基于PCle總線的工控網(wǎng)絡安全可組態(tài)板技2024-11-14發(fā)布2024-11-14實施中國聯(lián)合國采購促進會發(fā)布I II 1 13術語、定義和縮略語 13.1術語和定義 13.2縮略語 14產(chǎn)品組成 15軟硬件要求 2 2 26質量要求 2 26.2結構 26.3外觀 27功能要求 37.1PCIe總線接口功能 37.2網(wǎng)絡安全功能 37.3可組態(tài)功能 38性能要求 3 48.2環(huán)境適應性 4 4 4 49接口要求 49.1PCIe總線接口 49.2以太網(wǎng)接口 4 4 510安全要求 510.1工藝安全要求 510.2數(shù)據(jù)安全要求 510.3應急安全要求 6參考文獻 7本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中國聯(lián)合國采購促進會提出并歸口。本文件起草單位：東方電氣中能工控網(wǎng)絡安全技術(成都)有限責任公司、中科企服(深圳)科技有限公司、中科信泰(深圳)信息技術限公司、遼寧省友策網(wǎng)絡技術有限公司。本文件主要起草人：張宇、梁海、李秋岑、趙東、謝剛、李斌、羅仕先、熊興武、文銳、李正雄、楊凱宇、鄭祥、史媛媛。本文件UNSPSC代碼為“32.15.20”,由3段組成。其中：第1段為大類，“32”品”,第2段為中類，“15”表示“自動化控制裝置及組件及附件”,第3段為小類，“20”表示“過程1FR-4:玻璃纖維板(FiberglassResin-4)PCIe:一種高速串行計算機擴展總線標準(PeripheralComponentInterconnectExpress)SSL:安全套接層(SecureTLS:傳輸層安全協(xié)議(TransportLayerSecurity)4.1基于PCIe總線的工控網(wǎng)絡安全可組態(tài)板應4.2PCIe金手指電路應通過PCIe總線電路與單片機連接，用于外部上位機與單片機之間的通信。4.3單片機作為可組態(tài)板的核心控制器，負責處理來自外部設備的信號，并執(zhí)行相應的4.4I/0電路應分別與單片機和驅動電源電路連接，用于單片機與外部電路之間進行指令的收發(fā)。4.5基于PCIe總線的工控網(wǎng)絡安全可組態(tài)板電路框架見圖1。2圖1基于PCle總線的工控網(wǎng)絡安全可組態(tài)板電路框架圖5軟硬件要求a)基于實時操作系統(tǒng)(RTOS)開發(fā)，確保系統(tǒng)的實時性和穩(wěn)定性；b)具有遠程管理和監(jiān)控功能，便于集中管理和維護；b)具有硬件看門狗功能，確保系統(tǒng)在異常情況下能自動復位；d)數(shù)字量輸入(輸出)信號采用光隔離方式，防止外部高壓信號干擾PCIe板；e)通過預制電纜使PCIe板與接線端子連接。6質量要求6.1材料a)PCIe金手指電路：金手指部分應采用鍍金處理，提高導電性和抗腐蝕性；e)I/0電路：I/0電路應配備有4路開關量輸入(DI)通道，提供6路24V輸出(DO)通道。6.3外觀a)電路板設計為2層結構；b)電路板尺寸為128mm×75mm,滿足特定的安裝需求；c)電路板厚度為1.6mm,提供滿足性能要求的機械強度和電氣性能；3e)字符宜為白色，清晰標注電路板上的元件和線路信息；f)銅箔厚度設定為上下各1盎司，滿足信號傳輸和電流承載需求；g)最小線寬與線距均設定為10mil,保證電路布線的密集度和可靠性；h)支持雙面貼片，可在產(chǎn)品正反兩面安裝電子元件，提高空間利用率；i)可組態(tài)板的外殼應采用堅固、耐用的材料制成，表面應平整光滑，無明顯的凹陷、凸起、劃痕、裂縫或變形等缺陷；j)標識應清晰、準確、持久，包括：2)規(guī)格；3)生產(chǎn)廠家；4)生產(chǎn)日期；5)序列號等信息。k)標識應易于識別和讀取，不應模糊不清或易于磨損；1)接口部分應無松動、變形或損壞，插頭和插座應配合緊密，插拔順暢；m)指示燈應明亮、清晰，能夠準確反映可組態(tài)板的工作狀態(tài)。7功能要求7.1PCle總線接口功能7.1.1可組態(tài)板應具有標準的PCIe總線接口，與其他PCIe設備進行通信和數(shù)據(jù)交換。7.1.2可組態(tài)板應支持PCIe總線的熱插拔功能，在系統(tǒng)運行過程中進行插拔操作，不會對系統(tǒng)造成影7.2網(wǎng)絡安全功能7.2.1可組態(tài)板應具有訪問控制功能，對不同的用戶和設備進行權限管理。7.2.2可組態(tài)板應具有數(shù)據(jù)加密功能，對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行加密處理。7.2.3可組態(tài)板應具有入侵檢測功能，實時監(jiān)測網(wǎng)絡流量。7.3可組態(tài)功能7.3.1用戶界面實時顯示可組態(tài)板的工作狀態(tài)和參數(shù)信息，為用戶提供全面的監(jiān)控和管理功能。