随着信息技术以及物联网的飞速发展,越来越多的通用信息技术被应用到工业控制系统。在带来生产力巨大提升的同时,也使工业控制系统依托封闭性和专业性实现的安全屏障不复存在,面临日益严重的安全威胁。‘震网’病毒的爆发使我们意识到加强工业控制系统安全的重要性和紧迫性。可编程逻辑控制器是工业控制系统中的关键设备,‘震网’病毒通过修改PLC的操作破坏了伊朗的工业控制系统。受PLC自身硬件以及软件系统的限制,传统的安全防护措施不能对其实现有效防护。工业控制系统中使用的PLC,以循环扫描的方式重复执行特定的生产程序,并且由于其自身硬件结构简单,运行时产生的功耗信息与其内部运行程序密切相关。结合PLC的这些特性,本文创新性地设计了基于旁路分析的PLC安全监控系统。为了验证这个想法,我们在实验室内搭建了工业控制系统仿真实验平台,首先通过剖析针对PLC进行攻击的机理,设计并实现了三种针对PLC的可行攻击。然后对比分析了不同类型PLC运行时产生的功耗信息,选取了能够反映不同功耗信息之间差异的特征,并且选取了SVM机器学习算法实现对PLC异常工作状态的识别。为降低该系统的成本,我们设计了基于STM32的低成本高速数据采集器,以远低于专用数据采集设备售价的成本实现了与其相近的技术指标。最后在实验平台中对该系统进行了详尽的分析验证,实验结果表明,该系统能够达到高于95%的监控准确率。除此之外,该系统还具有无需修改工业控制系统原有硬件及软件结构,不会影响工业控制系统正常运行等优点。