一种分布式控制系统DCS通信松耦合管理系统的制作方法

本发明涉及数字信息的传输，尤其涉及一种分布式控制系统dcs通信松耦合管理系统。

背景技术：

1、在现代工业控制系统中，特别是在需要精密控制的领域（如感光干膜涂布），分布式控制系统（dcs）的通信管理是关键。然而，现有的dcs通信管理方法面临着几个主要挑战：

2、现有的传统dcs中，设备间的通信通常是紧耦合的，导致系统对于环境变化的适应性较差。这在需要快速响应和高度精确控制的应用场景中尤为明显。

3、现有系统中的数据处理单元往往无法高效处理来自众多传感器和控制器的海量数据，影响了控制系统的实时性和准确性。

4、在面对通信故障或数据丢失的情况时，现有系统往往缺乏有效的自我诊断和恢复机制，这可能导致整个控制过程的中断。

5、另一种典型的中国专利如cn107231433b公开的一种分布式控制系统dcs通信松耦合管理方法，虽然降低系统改造升级所带来的通信系统的重置与调试的复杂程度，但是无法对松耦合的过程进行自我诊断和恢复，存在智能程度和控制精度差的缺陷。

6、为了解决本领域普遍存在生产过程中通信传输过程中实用较差、数据处理效率低、缺乏自我诊断、缺乏自我评估、控制效率低、故障处理能力有限和智能程度低等等问题，作出了本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对目前所存在的不足，提出了一种分布式控制系统dcs通信松耦合管理系统。

2、为了克服现有技术的不足，本发明采用如下技术方案：

3、一种分布式控制系统dcs通信松耦合管理系统，所述dcs通信松耦合管理系统包括服务器、以及生产线，所述dcs通信松耦合管理系统还包括通信协调模块、故障检测与恢复模块和安全认证模块，所述服务器分别与所述生产线、所述通信协调模块、所述故障检测和恢复模块和所述安全认证模块通信连接；

4、所述安全认证模块对生产线建立连接的通信请求进行认证，所述通信协调模块用于处理和协调经过认证后所述生产线的通信请求，以确保在正确的时间以正确的格式传递给生产线的接收端，故障检测与恢复模块用于对生产线通信状态进行检测，并根据检测得到的检测数据对故障进行评估形成评估结果，同时根据所述评估结果触发对所述生产线的通信进行恢复或重建；

5、生产线包括机架、干膜材料、pcb面板基材、涂覆模块、干膜供应模块、感光处理模块和运输模块，所述干膜供应模块用于向加工工位供应干膜材料，所述涂覆模块将所述干膜供应模块供应的干膜材料涂敷在pcb面板基材的表面，所述感光处理模块用于将涂敷在pcb面板基材的干膜材料进行曝光，以使得非图案区域的干膜会因光照而硬化，而图案区域则保持未硬化，并将经过曝光后的pcb将进行显影处理，移除未硬化的干膜，从而形成精确的电路图案；

6、所述故障检测与恢复模块包括实时检测单元、评估单元和恢复单元，所述实时检测单元采集所述生产线的通信状态数据，所述评估单元根据所述实时检测单元检测得到的通信状态数据对所述生产线的状态进行评估形成评估结果，所述恢复单元根据所述评估结果触发对所述生产线的通信进行恢复或重建；

7、其中，恢复或重建的通信指的是已建立通信请求且认证通过的通信。

8、可选的，所述认证模块包括访问控制单元和认证单元，所述认证单元对所述生产线的通信请求进行认证，所述访问控制单元对已经认证的所述通信请求进行控制；

9、其中，所述认证单元包括用户身份验证组件、数字证书处理组件、权限分配组件和异常行为监测组件，所述用户身份验证组件根据提供的通信请求名称和密码来验证通信请求的身份，所述数字证书处理组件负责处理和验证所述通信请求的数字证书，确保所述数字证书的有效性和完整性，所述权限分配组件根据所述通信请求的角色和权限，分配相应的访问权限，所述异常行为监测组件用于认证监测可疑的认证活动。