工作狀態(tài)信息包括：a)網(wǎng)絡連接狀態(tài)；b)數(shù)據(jù)傳輸速率；c)安全策略執(zhí)行情況等。7.3.2參數(shù)信息包括：a)網(wǎng)絡參數(shù)設置；b)安全策略配置；c)功能模塊選擇等。7.3.3提供可組態(tài)的功能模塊，如數(shù)據(jù)過濾模塊、協(xié)議轉換模塊、安全策略管理模塊等。支持用戶根據(jù)實際需求選擇和配置不同的功能模塊。7.3.4可組態(tài)板應提供友好的用戶界面，應采用直觀的圖形化元素和清晰的文字說明，方便用戶進行配置和管理，快速理解各個功能的作用和操作方法。7.3.5支持在線固件升級，便于及時更新安全功能和修復漏洞。固件升級過程應安全可靠，防止升級失敗導致設備故障。7.3.6可組態(tài)板應具備完善的升級機制，包括升級前的備份功能、升級過程中的校驗功能和升級后的自動恢復功能等。升級過程應提供詳細的進度顯示和錯誤提示，便于用戶及時了解升級狀態(tài)和處理升級過程中出現(xiàn)的問題。8性能要求48.1電氣性能8.1.1支持多種供電電壓，包括3.3V、12V和24V,適應不同的電源需求。8.1.2應具有良好的電流穩(wěn)定性，在工作過程中的電流波動不應影響其正常工作。8.1.3可組態(tài)板應具有抗干擾能力，能在復雜的電磁環(huán)境下正常工作。信號傳輸過程中應不受外界干擾的影響，確保數(shù)據(jù)的完整性和準確性。8.2環(huán)境適應性設備在-40℃~85℃的環(huán)境溫度下應正常工作。8.3抗干擾性具備良好的抗電磁干擾、抗靜電干擾等能力，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性和穩(wěn)定性。8.4總線性能8.4.1帶寬達到50MB/s,傳輸速率達到4000000Kbps。8.4.2中斷最小脈沖寬度為5ns,支持中斷信號的快速響應。8.4.3數(shù)據(jù)輸出的建立和保持時間均為15ns或45ns。8.4.4讀寫控制信號的脈沖寬度在30ns~480ns之間。8.5MOS管性能8.5.1導通延遲時間為7ns。8.5.2關閉延遲時間為8ns。8.5.3上升時間為8ns。8.5.4下降時間為9ns。9接口要求9.1PCle總線接口9.1.1支持不同版本的PCIe總線協(xié)議，適應不同的系統(tǒng)配置需求。9.1.2應具備良好的電氣兼容性，防止信號干擾和數(shù)據(jù)錯誤。9.1.3支持熱插拔功能，在系統(tǒng)運行過程中安全地插入或拔出可組態(tài)板，不會對系統(tǒng)造成損壞或數(shù)據(jù)9.1.4提供狀態(tài)指示燈，顯示PCIe接口的連接狀態(tài)、數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)等信息，便于用戶進行故障診斷和9.2以太網(wǎng)接口9.2.1支持多種以太網(wǎng)協(xié)議，如TCP/IP、UDP等，滿足不同的網(wǎng)絡通信需求。具備高速以太網(wǎng)傳輸能力，滿足工控網(wǎng)絡中大量數(shù)據(jù)的實時傳輸要求。9.2.2提供網(wǎng)絡管理功能，支持遠程配置和監(jiān)控。通過網(wǎng)絡對可組態(tài)板進行參數(shù)設置、固件升級等操作，提高系統(tǒng)的可維護性。9.2.3具備網(wǎng)絡安全功能，如防火墻、訪問控制等，防止未經(jīng)授權的訪問和網(wǎng)絡攻擊。支持加密通信，確保數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡傳輸過程中的安全性。9.2.4接口應具備良好的抗干擾能力，在復雜的工業(yè)環(huán)境中穩(wěn)定工作。提供網(wǎng)絡故障診斷功能，網(wǎng)絡出現(xiàn)問題時快速定位故障點。9.3.1支持常見的串口通信協(xié)議，如RS-232、RS-485等。具備不同的波特率設置，適應不同的設備通信需求。9.3.2提供硬件流控和軟件流控功能，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴＝涌趹邆淞己玫碾姎飧綦x性能，防止外部干擾對系統(tǒng)造成影響。59.3.3支持串口擴展功能，通過多個串口連接不同的設備。提供串口調試功能，便于用戶進9.4USB接口9.4.1支持USB2.0及以上版本的協(xié)議，提供高速數(shù)據(jù)傳輸能力。可連接外部存儲設備、打印機等設9.4.3提供USB接口的電源管理功能，對連接的USB設備進行供電控制。支持USB接口的安全認證功9.4.4USB接口應具備良好的兼容性，支持與不同類型的USB設備進行通信。提供USB接口的故障診10.1.1.2關鍵元件的選型應經(jīng)過測試和驗證，如PCIe總線接口芯片、穩(wěn)壓芯片等，其性能和質量應漏焊等問題。如采用SMT(表面貼裝技術)焊接時，要控制焊接溫度、時間和壓力等參數(shù)，保證焊接質10.1.3.2對于板卡上的接口部分，如PCIe金手指、I/0接口等，應進行鍍金或其他防護處理，提高