ACRAMATIC A850数控系统信息安全技术处理的原理和方法

2018-08-13宓方玮雷艳华王志鹏

制造技术与机床 2018年7期

宓方玮雷艳华王志鹏

(中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 ,四川绵阳 621900)

上世纪90年代初引进的数控设备2016年底需退出现役，根据有关规定需要对该设备进行信息安全技术处理，以下是信息技术处理的技术路线和方法的具体介绍。

1 设备数控系统技术说明

该设备由美国CINCINNATI MILACRON公司生产，采用的是美国ACRAMATIC A850数控系统：由处理器控制装置(PCA)、操作控制装置(OSA)、机床接口装置(MIA)三部分构成。处理器控制装置(PCA)是数控系统的控制核心，由处理器板(the processor board)、伺服输入/输出板(servo I/O)、大容量存储模块(bulk memory cartridges)、图形功能板(an optional graphics board)、交直流电源(AC/DC power)等模块构成。

处理器板the processor board由3个8086微处理器和一个8087协处理器构成，负责数控系统的核心计算处理。大容量存储模块由5块存储卡构成，每一块的功能和容量如下：

P1 SYSTEM ROM(系统只读存储器卡) 320K

P2 MCL ROM(机床控制只读存储器卡) 128K

P3 USER RAM(用户随机存储器卡) 128K

P4 CINTURN ROM(车床系统只读存储器卡) 256K

P5 EXTENDED USER RAM(扩展用户随机存储器卡) 128K

SYSTEM ROM(系统只读存储器卡)和MCL ROM(机床控制只读存储器卡)无需电池保护存储，固化有数控系统的系统和控制软件，非器件损坏或人为破坏不会丢失，这两块板必须安装在P1和P2插槽(slots)上，不可插错。

USER RAM(用户随机存储器卡)和EXTENDED USER RAM(扩展用户随机存储器卡)两块存储卡上保存的是机床参数和机床加工程序。RAM是计算机的随机存储器，计算机断电后RAM保存的内容就会丢失。故这两块存储卡上配备有超级电容和电池以确保RAM里的数据不会丢失。RAM卡实物见图1。

由上面的介绍可以知道ACRAMATIC A850数控系统使用的计算机技术是20世纪80年代的技术，其电子元器件集成化水平很低，CPU处理能力低下，存储器容量更是非常初级。但是美国的数控产品确实质量非常过硬，使用这么多年来，ACRAMATIC A850数控系统从来没有发生过系统故障。

2 信息安全技术处理的要求

对于即将淘汰处理的数控机床而言，由于从事过特殊产品生产，其存储的加工程序是保密的，必须清除干净不留隐患。处理的办法主要是对数控系统的数据存储元件如硬盘、ROM、RAM等进行物理或化学销毁，但是该设备退役后还要交给其他部门发挥余热，所以必须采用有效技术措施：既要确保相关加工程序彻底清除，又要确保进行信息安全处理后机床还能有效正常使用。

3 信息安全技术处理的技术难点

首先，美国CINCINNATI MILACRON公司早就被其他公司收购，其ACRAMATIC A850数控系统早已停产，备件、技术资料和技术支持已无从购买和获取；其次，如此古老的计算机技术早已不再使用，现在的计算机技术无法兼容和支持上世纪80年代的计算机产品。第三，具有数控机床和计算机基础知识的人都知道数控加工程序是根据产品加工需要而编辑的，存储在计算机随机存储器RAM中，在可以通过操作面板上操作进行保存或者删除，但是这样的删除操作，不能保证加工程序被彻底删除，存在安全隐患。对RAM保存的数据最安全的技术措施是对RAM芯片进行初始化处理或者是断电处理(断开RAM保持电池)，使RAM存储单元全部清零。但是ACRAMATIC A850数控系统的机床参数也是保存在RAM卡中的，如果直接对RAM卡行初始化处理或者是放电处理，机床参数也将被清除，机床将无法再使用。

4 USER RAM和EXTENDED USER RAM的技术分析

我们知道机床参数和加工程序是存储在USER RAM (用户随机存储器卡)和EXTENDED USER RAM(扩展用户随机存储器卡)上的，对这两块RAM卡的功能需要做进一步的试验分析：

对比两块RAM电路板，我们发现两者的元器件和布局完全一致。实验如下：P3插槽上的USER RAM不动, 插在P5插槽的EXTENDED USER RAM无论插上或者拔掉，启动机床，系统均能完成自检并进入正常机床操作界面；而USER RAM卡不插在P3插槽或把USER RAM卡插在P5插槽或EXTENDED USER RAM卡插在P3插槽或者P3和P5插槽均不插RAM卡这几种情况，启动机床，系统均无法完成自检，出现初始化错误报警，也无法进入正常机床操作界面。这就说明机床参数是存储在USER RAM (用户随机存储器卡)上的。

进一步观察发现RAM卡上有一块AMPAL16L8ALPC芯片，查资料了解到这种芯片是可编程阵列逻辑器件PAL，采用双极型熔丝工艺，由8个可编程I/O结构组成，根据实际电路功能设计组合逻辑功能，主要步骤是将输出和激励写成最简与或表达式，然后确定PAL16L8的引脚和编程。由于其集成度不高，编程不够灵活，只能一次性编程使用，见图2。

USER RAM(用户随机存储器卡)上的该芯片表面有手写的4278编号(见图1)，而EXTENDED USER RAM(扩展用户随机存储器卡)上的该芯片有手写的4276编号。如果将4278编号的可编程逻辑芯片PLD拔下来插到另外一块RAM卡上去，替换4276编号的可编程逻辑芯片PLD，替换4276编号的可编程逻辑芯片PLD，再把这块RAM卡插到P3插槽上去，系统就能够完成自检并进入正常机床操作界面，系统出现MACHINE INITIALIZATION PREMISSION(机床初始化允许)的提示；反之，以4276编号的可编程逻辑芯片PLD替换4278编号的可编程逻辑芯片PLD，则系统出现报警，无法完成自检。由此可见在RAM卡上不同编号的可编程逻辑芯片PAL决定了该卡的具体功能(P1ROM卡的可编程阵列逻辑器件PAL编号为4274，P2ROM卡的可编程阵列逻辑器件PAL编号为4294，P4ROM卡的可编程阵列逻辑器件PAL编号为4277)。需要指出的是这种PAL芯片也是上世纪80年代技术的产品，需要专门的编程器和软件，现在市场上买不到，再加上厂家对该芯片有密码保护，想复制这种逻辑功能的芯片困难很大。

5 信息安全技术处理的具体操作方法及步骤

5.1 对ACRAMATIC A850数控系统的机床参数进行手抄记录

需淘汰设备使用的是纸带输入输出装置，现在已不具备使用条件，但ACRAMATIC A850数控系统的机床参数不多，可以采取手抄记录的方式备份机床数据：完整记录SYSTEM COMMISSIONING DADT(SYS COM)数据109个；完整记录MTB COMMISSIONING DADT(MTB COM)数据64个。