10、可选的，所述通信协调模块包括通信单元、请求调度单元、时间同步单元和路由管理单元，所述请求调度单元接收并分析经过认证的通信请求，决定其处理顺序和优先级，所述通信单元用于建立所述生产线间的通信请求连接，所述时间同步单元获取所有通信请求的时间，并对通信请求的时间进行同步，以保持所述通信请求的时间一致，所述路由管理单元将通信请求从发送端路由到接收端。

11、可选的，所述实时检测单元包括连接状态检测器、通信延迟检测器和带宽使用检测器，所述连接状态检测器用于监测生产线设备之间的连接状态，所述通信延迟检测器测量数据包从发送端到接收端的传输时间，所述带宽使用检测器用于监测生产线通信网络的带宽使用情况。

12、可选的，所述评估单元获取所述实时检测单元检测得到的通信状态数据，并根据下式计算所述生产线通信请求的通信状态指数communicationstatus：

13、；

14、式中，cs为连接稳定性指标，cd为通信延迟值，bu为带宽利用率，w1、w2、w3为权重系数，其值由管理者根据历史数据自行进行设定；

15、所述连接稳定性指标cs根据下式进行计算：

16、；

17、式中，ttotal为总观测时间，其值根据实际情况进行取值，tconnected为总观测时间内设备通信连接保持的时间，其值根据实际情况进行取值；

18、若所述生产线通信请求的通信状态指数communicationstatus低于设定的监控阈值state，则触发所述恢复单元对所述生产线的通信进行恢复或重建。

19、可选的，所述恢复单元包括通信执行器、路由器设备、备用通信接口、网络检测工具和日志记录器，所述通信执行器用于负责评估通信状态指数，并根据评估结果做出决策，所述路由器设备用于重置或重新配置网络路径，所述备用通信接口用于在需要时重置或重新配置网络路径，所述网络检测工具用于验证恢复操作的效果，确保通信状态已得到改善，所述日志记录器记录恢复操作的详细信息，以便于后续的分析和报告。

20、可选的，所述恢复单元对所述生产线的通信进行恢复或重建的步骤包括：

21、s1、所述恢复单元评估 communicationstatus和设定的监控阈值state；

22、s2、判断生产线的通信状态是否低于监控阈值state，其中，监控阈值state表示通信质量的最低可接受水平，是则执行s3，否则继续判断；

23、s3、所述路由器设备基于网络拓扑图和当前的网络状况，确定可用的备用通信路径，所述路由器设备配置网络设备（如路由器和交换机）使用所述备用通信接口进行数据传输，其中，在建立备用通信路径后，若需要对原通信路径进行恢复或重建，则跳至步骤s4，否则进入步骤s5；

24、s4、通过管理控制台或自动化脚本向路由器设备发送重置指令，其中，通信单元接收重置指令后对原始通信路径进行重启操作，所述重启操作包括硬件重启和软件重载；

25、s5、所述网络检测工具分析当前的网络性能指标，确定是否需要调整的配置参数，是则进行相应调整，否则返回s2。

26、可选的，所述生产线的各个传感器设置有唯一的身份标识符，所述身份标识符包括设备id和序列号；

27、其中，当设备尝试连接到系统时，所述用户身份验证组件使用预先配置的密钥或数字证书进行身份验证。

28、可选的，所述权限分配组件在根据各个传感器在生产过程中的角色，为各个传感器分配相应的访问权限。

29、可选的，所述生产线用于实施印制电路板制造工艺。

30、本发明所取得的有益效果是：

31、1. 通过所述评估模块和所述故障检测与恢复模块的相互配合，使得智整个控制系统能够在通信中实现松耦合，提升整个系统具有数据处理效率高、自我评估手段精准、控制精准、故障处理高效和智能程度高的优点；

32、2. 通过所述认证模块对各个所述传感器进行标识，并进行通信请求进行认证有效的提升各个通信请求的精准控制；

33、3. 通过恢复单元、实时检测单元和评估单元之间的相互配合，优化了生产线的通信传输的效率，使得生产线在进行通信传输和请求的过程中能够优化，保证整个系统具有自动进行诊断并根据诊断结果触发不同的控制策略，提升整个系统的故障处理能力；

34、4.通过通信松耦合系统和所述生产线的结合，提升了生产线的对pcb的生产效率，也降低了人工参与，提升了pcb面板的制备效率和可靠性。