整車控制網絡系統的案例
如何減少對工業控制系統網絡的威脅？
工業控制系統(ICS)網絡基礎結構面臨的威脅持續增加，復雜程度也比以往任何時候都大。這些攻擊的數量及復雜性的增加，使得ICS成為網絡犯罪者容易得手的目標。主要原因就是它的基礎設施老化，缺乏安全規劃和設計，以及長期以來對ICS網絡的保護不夠重視。對企業的基礎設施和運營方面進行詳細分析，可以深入了解風險水平，并找出保護關鍵資產的潛在對策。應該采取這種整體方法來確保考慮所有方面，以充分了解對生產系統造成的實際風險水平。 這包括網絡和物理安全，以及系統生命周期的狀態。 為了幫助識別確切的風險水平，應對每個因素進行徹底評估，以了解設計、運營和維護差異，并保持生產系統的正常運行。
工業控制系統的演化
過去，工業控制系統提供商使用與外部連接物理隔離的專有硬件和軟件。而現在，工業控制系統使用商用現貨（COTS）組件、標準操作系統和通用的通信協議。從專有系統向開放技術的轉變，允許使用第三方硬件和軟件組件，這有助于推動ICS整體生命周期成本的下降。
此外，采用標準的通用組件和通信協議，有助于和IT或業務系統的連接。將生產系統中的數據共享到業務系統中，只需要極少的努力就可以收集和分析數據，從而為企業帶來寶貴的洞察力。
這些功能提高了生命周期并使連接性更好，但也將ICS應用程序的漏洞暴露出來，因為這些程序設計的第一要務并不是安全性。ICS提供商通常會發布推薦的安全實踐，這些實踐定義了允許連接到外部系統的特定方法，但最終部署和維護ICS網絡安全的責任完全在最終用戶身上。保護這些網絡，以確保生產可用性和保護不受安全方面的困擾，應該是管理層制定和支持的綜合業務目標。
管理IT和ICS基礎架構
無論是IT還是ICS基礎設施，都使用常見的網絡部件，但在維護、運行和安全管理方面，它們之間非常不同。
展開 如何減少對工業控制系統網絡的威脅？
工業控制系統(ICS)網絡基礎結構面臨的威脅持續增加，復雜程度也比以往任何時候都大。這些攻擊的數量及復雜性的增加，使得ICS成為網絡犯罪者容易得手的目標。主要原因就是它的基礎設施老化，缺乏安全規劃和設計，以及長期以來對ICS網絡的保護不夠重視。對企業的基礎設施和運營方面進行詳細分析，可以深入了解風險水平，并找出保護關鍵資產的潛在對策。應該采取這種整體方法來確保考慮所有方面，以充分了解對生產系統造成的實際風險水平。 這包括網絡和物理安全，以及系統生命周期的狀態。 為了幫助識別確切的風險水平，應對每個因素進行徹底評估，以了解設計、運營和維護差異，并保持生產系統的正常運行。
工業控制系統的演化
過去，工業控制系統提供商使用與外部連接物理隔離的專有硬件和軟件。而現在，工業控制系統使用商用現貨（COTS）組件、標準操作系統和通用的通信協議。從專有系統向開放技術的轉變，允許使用第三方硬件和軟件組件，這有助于推動ICS整體生命周期成本的下降。
此外，采用標準的通用組件和通信協議，有助于和IT或業務系統的連接。將生產系統中的數據共享到業務系統中，只需要極少的努力就可以收集和分析數據，從而為企業帶來寶貴的洞察力。
這些功能提高了生命周期并使連接性更好，但也將ICS應用程序的漏洞暴露出來，因為這些程序設計的第一要務并不是安全性。ICS提供商通常會發布推薦的安全實踐，這些實踐定義了允許連接到外部系統的特定方法，但最終部署和維護ICS網絡安全的責任完全在最終用戶身上。保護這些網絡，以確保生產可用性和保護不受安全方面的困擾，應該是管理層制定和支持的綜合業務目標。
