ICS CyberSecurity Team to zespół, który został zawiązany z początkiem 2019 roku. Główną ideą realizowanego przez zespół projektu jest opracowanie prototypu innowacyjnego systemu umożliwiającego detekcję cyberataków na przemysłowe systemy sterowania. Projekt porusza zagadnienia związane m.in. z programowaniem PLC, projektowaniem struktury sieci przemysłowej Profinet oraz Profibus, cyberbezpieczeństwem systemów sterowania, metodami diagnostyki procesów przemysłowych oraz zastosowaniem metod sztucznej inteligencji.

Posiada umiejętności programowania systemów przemysłowych. W projekcie zajmuje się programowaniem interfejsów operatora (pulpit operatora i HMI).
Posiada umiejętności programowania systemów przemysłowych. W projekcie zajmuje się programowaniem interfejsów operatora (pulpit operatora i HMI).

Michał KOBIELSKI

Lider projektu, projekt systemu

Jego głównymi zainteresowaniami są: zastosowanie sztucznej inteligencji oraz programowanie w TypeScript. Interesuję się szeroko pojętą mechatroniką
Jego głównymi zainteresowaniami są: zastosowanie sztucznej inteligencji oraz programowanie w TypeScript. Interesuję się szeroko pojętą mechatroniką

inż. Paweł POLNIK

WebSCADA, strona internetowa

Interesuje się obszernie pojętą autmatyką oraz programowaniem, posiad wykonanych wiele ciekawych projektów z wykorzystaniem modułów Ardurino
Interesuje się obszernie pojętą autmatyką oraz programowaniem, posiad wykonanych wiele ciekawych projektów z wykorzystaniem modułów Ardurino

Krysitan LORANC

Programowanie PLC i HMI

Sebatian Kurzynski

Sebastian KURZYŃSKI

Programowanie PLC i HMI

dr hab. inż. Piotr Przystałka, prof. PŚ

dr hab. inż. Piotr PRZYSTAŁKA, prof. PŚ

Opiekun naukowy

Opis projektu:

Projekt zorientowany jest na zdobycie nowej wiedzy z zakresu przemysłowych systemów sterowania, szczególnie w kontekście ich zabezpieczenia przed cyberatakami. Podjęta tematyka projektu mieści się w ramach priorytetowych specjalizacji Politechniki Śląskiej szczególnie w kontekście zagadnień związanych z Przemysłem 4.0 oraz sztuczną inteligencją, przetwarzaniem danych, technologiami informacyjno-komunikacyjnymi. Główną ideą realizowanego projektu jest opracowanie prototypu zdalnego innowacyjnego systemu umożliwiającego detekcję cyberataków na przemysłowe systemy sterowania. Zagadnienie cyberbezpieczeństwa jest jednym z kluczowych obszarów badawczych związanych z koncepcją Przemysłu 4.0. Celem niniejszego projektu jest utworzenie zdalnego stanowiska badawczego pozwalającego na detekcję cyberataków oraz awarii, dedykowanego do przemysłowych systemów sterowania. System ma być rozwiązaniem rozwojowym umożliwiającym długofalowe badania w zakresie cyberbezpieczeństwa systemów automatyki, co stanowi dodatkowo wyzwanie technologiczne. Główny problem badawczy jaki podejmuje się rozwiązać zespół projektowy dotyczy opracowania systemu komunikacji zdalnej ze stanowiskiem. Utworzony w oparciu o stanowisko bazowe system pozwoli na dalszą pracę badawczą w zakresie cyberbezpieczeństwa w utrudnionych warunkach dostępu do sprzętu laboratoryjnego.

