基于工控安全的自动打码贴标机优化改进

张 勇，卯钰鸿，何 亮

（贵州中烟工业有限责任公司毕节卷烟厂，贵州毕节 551700）

0 引言

烟草行业一号工程，即烟草行业卷烟生产经营决策管理系统，是烟草行业最大的一个信息化工程项目，通过一号工程码可以实现对生产的卷烟牌号、规格、流向等信息和产品质量信息进行追溯，而一号工程自动打码贴标机则是打印一号工程码的主要设备，它的安全直接影响着工厂生产安全。

1 存在问题及现状分析

（1）国家对工控网的要求。自2018 年烟草行业内开展护网行动起，开始对信息系统安全性进行大幅度的整改。网络安全被提升至国家安全战略的新高度，与“发展”进入同等优先级，网络安全发展已成为行业内信息建设的重要要求。根据国家对网络安全的相关要求，行业内各大信息化应用系统软硬件、服务器和客户端的安全要求越来越高，也越来越严格。

（2）工控机操作系统老旧，厂商已停止漏洞修复服务，系统安全性能不满足网络安全要求。全国卷烟厂现使用的打扫码软件仅支持WinXP 和Win7 操作系统，而WinXP 和Win7 操作系统已分别于2014 年和2020 年初停止漏洞补丁的修复服务，系统安全性能不满足网络安全要求。因此，为达到国家对工控网的要求，工控机的操作系统急需升级为Win10 以上操作系统。

（3）工控机硬件配置偏低，无法支撑Win10 以上操作系统。全国卷烟厂使用的打码工控机型号大部分为西门子IPC677B或IPC677C，工业一体化触屏控制电脑，运行内存一般为512 M或1 G，处理器为双核或4 核处理器，硬盘为双320 G 机械硬盘组成RIAD 磁盘阵列，或单机械硬盘模式。

信号控制板卡采用研华PC1761 信号控制I/O 卡，改进前I/O 卡控件为VB 编写的控件，无法在Win10 系统下使用，因此采用C++语言编写对I/O 卡控件进行了重新编写。

工控机硬件配置偏低，在WinXP 和Win7 操作系统下，安装杀毒软件后，运行常出现卡顿，严重影响工厂生产运行。

因此，若将工控机操作系统换成Win10 以上操作系统，对应的硬件设备也需要同步升级。

（4）打码软件与Win10 以上操作系统的兼容性。目前，原一号工程打码软件在WinXP 和Win7 操作系统下运行正常，但在Win10 操作系统下测试发现，在32 位Win10 操作系统下勉强可以正常运行，在64 位Win10 操作系统无法正常运行。因此，为保证一号工程打码运行的稳定性，一号工程打码软件也需要优化改进。

综上，卷烟厂一号工程自动打码贴标机要达到国家对工控网的要求，就必须将工控机的操作系统换成Win10 或Win10 以上操作系统，其中工控机硬件及一号工程自动打码贴标机软件也需要同步升级。鉴于此，某卷烟厂基于工控安全对一号工程自动打码贴标机进行优化与改进。

2 改进方法

2020 年10 月就某卷烟厂现有6 台一号工程自动打码贴标机，其操作系统为WindowsXP 系统，工控机型号为西门子IPC677B，信号控制板卡采用研华PC1761 信号控制I/O 卡，对其进行优化改进。

2.1 设计方案

2.1.1 操作系统改进

Windows 10 神州网信政府版是在Win10 基础上，根据中国有关法律、法规、标准的规定，针对中国专业领域的需求，定制开发的一个操作系统版本。它提供了一个安全可信、技术先进的计算平台。因此，在此次一号工程自动打码贴标机进行优化与改进过程中操作系统选择Windows 10 神州网信政府版。

2.1.2 工控机型号改进

改进前打码工控机型号为西门子IPC677B 或IPC677C，工业一体化触屏控制电脑，运行内存一般为512 M 或1 G，处理器为双核或4 核处理器，硬盘为双320 G 机械硬盘组成RIAD磁盘阵列，或单机械硬盘模式。

改进后打码工控机型号采用西门子IPC677D 及更高序列工业一体化触屏工控制电脑，运行内存为8 G，处理器采用8 核处理核心，硬盘采用320 G 固态硬盘加500 G 机械硬盘组成。信号控制板卡依旧采用研华PC1761 信号控制I/O 卡。

2.1.3 一号工程打码软件优化改进

一号工程自动打码贴标机打码软件运行环境从WindowsXP系统换成Windows 10 神州网信政府版，打码软件控件注册调用信息也随着发生了改变，原打码软件已经无法在新的Win10环境下安装运行，因此，需保持原有软件的全部功能，根据Windows 10 神州网信政府版操作系统重新定制一套全新的一号工程打码软件。

新的一号工程打码软件在保留原一号工程打码软件的读取计划、查看计划、实施计划；计划实施中的暂停计划、切换计划和结束计划；计划完成后的回送等功能需求的基础上加强对计划实施过程中的逻辑功能需求上的程序改进，解决一号工程打码软件与Windows 10 神州网信政府版操作系统匹配问题及打码逻辑上的功能优化。

2.2 关键技术实现

2.2.1 打码软件工作流程

改进后的一号工程打码软件覆盖原有打码系统所有功能，确保与现有行业决策系统无缝对接，工作流程如下：

（1）开始运行一号工程打码软件。

（2）选取需要实施的计划，选择实施并点运行。

（3）系统指示灯亮起，呈绿色，触发打印电眼。

（4）打印电眼会将电信号传递给打码软件，打码软件接收到打印信号后将打印数据发送给打印引擎，此时打码软件的已打印数量自动加1。

（5）打印引擎完成打印工作后，打码贴标机进入准备贴标状态，触发贴标电眼。

（6）贴标电眼将电信号发送给贴标机，贴标机进行贴标动作，并将贴标完成信号传递给打码软件，此时打码软件的已打码数量自动加1。

（7）贴标完成后，触发扫描电眼，进行后扫描。

（8）条码识别器对条码进行识别读取，并将读取到的数据由串口发送给打码软件，打码控制软件对数据进行核对，核对成功，已扫描数量自动加1。

（9）一号工程打码软件工作流程完成。

2.2.2 I/O 卡打码控件与操作系统匹配及逻辑功能优化

I/O 卡的作用主要为检测烟箱到位和报警。改进前I/O 卡控件程序是用VB 编写的，它无法在Win10 系统下被调用，因此对I/O 卡控件程序重新用C++语言进行了编写，并在程序调试过程中相继对以下问题进行了改进：

（1）打码软件排产运行后，触发打印电眼，软件有闪退的情况，修复软件闪退的情况。

（2）打码软件排产运行后，触发打印电眼，可以正常打印贴标，再一次触发打印电眼后，软件无法发送打印信息给打印引擎，不能连续打印工作，修复无法连续打印贴标情况。

（3）打开打码软件，点击测试打印正常，点击软件排产运行，触发打印光电，软件没有反应，无法正常打码；重新打开打码软件再排产运行，能够正常连续打印贴标，软件点击停止运行再打印测试码，测试成功，再点排产运行，软件无法正常工作，修复测试打码与正常运行的逻辑功能。

（4）打开打码软件排产运行后，模拟烟箱过密情况，软件不会报警提示，修复烟箱过密情况下软件不会报警情况。

（5）打码软件无法检测打印机状态，修复不能检测到打印引擎状态情况。

（6）修复扫描数据量不会增加或者增加量超过打印量问题。

（7）修复重码及跳码情况出现的故障现象。

（8）修复当天日期过零点后会自动将计划跳转成第二天的产量问题。

（9）修复打印量与打码量不能一一对应的问题。

（10）修复其他测试过程中出现的问题，优化软件的运行。

使用C++语言进行编写部分编码如下所示：

3 改进效果

鉴于此次改进，首次实现一号工程自动打码贴标机系统在Win10 上使用，成功解决新开发的软件在与硬件兼容性及运行过程中会存在隐蔽性等问题，为增强一号工程自动打码贴标机系统的准确性及标准性，进一步确保一号工程自动打码贴标机系统的稳定性，在2020 年12 月17 日完成一号工程自动打码贴标机系统硬件安装及软件初调工作后，持续进行了将近半年的跟踪与软件优化工作。于2021 年7 月份正式进入试运行阶段，在3 个月的试运行期间，一号工程自动打码贴标机系统运行正常。Windows 10 神州网信政府版提供了一个安全可信、技术先进的计算平台，进一步增强了工控机的安全性，满足国家对工控网的要求。

4 结束语

通过对一号工程自动打码贴标机系统软硬件的优化改进，不仅覆盖原有打码系统所有功能，确保与现有行业决策系统无缝对接，同时优化提升系统性能，确保适应生产能力的提高，最主要是改进后的一号工程自动打码贴标机系统能完美地在Windows 10 神州网信政府版下运行，Windows 10 神州网信政府版又提供了一个安全可信、技术先进的计算平台，进一步增强了工控机的安全性，满足国家对工控网的要求。