管理IT和ICS基礎架構
無論是IT還是ICS基礎設施，都使用常見的網絡部件，但在維護、運行和安全管理方面，它們之間非常不同。
展開 空調制冷系統的控制邏輯和常用控制系統
控制系統對于很多設備來講就相當于一個大腦，指揮著設備系統各個部件的協作運行。因此，今天我們就來講一講空調控制系統的邏輯和幾大類常用控制系統。
空調控制系統的邏輯
制冷空調系統的控制簡單來說，就是通過人機界面將我們希望機組每一個部件如何動作，通過軟件語言編寫， 再通過硬件來實現出來。
1、控制系統和信號的分類
自動控制系統按照原理，一般可以分為開環控制系統和閉環控制系統。
制冷空調系統一般采用閉環控制，也叫反饋控制系統，利用輸出量同目標值的偏差對系統進行控制，可以獲得比較好的修正和穩定的控制。定時檢測輸出量的實際值，將輸出量的實際值與目標值進行比較得出偏差， 用偏差值產生控制調節作用去消除偏差， 使得輸出量維持目標值。
控制系統的基本要求有三個方面， 穩定性，快速性， 準確性；當前的制冷空調系統中使用的控制板以單片機和PLC為主，標準化的小型批量設備一般采用單片機居多，工程項目類設備和非標準化產品以PLC居多。
制冷空調控制系統的信號包括輸入側和輸出側，簡單的可以分為數字信號和模擬信號。比如一般我們常說的各種保護開關接入控制板，給出的輸入信號就是數字信號，定速壓縮機和定速風扇電機的控制線路接入控制板，輸出信號就是數字信號，溫度傳感器和壓力傳感器等轉成為電壓電流電阻信息接入控制板，這個輸入信號就是模擬信號，對外部輸出的標準信號，比如0～10V， 4～20mA等信號用來驅動電子膨脹閥的信號就屬于模擬信號，制冷空調系統的控制板就是定時獲得輸入信號，通過邏輯計算，決定輸出量大小，然后通過輸出來改變系統每一個零部件的狀態。
2、制冷空調系統的常用控制方法
1） 開關型控制
開關控制的方法廣泛應用在大量的家用制冷空調設備和中小型的簡單制冷設備中。
展開 西門子PLC控制系統和繼電器控制系統的聯系與區別
西門子PLC
控制系統和繼電器控制系統，這是實現自動控制所采用的兩種不同手段，對生產具有重要的作用。但是它們在使用的過程中，并非是毫無聯系的，
PLC
控制系統和繼電器控制系統既有著聯系又有著區別。下面北京天拓四方工程師就跟大家說說
PLC
控制系統和繼電器控制系統的聯系和區別：
一、
PLC
控制系統和繼電器控制系統聯系是：
1、采用
PLC
控制，往往在采集輸入信號時，可能需要用到繼電器。在輸出控制信號時，還要用繼電器做“功率放大”。要實現什么樣的控制，是被控制的對象和你自動控制的目的所決定的，與采用什么手段無關。
2、兩種方法基本上都可以實現同一種功能：它們的運用都需要“門電路”的知識。門電路就是“與門”、“非門”、“或門”之類的知識。
二、
PLC
控制系統和繼電器控制系統的差別：
1、繼電器控制系統適用于簡單一些的邏輯控制，而
PLC
可以實現更復雜的邏輯控制。
2、是實現控制邏輯所用的硬件不同：繼電器控制系統，其邏輯功能由傳統的繼電器來完成的，比如控制時間，就有相應的時間繼電器。繼電器的動作一般與電磁有關；
PLC
是可紡編程控制器，它是基于各種“門電路”的一種集成式的控制器。其式作狀況與計算機更接近些。對于已經接好的線路，可以通過改變PCL的程序來改變控制邏輯和參數，具有更靈活的運用方式。
展開 