WAGO - STANOWISKO

W  skład stanowiska bazowego wchodzą: stanowisko firmy Festo (4) do rozwoju metod sterowania/diagnostyki procesów zbudowane m.in. z trzech zbiorników, elektrozaworu, pompy oraz kilku czujników, w tym czujnika temperatury i czujnika ultradźwiękowego. Opisywane elementy są sterowane za pomocą sterownika SIEMENS S7-300 (2), a wgląd operatora w podstawowe parametry procesu jest możliwy poprzez panel HMI SIEMENS KTP400 Basic (3). Stanowisko bazowe zostało rozbudowane o nowe funkcjonalności. Dzięki temu nadzór nad całością procesu jest realizowany przy użyciu systemu SIEMENS ET200SP (1) z softwarowym sterownikiem SIEMENS S7-1500 F podłączonym w sieci przemysłowej Profinet. Opisywane urządzenie SIEMENS ET200SP pełniące rolę mastera jest również odpowiedzialne za wizualizację procesu sterowania. Wszystkie urządzenia są zaprogramowane z użyciem środowisku TIA Portal w wersji 15.1. Stanowisko jest również wyposażone w przemiennik częstotliwoścSIEMENS Sinamics V90, a także system IO-Link.

Głównymi elementami wchodzącymi w skład zdalnego systemu do detekcji i symulacji cyberataków na systemy typu ICS są:

  • Zmodyfikowane o elementy sterowalne stanowisko Festo wśród których można wymienić elektrozawory cewkowe, które zajmą miejsce zaworów ręcznych
  • Wizualizacja w sieci pozwalająca na podgląd wartości wyjściowych ze stanowiska napisana w językach takich jak HTML 5, CSS 3 oraz TypeScript
  • Aplikacja w języku C# pozwalająca na zdalne przeprowadzenie cyberataku, czy też symulacji awarii
  • System kamer pozwalający na strumieniową transmisję obrazu i dźwięku

Prace badawcze i rozwojowe:

Prezentacja Projekt
  • P.Polnik: "Wizualizacja wybranego procesu przemysłowego z wykorzystaniem technologii internetowych", Katedra Automatyzacji Procesów Technologicznych i Zintegrowanych Systemów Wytwarzania, 2021 - promotor prof. dr hab. inż. Gabriel Kost
Prezentacja Praca
  • W.Hańderek: "System detekcji cyberataków na przemysłowe systemy sterowania", Katedra Podstaw Konstrukcji Maszyn, 2020 - promotor dr hab. inż. Piotr Przystałka, prof. PŚ

Osiągnięcia:

  • Seminarium dot. Internetu Rzeczy, sztucznej inteligencji i cyberbezpieczeństwa -  w dniu 19 lutego mieliśmy okazję na zaprezentowanie naszego stanowiska do symulacji cyberataków, podczas seminarium w którym wzięli udział przedstawiciele Śląskiego Klastra Internetu Rzeczy, w tym Koledzy z Wydziałów Automatyki, Elektroniki i Informatyki, Wydziału Matematyki oraz Wydziału Mechanicznego Technologicznego. Zaprezentowaliśmy również jeden ze scenariuszy cyberataku prowadzącego do fizycznego uszkodzenia obiektu:

Wyobraźmy sobie sytuację, w której cyberprzestępca zamierza fizycznie uszkodzić elementy instalacji odpowiedzialnej za chłodzenie reaktora elektrowni jądrowej tak aby spowodować wysokie straty materialne, środowiskowe i ludzkie. Atak na obiekt następuje z dowolnego miejsca na świecie w dowolnej chwili czasu. Cyberprzestępca złamał wszystkie zabezpieczenia i dokonuje zmiany wartości parametrów regulatora PID zaimplementowanego w sterowniku PLC odpowiedzialnego za sterowanie ciśnieniem w zbiorniku wyrównawczym. Efektem jest niestabilna regulacja ciśnienia prowadząca do fizycznego uszkodzenia jednego lub więcej komponentów instalacji niezbędnej do doprowadzenia medium, które potrzebne jest do chłodzenia reaktora. Na przykład uszkodzeniu ulega pompa wirowa ze względu na jej przeciążenie lub rozerwany zostaje zbiornik będący buforem ciśnienia w instalacji. W wyniku ataku dochodzi do awarii elektrowni a w następstwie do katastrofy ekologicznej obejmującej znaczne obszary terytorialne.

