基于工控安全的自動打碼貼標機優化改進

張 勇，卯鈺鴻，何 亮

（貴州中煙工業有限責任公司畢節卷煙廠，貴州畢節 551700）

0 引言

煙草行業一號工程，即煙草行業卷煙生產經營決策管理系統，是煙草行業最大的一個信息化工程項目，通過一號工程碼可以實現對生產的卷煙牌號、規格、流向等信息和產品質量信息進行追溯，而一號工程自動打碼貼標機則是打印一號工程碼的主要設備，它的安全直接影響著工廠生產安全。

1 存在問題及現狀分析

（1）國家對工控網的要求。自2018 年煙草行業內開展護網行動起，開始對信息系統安全性進行大幅度的整改。網絡安全被提升至國家安全戰略的新高度，與“發展”進入同等優先級，網絡安全發展已成為行業內信息建設的重要要求。根據國家對網絡安全的相關要求，行業內各大信息化應用系統軟硬件、服務器和客戶端的安全要求越來越高，也越來越嚴格。

（2）工控機操作系統老舊，廠商已停止漏洞修復服務，系統安全性能不滿足網絡安全要求。全國卷煙廠現使用的打掃碼軟件僅支持WinXP 和Win7 操作系統，而WinXP 和Win7 操作系統已分別于2014 年和2020 年初停止漏洞補丁的修復服務，系統安全性能不滿足網絡安全要求。因此，為達到國家對工控網的要求，工控機的操作系統急需升級為Win10 以上操作系統。

（3）工控機硬件配置偏低，無法支撐Win10 以上操作系統。全國卷煙廠使用的打碼工控機型號大部分為西門子IPC677B或IPC677C，工業一體化觸屏控制電腦，運行內存一般為512 M或1 G，處理器為雙核或4 核處理器，硬盤為雙320 G 機械硬盤組成RIAD 磁盤陣列，或單機械硬盤模式。

信號控制板卡采用研華PC1761 信號控制I/O 卡，改進前I/O 卡控件為VB 編寫的控件，無法在Win10 系統下使用，因此采用C++語言編寫對I/O 卡控件進行了重新編寫。

工控機硬件配置偏低，在WinXP 和Win7 操作系統下，安裝殺毒軟件后，運行常出現卡頓，嚴重影響工廠生產運行。

因此，若將工控機操作系統換成Win10 以上操作系統，對應的硬件設備也需要同步升級。

（4）打碼軟件與Win10 以上操作系統的兼容性。目前，原一號工程打碼軟件在WinXP 和Win7 操作系統下運行正常，但在Win10 操作系統下測試發現，在32 位Win10 操作系統下勉強可以正常運行，在64 位Win10 操作系統無法正常運行。因此，為保證一號工程打碼運行的穩定性，一號工程打碼軟件也需要優化改進。

綜上，卷煙廠一號工程自動打碼貼標機要達到國家對工控網的要求，就必須將工控機的操作系統換成Win10 或Win10 以上操作系統，其中工控機硬件及一號工程自動打碼貼標機軟件也需要同步升級。鑒于此，某卷煙廠基于工控安全對一號工程自動打碼貼標機進行優化與改進。

2 改進方法

2020 年10 月就某卷煙廠現有6 臺一號工程自動打碼貼標機，其操作系統為WindowsXP 系統，工控機型號為西門子IPC677B，信號控制板卡采用研華PC1761 信號控制I/O 卡，對其進行優化改進。

2.1 設計方案

2.1.1 操作系統改進

Windows 10 神州網信政府版是在Win10 基礎上，根據中國有關法律、法規、標準的規定，針對中國專業領域的需求，定制開發的一個操作系統版本。它提供了一個安全可信、技術先進的計算平臺。因此，在此次一號工程自動打碼貼標機進行優化與改進過程中操作系統選擇Windows 10 神州網信政府版。

2.1.2 工控機型號改進

改進前打碼工控機型號為西門子IPC677B 或IPC677C，工業一體化觸屏控制電腦，運行內存一般為512 M 或1 G，處理器為雙核或4 核處理器，硬盤為雙320 G 機械硬盤組成RIAD磁盤陣列，或單機械硬盤模式。

改進后打碼工控機型號采用西門子IPC677D 及更高序列工業一體化觸屏工控制電腦，運行內存為8 G，處理器采用8 核處理核心，硬盤采用320 G 固態硬盤加500 G 機械硬盤組成。信號控制板卡依舊采用研華PC1761 信號控制I/O 卡。

2.1.3 一號工程打碼軟件優化改進

一號工程自動打碼貼標機打碼軟件運行環境從WindowsXP系統換成Windows 10 神州網信政府版，打碼軟件控件注冊調用信息也隨著發生了改變，原打碼軟件已經無法在新的Win10環境下安裝運行，因此，需保持原有軟件的全部功能，根據Windows 10 神州網信政府版操作系統重新定制一套全新的一號工程打碼軟件。