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永磁同步電機控制系統仿真 附電力電子、電機控制系統的建模和仿真下載
因此確定實際的控制周期為83.3μs，在PWM比較器的三角波的地點和頂點各對永磁電機進行一次控制。
因此確定整個系統仿真模型的仿真參數：
1 . 被控對象的仿真步長為100ns；
2 . PWM比較器的仿真步長為100ns；
3 . 控制器的仿真步長為83.3μs；
控制器仿真模型通過PWM比較器通過異步中斷的方式觸發運行。
永磁同步電機控制系統模型概述
為保證每個控制時刻電流采樣與PWM信號的同步，在模型搭建時可以采用Function Call子系統或者Enable子系統，如下圖所示，此時PMSM Controller的運行不與時間同步，而與PWM比較器輸出的trigger同步（圖中的from模塊的INT標識）
基于Function Call的PMSM控制器模型
PWM比較器產生控制器模型觸發信號
整個系統仿真模型建模完成后，點擊Simulink的左側模型的圖標，選擇Colors，查看Simulink模型中不同模塊的仿真速率。如下圖所示，其中紅色表示仿真步長為0.1μs。
展開 整車控制單元（VCU）
整車控制器是新能源汽車的核心控制部件，主要功能是解析駕駛員需求，監控汽車行駛狀態，協調控制單元如BMS、MCU、EMS、TCU等的工作，實現整車的上下電、驅動控制、能量回收、附件控制和故障診斷等功能。
功能特點
? 基于AUTOSAR的軟件架構，產品功能滿足PHEV/EV VCU及HCU開發，合作模式靈活
? 提供涵蓋從功能規范定義、模型開發、MIL/HIL測試、實車標定，到批量生產整個生命周期的解決方案
? 具有豐富的算法模型庫，應用軟件平臺化開發
? VCU平臺迭代開發，覆蓋乘用車與商用車，配套車型三十余個
? 產品功能（可根據客戶需求進行功能定制）
? 車輛模式判斷
? 整車驅動（扭矩管理）
? 能量回收控制
? 定速巡航
? 車輛防溜坡控制
? 車輛蠕行控制
? 整車能量分配
? 高壓上下電控制
? 高壓安全監控
? 整車熱管理
? 整車故障診斷及應對
? 整車狀態監控與顯示
? 充電監控
? 附件控制
? 車輛防盜
? 續航里程計算
? 程序在線升級和在線標定
? 其他整車自定義功能
產品族譜
展開 整車控制單元（VCU）
整車控制器是新能源汽車的核心控制部件，主要功能是解析駕駛員需求，監控汽車行駛狀態，協調控制單元如BMS、MCU、EMS、TCU等的工作，實現整車的上下電、驅動控制、能量回收、附件控制和故障診斷等功能。
功能特點
- 基于AUTOSAR的軟件架構，產品功能滿足PHEV/EV VCU及HCU開發，合作模式靈活
- 提供涵蓋從功能規范定義、模型開發、MIL/HIL測試、實車標定，到批量生產整個生命周期的解決方案
- 具有豐富的算法模型庫，應用軟件平臺化開發
- VCU平臺迭代開發，覆蓋乘用車與商用車，配套車型三十余個
- 產品功能（可根據客戶需求進行功能定制）
車輛模式判斷
整車驅動（扭矩管理）
能量回收控制
定速巡航
車輛防溜坡控制
車輛蠕行控制
整車能量分配
高壓上下電控制
高壓安全監控
整車熱管理
整車故障診斷及應對
整車狀態監控與顯示
充電監控
附件控制
車輛防盜
續航里程計算
程序在線升級和在線標定
其他整車自定義功能
產品族譜
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深度分析整車控制域現狀與發展
例如當動力電池組電量較低時，整車控制器發送控制指令關閉部分起輔助作用的電氣設備，將電能優先保證車輛的安全行駛。
制動能量回收控制：純電動汽車的電機可以工作在再生制動狀態，對制動能量進行回收利用是純電動汽車和傳統能源汽車的重要區別。VCU根據行駛速度、駕駛員制動意圖和電池組狀態進行綜合判斷后，對制動能量回饋進行控制。如果達到回收制動能量的條件，整車控制器向電機控制單元發送控制指令，使電機工作在發電狀態，將部分制動能量儲存在動力電池組中，提高車輛能量利用效率。
（4）整車通訊網絡管理：整車控制器作為整車控制系統的通訊中心節點，負責信息的組織、信息優先權的動態分配和傳輸、網絡狀態的監管及故斷與處理。
（5）車輛狀態檢測與顯示：VCU需要實時監測車輛的各種運行狀態信息，比如：通過 CAN 總線通信獲得車速、電池剩余電量、電機轉速、電流等關鍵的車輛運行數據，并將它們發送給儀表盤顯示系統，便于駕駛員準確掌握車輛整體運行狀況完成相應操作。
（6）故障檢測與診斷：正常情況下，VCU對整車運行狀態進行實時監控。但是當發生故障時，必須及時報警，產生、存儲和發送相應的故障碼，根據故障等級的不同迅速采取相應的安全 處理措施，確保車輛安全行駛。除了故障檢測之外，VCU也需要實現故障狀態下的保護功能，也就是按照出現的故障類別對整車進行保護，緊急狀態下才去必要的措施進行安全保護，以防止極端情況的發生。
1.1.1 VCU的硬件組成
VCU硬件由主控芯片以及周邊的時鐘電路、復位電路、預留接口電路和電源模塊等組成最小系統。在最小系統以外，一般還配備數字信號處理電路，模擬信號處理電路，頻率信號處理電路，通訊接口電路（包括CAN通訊接口和RS232通訊接口）。
展開 新型整車控制器關鍵技術分析
【摘要】從汽車電動化、智能化、網聯化、共享化的角度闡述了新型整車控制器關鍵技術需求，包括高計算性能、高通訊帶寬、高功能安全性、軟件持續更新。針對上述需求總結了以太網、CANFD、多核芯片、雙核心、OTA關鍵技術行業現狀，對未來發展趨勢進行了展望。
1.前言
電動化、智能化、網聯化和共享化是汽車產業公認的未來發展方向。作為電動汽車核心零部件，整車控制器必須能夠支撐汽車“四化”。其必須滿足高計算性能、高通信帶寬、高功能安全性、軟件持續更新等需求。目前整車電子電氣架構及整車控制器所搭載技術普遍無法滿足以上需求。為覆蓋上述需求，未來汽車產品將逐漸采用集中式電子電氣架構，同時整車控制器必須包含以太網、CANFD、多核芯片、雙核心、OTA等關鍵技術。
本文將首先介紹整車控制器與分布式和集中式2種電子電氣架構的關系，然后分別介紹了新型整車控制器的關鍵技術，對技術內容進行了分析，提出了未來發展趨勢并進行了展望。
2.整車控制器與電子電氣架構
1 整車控制器與分布式電子電氣架構
在以往的芯片能力前提下，受到計算能力及通信能力的限制，整車控制器無法集成所有的車輛控制軟件，即使是新能源部件控制相關的軟件也無法全部集成。這決定了整車控制器只能作為分布式電子電氣架構中的一員，但是這種關系限制了功能變更及擴展。
在分布式電子電氣架構中，一項整車層級的功能由多個控制器配合完成。某項功能的實現可能需要幾個或十幾個控制器相互配合，并且這些控制器可能分布在整車不同的網絡中(圖1)。整個交互過程與時間配合異常復雜。整車普遍有100余個控制器，幾百項整車級功能，功能與控制器本身的物理連接交織成一個巨大而復雜的網，非常不利于模塊化設計與擴展。在這種情況下，增加一個新功能，需要在上述的復雜功能網絡上考慮各部分相關性，并對大量的控制器軟件進行修改及測試。
展開 
新型整車控制器關鍵技術分析
1前言
目前整車電子電氣架構及整車控制器所搭載技術普遍無法滿足以上需求。為覆蓋上述需求，未來汽車產品將逐漸采用集中式電子電氣架構，同時整車控制器必須包含以太網、CANFD、多核芯片、雙核心、OTA等關鍵技術。
本文將首先介紹整車控制器與分布式和集中式2種電子電氣架構的關系，然后分別介紹了新型整車控制器的關鍵技術，對技術內容進行了分析，提出了未來發展趨勢并進行了展望。
2整車控制器與電子電氣架構
2.1整車控制器與分布式電子電氣架構
在以往的芯片能力前提下，受到計算能力及通信能力的限制，整車控制器無法集成所有的車輛控制軟件，即使是新能源部件控制相關的軟件也無法全部集成。這決定了整車控制器只能作為分布式電子電氣架構中的一員，但是這種關系限制了功能變更及擴展。
在分布式電子電氣架構中，一項整車層級的功能由多個控制器配合完成。某項功能的實現可能需要幾個或十幾個控制器相互配合，并且這些控制器可能分布在整車不同的網絡中(圖1)。整個交互過程與時間配合異常復雜。
整車普遍有100余個控制器，幾百項整車級功能，功能與控制器本身的物理連接交織成一個巨大而復雜的網，非常不利于模塊化設計與擴展。在這種情況下，增加一個新功能，需要在上述的復雜功能網絡上考慮各部分相關性，并對大量的控制器軟件進行修改及測試。
2.2整車控制器與集中式電子電氣架構
隨著芯片及車載以太網的發展，整車控制器已經具備集成大部分車輛控制軟件的能力。
展開 新型整車控制器的關鍵技術分析
作為電動汽車核心零部件，整車控制器必須能夠支撐汽車“四化”。其必須滿足高計算性能、高通信帶寬、高功能安全性、軟件持續更新等需求。目前整車電子電氣架構及整車控制器所搭載技術普遍無法滿足以上需求。為覆蓋上述需求，未來汽車產品將逐漸采用集中式電子電氣架構，同時整車控制器必須包含以太網、CANFD、多核芯片、雙核心、OTA等關鍵技術。
本文將首先介紹整車控制器與分布式和集中式2種電子電氣架構的關系，然后分別介紹了新型整車控制器的關鍵技術，對技術內容進行了分析，提出了未來發展趨勢并進行了展望。
1. 整車控制器與電子電氣架構
1.1 整車控制器與分布式電子電氣架構
在以往的芯片能力前提下，受到計算能力及通信能力的限制，整車控制器無法集成所有的車輛控制軟件，即使是新能源部件控制相關的軟件也無法全部集成。這決定了整車控制器只能作為分布式電子電氣架構中的一員，但是這種關系限制了功能變更及擴展。
在分布式電子電氣架構中，一項整車層級的功能由多個控制器配合完成。某項功能的實現可能需要幾個或十幾個控制器相互配合，并且這些控制器可能分布在整車不同的網絡中(圖1)。
圖1 整車控制器在分布式電子電氣架構中的位置
整個交互過程與時間配合異常復雜。整車普遍有100余個控制器，幾百項整車級功能，功能與控制器本身的物理連接交織成一個巨大而復雜的網，非常不利于模塊化設計與擴展。在這種情況下，增加一個新功能，需要在上述的復雜功能網絡上考慮各部分相關性，并對大量的控制器軟件進行修改及測試。
展開 純電動汽車整車控制器原理及功能解析
在整車網絡管理中，整車控制器是信息控制的中心，負責信息的組織與傳輸、網絡狀態的監控、網絡節點的管理以及網絡故障的診斷與處理。