  • CyberSec 2019 - prezentacja koncepcji systemu na konferencji European Cybersecurity Forum – Cybersec 2019 (https://cybersecforum.eu/) wzbudziła bardzo duże zainteresowanie wśród ekspertów branżowych (np. Samsung, Grupa Azoty, Enea, Motorola Solutions, APA Group, IOSEC). CYBERSEC to coroczna konferencja o charakterze public policy poświęcona strategicznym wyzwaniom cyberbezpieczeństwa.
  • Konkurs Wago - projekt został zgłoszony do konkursu firmy WAGO (https://www.openandeasy.pl/),  który skierowanym jest dla automatyków, programistów, projektantów, integratorów, studentów i wszystkich pasjonatów automatyki. Firma WAGO jest liderem wśród dostawców automatyki dla przemysłu. W opisywanym konkursie niniejszy projekt konkuruje między innymi z rozwiązaniami firm z branży automatyki. W ramach projektu do tej pory powstało stanowisko badawcze, które obecnie wykorzystywane jest zarówno w celach badawczych jak i popularyzacyjnych.
  • Mały grant dla studenckich kół naukowych Politechniki Śląskiej - projekt został doceniony przez członków komisji ds. konkursu o mały grant Politechniki Śląskiej otrzymując dofinansowanie na jego dalszy rozwój. Jest to dla nas bardzo istotne ponieważ powala to zwiększyć zasięg działania naszego projektu a także wyłania perspektywy na realizację nowych wyzwań badawczych.
  • Prezentacja koncepcji systemu podczas wystawy zorganizowanej z okazji nadzwyczajnego posiedzenia Senatu Politechniki Śląskiej - mieliśmy zaszczyt być zaproszeni na wystawę z okazji nadania Politechnice Śląskiej statusu Uczelni Badawczej. Jest to dla nas duże wyróżnienie w związku z tym, że możliwość prezentacji dotyczyła tylko kluczowych projektów realizowanych na Uczelni.  Gościem szczególnym podczas tego wydarzenia był Wiceprezes Rady Ministrów, Minister Nauki i Szkolnictwa Wyższego Pan Jarosław Gowin, który wraz z Władzami Politechniki Śląskiej zapoznał się m.in. z aktualnymi projektami koła AI-METH, w tym z wyżej opisanym projektem.
  • Metody komputerowe 2020 – w dniu 24 września 2020 mieliśmy przyjemność reprezentować projekt na konferencji „Metody komputerowe 2020” organizowane przez Katedrę Mechaniki i Inżynierii Obliczeniowej Politechniki Śląskiej, Studenckie Koło Naukowe Metod Komputerowych.

Galeria:

Podziękowania:

Składamy serdeczne podziękowania wszystkim osobom i instytucjom, które wsparły nasz projekt przez co przyczyniły się do jego dynamicznego rozwoju. W szczególności pragniemy podziękować:

  • JM Rektorowi Politechniki Śląskiej prof. dr. hab. inż. Arkadiuszowi Mężykowi
  • Prorektorowi ds. Infrastruktury i Promocji dr. hab. inż. Tomaszowi Trawińskiemu, prof. PŚ
  • Pani Dziekan Wydziału Mechanicznego Technologicznego dr hab. inż. Annie Timofiejczuk, prof. PŚ
  • Samorządowi Studenckiemu Politechniki Śląskiej
  • przedstawicielom:  Śląskiego Klastra Internetu Rzeczy, Wydziału Automatyki, Elektroniki i Informatyki, Wydziału Matematyki Stosowanej oraz Wydziału Mechanicznego Technologicznego
  • Szczególne podziękowania dla mgr inż. Wojciecha Hańderek, byłego lidera projektu, głównego architekta bazowego stanowiska do detekcji i symulacji cyberataków na przemysłowe systemy sterowania.

Partnerzy: