本發(fā)明涉及工控系統(tǒng)，尤其涉及一種基于數(shù)據(jù)依賴的控制邏輯代碼關(guān)鍵點(diǎn)位識(shí)別方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)(industrial?control?system,ics)在各種自動(dòng)化場(chǎng)景中得到了廣泛應(yīng)用，這些系統(tǒng)依賴于復(fù)雜的控制邏輯來實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的精準(zhǔn)控制。在這些控制系統(tǒng)中，點(diǎn)位是指可編程邏輯控制器(programmable?logic?controllers,plc)的變量，依據(jù)訪問范圍被分為程序標(biāo)簽和控制器標(biāo)簽。其中，關(guān)鍵點(diǎn)位是指在控制和監(jiān)測(cè)ics物理過程時(shí)起著至關(guān)重要的作用的點(diǎn)位。因此，關(guān)鍵點(diǎn)位的識(shí)別和監(jiān)控至關(guān)重要。關(guān)鍵點(diǎn)位的準(zhǔn)確識(shí)別能夠幫助操作人員更好地理解系統(tǒng)狀態(tài)，及時(shí)檢測(cè)異常，并采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧?/p>

2、當(dāng)前，在工業(yè)控制系統(tǒng)中，關(guān)鍵點(diǎn)位的識(shí)別主要依賴于人工方法，即依靠經(jīng)驗(yàn)豐富的專家和工程師基于先驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行判斷和分析。這種方法在過去的工業(yè)發(fā)展階段中具有一定的有效性，尤其是在系統(tǒng)規(guī)模較小、復(fù)雜度較低的情況下。專家們通常通過以下步驟來識(shí)別關(guān)鍵點(diǎn)位：

3、(1)系統(tǒng)理解：專家對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行邏輯以及歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行深入理解，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，初步判斷哪些點(diǎn)位可能對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率有較大影響。

4、(2)故障分析：通過對(duì)系統(tǒng)歷史故障數(shù)據(jù)的分析，專家能夠確定哪些點(diǎn)位在過去的運(yùn)行中頻繁出現(xiàn)問題，從而識(shí)別出潛在的關(guān)鍵點(diǎn)位。

5、(3)先驗(yàn)知識(shí)：結(jié)合行業(yè)內(nèi)的通用知識(shí)和特定應(yīng)用場(chǎng)景的經(jīng)驗(yàn)，專家能夠?qū)﹃P(guān)鍵點(diǎn)位進(jìn)行進(jìn)一步確認(rèn)。

6、這些關(guān)鍵點(diǎn)位識(shí)別方法主要依賴于專家經(jīng)驗(yàn)和先驗(yàn)知識(shí)，在某些情況下能夠取得良好的效果。然而，隨著工業(yè)控制系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜性不斷增加，傳統(tǒng)方法暴露出了諸多不足：

7、(1)依賴人工判斷：專家經(jīng)驗(yàn)的依賴性使得關(guān)鍵點(diǎn)位識(shí)別過程主觀性強(qiáng)，結(jié)果易受個(gè)人經(jīng)驗(yàn)水平的影響。面對(duì)日益復(fù)雜的控制系統(tǒng)，變量之間的關(guān)系變得更加多樣化和復(fù)雜化，人工方法難以全面考慮所有可能的因素和依賴關(guān)系。

8、(2)效率低下：人工分析過程繁瑣且耗時(shí)，尤其在系統(tǒng)復(fù)雜性增加的情況下，識(shí)別關(guān)鍵點(diǎn)位的工作量會(huì)大幅增加?，F(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)量巨大，人工識(shí)別方法難以有效處理和分析這些數(shù)據(jù)，導(dǎo)致關(guān)鍵點(diǎn)位識(shí)別的準(zhǔn)確性受到影響。

9、(3)可擴(kuò)展性差：當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大或控制邏輯變化時(shí)，傳統(tǒng)方法難以適應(yīng)，可能需要重新分析和識(shí)別關(guān)鍵點(diǎn)位。

10、(4)響應(yīng)速度不夠及時(shí)：系統(tǒng)狀態(tài)的變化可能要求實(shí)時(shí)更新關(guān)鍵點(diǎn)位，但人工方法難以滿足這一需求，可能導(dǎo)致工業(yè)控制系統(tǒng)錯(cuò)過部署防御系統(tǒng)的關(guān)鍵時(shí)機(jī)，并將關(guān)鍵點(diǎn)位暴露給攻擊者。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例的主要目的在于提出一種基于數(shù)據(jù)依賴的控制邏輯代碼關(guān)鍵點(diǎn)位識(shí)別方法及系統(tǒng)，能夠在減少人工干預(yù)的同時(shí)，提高關(guān)鍵點(diǎn)位識(shí)別的準(zhǔn)確性和效率，從而更好地適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)的需求。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例的一方面提出了一種基于數(shù)據(jù)依賴的控制邏輯代碼關(guān)鍵點(diǎn)位識(shí)別方法，包括以下步驟：

3、構(gòu)造控制邏輯代碼的詞法分析器，將控制邏輯代碼轉(zhuǎn)化為可閱讀式的控制邏輯句子；

4、構(gòu)建控制邏輯代碼的數(shù)據(jù)依賴，建立所述控制邏輯代碼中每個(gè)點(diǎn)位的依賴子圖；

5、構(gòu)建權(quán)重依賴衰減模型，計(jì)算點(diǎn)位的依賴分?jǐn)?shù)，并用以識(shí)別控制邏輯代碼中的關(guān)鍵點(diǎn)位。

6、在一些實(shí)施例中，所述構(gòu)造控制邏輯代碼的詞法分析器，將控制邏輯代碼轉(zhuǎn)化為可閱讀式的控制邏輯句子，包括以下步驟：

7、對(duì)于stl語言形式的控制邏輯代碼，包括操作碼和操作數(shù)；其中，操作碼表示要執(zhí)行的操作，操作數(shù)表示具體的輸入值、輸出值或常量值；

8、對(duì)控制邏輯代碼的操作碼與操作數(shù)進(jìn)行區(qū)分和解析，根據(jù)操作碼的類型特征，對(duì)stl語句進(jìn)行中間表示，得到中間表示形式；

9、根據(jù)所述stl語句的中間表示形式，得到控制邏輯代碼的可閱讀式的控制邏輯句子。

10、在一些實(shí)施例中，所述操作碼的類型特征包括邏輯操作、置位操作和邊緣檢測(cè)操作；

11、其中，所述邏輯操作包括and操作、and?not操作、or操作、or?not操作；

12、所述置位操作包括set操作和reset操作；

13、所述邊緣檢測(cè)操作包括fp操作和fn操作。

14、在一些實(shí)施例中，所述構(gòu)建控制邏輯代碼的數(shù)據(jù)依賴，建立所述控制邏輯代碼中每個(gè)點(diǎn)位的依賴子圖，包括以下步驟：

15、對(duì)控制邏輯代碼劃分點(diǎn)位；所述點(diǎn)位用于表征plc中與物理輸入輸出和存儲(chǔ)關(guān)聯(lián)的變量；

16、根據(jù)劃分的點(diǎn)位，通過點(diǎn)位元組的表示形式，建立依賴關(guān)系點(diǎn)位元組，進(jìn)而根據(jù)所述依賴關(guān)系點(diǎn)位元組確定每個(gè)點(diǎn)位的依賴子圖。

17、在一些實(shí)施例中，所述根據(jù)劃分的點(diǎn)位，通過點(diǎn)位元組的表示形式，建立依賴關(guān)系點(diǎn)位元組，進(jìn)而根據(jù)所述依賴關(guān)系點(diǎn)位元組確定每個(gè)點(diǎn)位的依賴子圖，包括以下步驟：

18、提取所有控制邏輯句子中的點(diǎn)位集合；

19、若當(dāng)前控制邏輯句子不是當(dāng)前所有句子的最后一個(gè)，則將當(dāng)前句子的點(diǎn)位拼接成點(diǎn)位元組，并將該點(diǎn)位元組放進(jìn)數(shù)據(jù)依賴中，繼續(xù)對(duì)下一個(gè)句子進(jìn)行點(diǎn)位拼接，直至最后一個(gè)句子；

20、若當(dāng)前控制邏輯句子為當(dāng)前所有句子的最后一個(gè)，則設(shè)置嵌套層數(shù)，當(dāng)嵌套數(shù)值大于或等于所述嵌套層數(shù)時(shí)，將數(shù)據(jù)依賴中后依賴點(diǎn)位和前依賴點(diǎn)位相同的2個(gè)元組進(jìn)行首尾拼接，然后更新數(shù)據(jù)依賴，并將嵌套數(shù)值加一，直至嵌套數(shù)值小于所述嵌套層數(shù)；

21、根據(jù)最新的數(shù)據(jù)依賴，得到每個(gè)點(diǎn)位的依賴子圖。

22、在一些實(shí)施例中，所述構(gòu)建權(quán)重依賴衰減模型，計(jì)算點(diǎn)位的依賴分?jǐn)?shù)，并用以識(shí)別控制邏輯代碼中的關(guān)鍵點(diǎn)位，包括以下步驟：

23、根據(jù)構(gòu)建的權(quán)重依賴模型，計(jì)算每個(gè)點(diǎn)位的依賴分?jǐn)?shù)，確定所述依賴子圖中所有點(diǎn)位的數(shù)據(jù)依賴程度；

24、根據(jù)點(diǎn)位的數(shù)據(jù)依賴程度的排序結(jié)果，選取數(shù)據(jù)依賴程度最高的點(diǎn)位作為關(guān)鍵點(diǎn)位，完成對(duì)待識(shí)別的控制邏輯代碼中的關(guān)鍵點(diǎn)位的識(shí)別。

25、在一些實(shí)施例中，所述點(diǎn)位的數(shù)據(jù)依賴程度的表達(dá)式為：

26、

27、其中，點(diǎn)位tagn是點(diǎn)位tagi的第n級(jí)依賴，α是衰減因子，e是自然指數(shù)。

28、本發(fā)明實(shí)施例的另一方面還提供了一種基于數(shù)據(jù)依賴的控制邏輯代碼關(guān)鍵點(diǎn)位識(shí)別系統(tǒng)，包括：

29、第一模塊，用于構(gòu)造控制邏輯代碼的詞法分析器，將控制邏輯代碼轉(zhuǎn)化為可閱讀式的控制邏輯句子；

30、第二模塊，用于構(gòu)建控制邏輯代碼的數(shù)據(jù)依賴，建立所述控制邏輯代碼中每個(gè)點(diǎn)位的依賴子圖；

31、第三模塊，用于構(gòu)建權(quán)重依賴衰減模型，計(jì)算點(diǎn)位的依賴分?jǐn)?shù)，并用以識(shí)別控制邏輯代碼中的關(guān)鍵點(diǎn)位。

32、本發(fā)明實(shí)施例的另一方面還提供了一種電子設(shè)備，包括處理器以及存儲(chǔ)器；

33、所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)程序；

34、所述處理器執(zhí)行所述程序?qū)崿F(xiàn)如前面所述的方法。

35、本發(fā)明實(shí)施例的另一方面還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有程序，所述程序被處理器執(zhí)行實(shí)現(xiàn)如前面所述的方法。

36、本發(fā)明實(shí)施例還公開了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品或計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品或計(jì)算機(jī)程序包括計(jì)算機(jī)指令，該計(jì)算機(jī)指令存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中。計(jì)算機(jī)設(shè)備的處理器可以從計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)讀取該計(jì)算機(jī)指令，處理器執(zhí)行該計(jì)算機(jī)指令，使得該計(jì)算機(jī)設(shè)備執(zhí)行前面的方法。

37、本發(fā)明實(shí)施例至少包括以下有益效果：本發(fā)明提供一種基于數(shù)據(jù)依賴的控制邏輯代碼關(guān)鍵點(diǎn)位識(shí)別方法及系統(tǒng)，該方案構(gòu)造控制邏輯代碼的詞法分析器，將控制邏輯代碼轉(zhuǎn)化為可閱讀式的控制邏輯句子；構(gòu)建控制邏輯代碼的數(shù)據(jù)依賴，建立所述控制邏輯代碼中每個(gè)點(diǎn)位的依賴子圖；構(gòu)建權(quán)重依賴衰減模型，計(jì)算點(diǎn)位的依賴分?jǐn)?shù)，并用以識(shí)別控制邏輯代碼中的關(guān)鍵點(diǎn)位。本發(fā)明能夠在減少人工干預(yù)的同時(shí)，提高關(guān)鍵點(diǎn)位識(shí)別的準(zhǔn)確性和效率，從而更好地適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)的需求。