 Настройка межсетевого экрана DFL-860e 91
5.2.1 Настройка сетевых правил 91
5.2.2 Настройка отказоустойчивости 98
5.3 Настройка сервера 103
5.4 Выводы по главе 5 106
6 Перевод технологического агрегата в безаварийный режим 107
6.1 Теория самоорганизации систем 107
6.2 Выводы по главе 6 112
7 Разработка системы мониторинга показаний датчиков и диагностики ПЛК
............................................................................................................................... 113
7.1 Способы диагностики и защиты ПЛК ..................................................... 113
7.2 Протокол HART 113
7.3 Идентификация датчиков и ПЛК в промышленных сетях 114
7.4 Реализация алгоритмов для мониторинга показаний датчиков 115
7.5 Тестирование стенда и выявление аномальных значений 116
7.6 Выводы по главе 7 118
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 119
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 120
ПРИЛОЖЕНИЕ А 124
А.1 Политика идентификации и аутентификации 124
А.2 Политика управления доступом 127
А.3 Политика физической защиты технических средств 131
А.4 Политика защиты носителей информации 135
А.5 Политика антивирусной защиты 139
А.6 Политика обеспечения целостности активов и сервисов АСУ ТП 142
А.7 Политика обеспечения целостности и доступности информационных
активов и сервисов автоматизированной системы 145
А.8 Политика защиты информационной системы и ее компонентов 149
А.9 Политика управления конфигурацией 152
А.10 Политика управления обновлениями программного обеспечения 155
А.11 Политика информирования и обучения по вопросам информационной безопасности 157

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
В настоящей выпускной квалификационной работе применяют следующие сокращения и обозначения:
OPC – Open Platform Communications
SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition АРМ – Автоматизированные рабочие места
АСКУЭ – Автоматизированная система коммерческого учёта электроэнергии АСУ ТП – Автоматизированная система управления технологическим процессом
ЗРА – Запорно-регулирующая аппаратура
КИП – Контрольно-измерительные приборы МВА – Модуль ввода аналоговый
ПЛК – Программируемые логические контроллеры ПО – Программное обеспечение
РАС – Регистратор аварийных событий РЗА – Релейная защита и автоматика
СОТИ – Система обмена технологической информации СЭР – Струйно-эмульсионный реактор
УСО – Устройство связи с объектом
УСПД – Устройство сбора и передачи данных

ВВЕДЕНИЕ
Основой выпускной квалификационной работы является довольно непростой технологический процесс, работа которого требует обязательного контроля. Речь пойдет о работе металлургического агрегата типа СЭР, а конкретнее – его важнейших частях, служащих для поддержания гарнисажного слоя.
В металлургических агрегатах происходят высокотемпературные процессы, поэтому работа охладительных контуров агрегатов является необходимой в таком серьезном деле. Если не производить контроль их состояния, могут случиться такие серьезные проблемы, как приведение в негодность или уничтожение металлургического агрегата вследствие разрушения контуров.
Поэтому с целью контроля предотвращения чрезмерного износа используемого оборудования, существует необходимость поддерживать гарнисажный слой. Сделать это можно с помощью различного оборудования, передающего показания программному обеспечению. Далее, исходя из переданных показателей, при необходимости гарнисаж можно охлаждать с помощью системы корпусного охлаждения.
В связи с этим необходимо разработать автоматизированную систему, включающую в себя программу мониторинга показаний датчиков и диагностики ПЛК, логическую часть контроллеров, реализующих технологический процесс, защитить данную систему и описать технологию перевода технологического процесса в безаварийный режим.
Цель – разработать защищенную автоматизированную систему управления охладительными контурами металлургического агрегата типа СЭР.
СЭР;
Задачи:
1) изучить технологию работы металлургических агрегатов типа
2) изучить существующие технологии охлаждения агрегатов;
3) изучить существующее системы управления охладительными контурами и определить их недостатки;
4) разработать модель угроз, модель нарушителя;
5) разработать отказоустойчивую сеть системы автоматизации охладительными контурами;
6) разработать логическую часть контроллеров для управления охладительными контурами;
7) разработать систему самодиагностики узлов автоматизации;
8) разработать технологию перевода технологического агрегата в безаварийный режим (теория Г.Хакена);
9) разработать защищенную SCADA-систему.
Объектом исследования в работе выступают охладительные контуры металлургического агрегата типа СЭР.
Предметом исследования в выпускной квалификационной работе является защищенная автоматизированная система управления охладительными контурами металлургического агрегата типа СЭР.
Актуальность данной работы заключается в том, что автоматизированная система является ядром управления технологией производства на объектах КИИ. Любое нарушение функционирования системы чревато огромными финансовыми и человеческими потерями.
Данная тема разрабатывается в целях научных исследований кафедры и напрямую связана с нашей специальностью. В работе будет предложен один из подходов к защите системы охлаждения данных агрегатов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Основы конструкции и принципа действия струйно- эмульсионного агрегата типа СЭР.
2. Мини-металлургия полного цикла на основе процесса СЭР – от руды до стали [Электронный ресурс]. – 2014.
3. Оленников А.А., Оленников Е.А., Чапаев Д.Б., Широких А.В. Модели для утилизации тепла и формирования гарнисажа в металлургических агрегатах типа СЭР // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. – 2015. – №3(3). – С.155–163
4. Промышленные системы охлаждения.
5. Автоматизированный комплекс многоуровневой системы для исследований газодинамических режимов в ступенях металлургического агрегата типа струйно-эмульсионного реактора (СЭР).
6. Датчики давления от производителя Элемер [Электронный ресурс]. – 2019.
7. ДТСхх5 термосопротивления с коммутационной головкой [Электронный ресурс]. – 2020.
8. Электромагнитный расходомер ВЗЛЕТ ЭР (Лайт М) [Электронный ресурс]. – 2020.
9. МВА8 модуль ввода аналоговый [Электронный ресурс]. – 2011.
10. МВУ8 модуль вывода управляющий [Электронный ресурс]. – 2011.
11. ПЛК100/150/154 контроллеры для малых систем с AI/DI/DO/AO [Электронный ресурс]. – 2013.
12. Руководство пользователя по программированию ПЛК в CoDeSys 2.3.
13. Просто о стандартах OPC DA и OPC UA [Электронный ресурс]. – 2021.
14. Шишов О.В. Современные средства АСУ ТП. – М.: Инфра- Инженерия, 2021. – 532 с.
15. ПРОГРАММИРОВАНИЕ ПЛК В CoDeSys.
16. Сравнение SCADA-систем российских разработчиков [Электронный ресурс]. – 2022.
17. ОВЕН ПЛК110[M02]-MS4, HMI, OPC и SCADA, или сколько человеку необходимо Ромашкового чая. Часть 2 [Электронный ресурс]. – 2019.
18. Руководство Simple-Scada [Электронный ресурс]. – 2018.
19. Приказ ФСТЭК России от 14 марта 2014 г. N 31 «Об утверждении Требований к обеспечению защиты информации в автоматизированных системах управления производственными и технологическими процессами на критически важных объектах, потенциально опасных объектах, а также объектах, представляющих повышенную опасность для жизни и здоровья людей и для окружающей природной среды».
20. Информационное сообщение ФСТЭК России от 4 мая 2018 г. N 240/22/2339 «О методических документах по вопросам обеспечения безопасности информации в ключевых системах информационной инфраструктуры Российской Федерации».
21. Моделирование угроз в условиях методической неопределенности [Электронный ресурс]. – 2018.
22. Методический документ. Утвержден ФСТЭК России 5 февраля 2021 г. «Методика оценки угроз безопасности информации».
23. Теоретические основы синергетики Германа Хакена [Электронный ресурс]. – 2022.
24. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. – М.: Мир, 1979. – 512 с.
25. Хакен Г. Синергетика. – М.: Мир, 1980. – 406 с.
26. Практика безопасного программирования ПЛК: 20 золотых правил.
27. HART-протокол: общие сведения и принципы построения сетей на его основе.
28. HART-протокол.
29. HART протокол [Электронный ресурс]. – 2020.
30. Библиотеки для глубокого обучения: Keras [Электронный ресурс]. – 2017