（3）對制動能量的回收
純電動汽車區別于內燃機汽車的重要特征就是能夠進行制動能量回收，這是通過將純電動汽車的電機工作在再生制動狀態來實現，整車控制器分析駕駛員制動意圖、動力電池組狀態和驅動電機狀態等消息，并結合制動能量回收控制策略，在滿足制動能量回收的條件下對電機控制器發送電機模式指令和轉矩指令，使得驅動電機工作在發電模式，在不影響制動性能的前提下將電制動回收的能量儲存在動力電池組中，從而實現制動能量回收。
（4）整車能量管理和優化
在純電動汽車中，動力電池除了給驅動電機供電以外，還要給電動附件供電，因此，為了獲得最大的續駛里程，整車控制器將負責整車的能量管理，以提高能量的利用率。在電池的SOC值比較低的時候，整車控制器將對某些電動附件發出指令，限制電動附件的輸出功率，來增加續駛里程。
（5）對車輛狀態的監測和顯示
整車控制器通過直接采集信號和接收CAN總線上的數據的方式獲得車輛運行的實時數據，包括速度、電機的工作模式、轉矩、轉速、電池的剩余電量、總電壓、單體電壓、電池溫度和故障等信息，然后通過CAN總線將這些實時信息發送到車載信息顯示系統進行顯示。此外整車控制器定時檢測CAN總線上各模塊的通信，如果發現總線上某一節點不能夠正常通信，則在車載信息顯示系統上顯示該故障信息，并對相應的緊急情況采取合理的措施進行處理，防止極端狀況的發生，使得駕駛員能夠直接、準確地獲取車輛當前的運行狀態信息。
（6）故障診斷與處理
連續監測整車電控系統，進行故障診斷。故障指示燈指示出故障類別和部分故障碼。
展開 高階整車域控制器的詳細設計方案
2.整車域控軟件框架及部署介紹
整車域控的軟件部署主要分為幾個方面車控相關SWC、網關相關SWC、智駕系統SWC。其部署原則為對實時性要求較高功能部署在實時核，運算需求較高放在運算核，對功能安全要求較高的功能部署在鎖步核。
以如上圖中的整車域控架構為例。MCU部署動力控制、底盤控制、通訊管理、本地診斷、電性能以及設備抽象等軟件模塊。對應的算力主要是CPU邏輯算力，一般滿足10K DMIPS即可。同時MCU需要承擔整個VDC網絡喚醒、診斷功能、電源管理相關功能。
1、網絡管理功能
作為整車控制的終極大boss，VDC需要承擔整個網絡管理功能，其中網絡管理涉及網絡管理狀態機設計，網絡喚醒設計。
網絡管理狀態機中包含為整車域控設計各種工作模式。比如休眠（僅支持休眠喚醒狀態）、待機（極低功耗）、準備（輕睡眠）、正常功耗（全功耗）、異常狀態（故障檢測）下的功耗等。各類不同的工作狀態需要通過設置不同的跳轉條件進行切換。
而對于網絡管理中重要的喚醒功能而言，其需要支持不同的喚醒源，主要需要包含CAN、LIN、硬線、以太網。結合上面的附圖說明喚醒過程。首先，四種喚醒源需要首先將SBC（一種包含電源、通信、監控診斷、安全監控等特性以及GPIO的獨立芯片）喚醒，隨即便可立即喚醒MCU。當MCU被喚醒后，可以對以太網Switch進行初始化配置確保以太網可以進行有效通信，這類初始化過程主要包括寄存器使能、收發路徑綁定等。隨后，MCU可以通過控制其他MPU的芯片供電來控制其余MPU的喚醒。
2、網絡診斷功能
整個VDC域控的診斷過程包含遠程診斷、近端診斷和OTA診斷。這三類診斷模型在構建診斷通道時，需要首先將VDC接入到車端網絡中，實現兩種診斷模式DoIP和DoCAN。
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