新的一號工程打碼軟件在保留原一號工程打碼軟件的讀取計劃、查看計劃、實施計劃；計劃實施中的暫停計劃、切換計劃和結束計劃；計劃完成后的回送等功能需求的基礎上加強對計劃實施過程中的邏輯功能需求上的程序改進，解決一號工程打碼軟件與Windows 10 神州網信政府版操作系統匹配問題及打碼邏輯上的功能優化。

2.2 關鍵技術實現

2.2.1 打碼軟件工作流程

改進后的一號工程打碼軟件覆蓋原有打碼系統所有功能，確保與現有行業決策系統無縫對接，工作流程如下：

（1）開始運行一號工程打碼軟件。

（2）選取需要實施的計劃，選擇實施并點運行。

（3）系統指示燈亮起，呈綠色，觸發打印電眼。

（4）打印電眼會將電信號傳遞給打碼軟件，打碼軟件接收到打印信號后將打印數據發送給打印引擎，此時打碼軟件的已打印數量自動加1。

（5）打印引擎完成打印工作后，打碼貼標機進入準備貼標狀態，觸發貼標電眼。

（6）貼標電眼將電信號發送給貼標機，貼標機進行貼標動作，并將貼標完成信號傳遞給打碼軟件，此時打碼軟件的已打碼數量自動加1。

（7）貼標完成后，觸發掃描電眼，進行后掃描。

（8）條碼識別器對條碼進行識別讀取，并將讀取到的數據由串口發送給打碼軟件，打碼控制軟件對數據進行核對，核對成功，已掃描數量自動加1。

（9）一號工程打碼軟件工作流程完成。

2.2.2 I/O 卡打碼控件與操作系統匹配及邏輯功能優化

I/O 卡的作用主要為檢測煙箱到位和報警。改進前I/O 卡控件程序是用VB 編寫的，它無法在Win10 系統下被調用，因此對I/O 卡控件程序重新用C++語言進行了編寫，并在程序調試過程中相繼對以下問題進行了改進：

（1）打碼軟件排產運行后，觸發打印電眼，軟件有閃退的情況，修復軟件閃退的情況。

（2）打碼軟件排產運行后，觸發打印電眼，可以正常打印貼標，再一次觸發打印電眼后，軟件無法發送打印信息給打印引擎，不能連續打印工作，修復無法連續打印貼標情況。

（3）打開打碼軟件，點擊測試打印正常，點擊軟件排產運行，觸發打印光電，軟件沒有反應，無法正常打碼；重新打開打碼軟件再排產運行，能夠正常連續打印貼標，軟件點擊停止運行再打印測試碼，測試成功，再點排產運行，軟件無法正常工作，修復測試打碼與正常運行的邏輯功能。

（4）打開打碼軟件排產運行后，模擬煙箱過密情況，軟件不會報警提示，修復煙箱過密情況下軟件不會報警情況。

（5）打碼軟件無法檢測打印機狀態，修復不能檢測到打印引擎狀態情況。

（6）修復掃描數據量不會增加或者增加量超過打印量問題。

（7）修復重碼及跳碼情況出現的故障現象。

（8）修復當天日期過零點后會自動將計劃跳轉成第二天的產量問題。

（9）修復打印量與打碼量不能一一對應的問題。

（10）修復其他測試過程中出現的問題，優化軟件的運行。

使用C++語言進行編寫部分編碼如下所示：

3 改進效果

鑒于此次改進，首次實現一號工程自動打碼貼標機系統在Win10 上使用，成功解決新開發的軟件在與硬件兼容性及運行過程中會存在隱蔽性等問題，為增強一號工程自動打碼貼標機系統的準確性及標準性，進一步確保一號工程自動打碼貼標機系統的穩定性，在2020 年12 月17 日完成一號工程自動打碼貼標機系統硬件安裝及軟件初調工作后，持續進行了將近半年的跟蹤與軟件優化工作。于2021 年7 月份正式進入試運行階段，在3 個月的試運行期間，一號工程自動打碼貼標機系統運行正常。Windows 10 神州網信政府版提供了一個安全可信、技術先進的計算平臺，進一步增強了工控機的安全性，滿足國家對工控網的要求。

4 結束語

通過對一號工程自動打碼貼標機系統軟硬件的優化改進，不僅覆蓋原有打碼系統所有功能，確保與現有行業決策系統無縫對接，同時優化提升系統性能，確保適應生產能力的提高，最主要是改進后的一號工程自動打碼貼標機系統能完美地在Windows 10 神州網信政府版下運行，Windows 10 神州網信政府版又提供了一個安全可信、技術先進的計算平臺，進一步增強了工控機的安全性，滿足國家對工控網的要求。