一种旋转类设备的码盘防护装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业控制系统安全技术领域，特别是指一种旋转类设备的码盘防护装置及方法。
【背景技术】
[0002]自2010年以来，针对工业控制系统的“震网”病毒及其衍生病毒不断涌现，为各国的工业基础设施带来了巨大隐患，引起了各国的高度重视。这些病毒不以获取用户数据或者经济利益为最终目的，而是针对特定国家的关键基础设施或者特定行业的工控系统，目的是为了获取系统中的敏感信息，或者摧毁关键基础设施的正常运行。
[0003]目前，国内外的工业控制系统安全防护侧重于防火墙、PC端软件的研究，缺乏对底层旋转类设备转动信息的直接防护，已经不能满足工业控制系统设备级信息安全的实际要求。因此，一旦防火墙等上层防护系统被攻破，若不能通过底层设备级装置及时地检测出问题，必将给国家的工业、国防等重大基础设施，带来毁灭性的打击。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种旋转类设备的码盘防护装置及方法，以解决现有技术所存在的安全防护侧重于防火墙和PC端软件，缺乏对底层旋转类设备转动信息的直接防护的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种旋转类设备的码盘防护装置，包括:
[0006]光电信号采集单元:用于采集旋转类设备的机械转动信号，并将采集到的机械转动信号转换成电信号；
[0007]分析单元:用于对所述光电信号采集单元输出的电信号进行分析处理，确定旋转类设备的转动状态；
[0008]芯片级加解密单元:用于对所述分析单元输出的旋转类设备的转动状态进行数据加密；
[0009]输出单元:用于将加密后的数据输出至目标设备。
[0010]可选地，所述光电信号采集单元包括:三路ABZ光电传感器；
[0011 ] 所述三路ABZ光电传感器包括:3组光栅圈；
[0012]所述三路ABZ光电传感器，用于通过3组光栅圈采集旋转类设备的转动信号。
[0013]可选地，所述将采集到的机械转动信号转换成电信号包括:
[0014]将采集到的机械转动信息转换为高低电平脉冲信号；
[0015]依次通过第一反相器和第二反相器消除所述高低电平脉冲信号中的毛刺。
[0016]可选地，所述分析单元，用于将所述光电信号采集单元输出的电信号进行放大处理，并利用放大器中的电压跟随模式进行电平匹配和隔离，按照预设的编码器模式对隔离后的电信号进行处理，再通过差分计算确定旋转类设备的转动状态，所述旋转类设备的转动状态包括:转动位置、转动速度和加速度。
[0017]可选地，所述分析单元包括:计数器；
[0018]所述预设的编码器模式包括:计数器的内容依照增量编码器的速度和方向被自动的修改，计数器的内容始终指示着旋转类设备的转动位置，计数器的计数方向与旋转类设备的旋转方向对应。
[0019]可选地，所述芯片级加解密单元使用的加密算法包括:DES/3DES加密算法、AES加密算法、SMS4加密算法及其密钥长度；
[0020]所述芯片级加解密单元，用于接收上位机发来的加密算法控制指令，并根据所述加密算法控制指令配置相应的加密算法，再对分析单元输出的旋转类设备的转动状态信息进行数据加密。
[0021]可选地，所述光电信号采集单元、分析单元、芯片级加解密单元和传输单元一体化集成，所述芯片级加解密单元的加密数据直接通过所述传输单元发送至目标设备；
[0022]所述装置还包括:比较器；所述光电信号采集单元通过所述比较器与所述分析单元进行连接。
[0023]可选地，所述输出单元为多端口输出单元，包括:串口输出模块和网络输出模块；
[0024]其中，所述串口输出模块包括:RS232串口输出模块和RS485串口输出模块。
[0025]本发明实施例还提供一种旋转类设备的码盘防护方法，包括:
[0026]采集旋转类设备的机械转动信号，并将采集到的机械转动信号转换成电信号；
[0027]对所述电信号进行分析处理，确定旋转类设备的转动状态；
[0028]接收上位机发来的加密算法控制指令，并根据所述加密算法控制指令配置相应的加密算法对所述旋转类设备的转动状态进行数据加密；
[0029]根据加密后的数据的类型，确定相应的输出端口输出加密后的数据。
[0030]可选地，所述对所述电信号进行分析处理，确定旋转类设备的转动状态包括:
[0031]对所述电信号进行放大；
[0032]利用电压跟随器对放大后的电信号进行电平匹配和隔离；
[0033]按照预设的编码器模式对隔离后的电信号进行处理，并通过差分计算确定旋转类设备的转动状态；
[0034]其中，所述预设的编码器模式包括:计数器的内容依照增量编码器的速度和方向被自动的修改，计数器的内容始终指示着旋转类设备的转动位置，计数器的计数方向与旋转类设备的旋转方向对应。
[0035]本发明的上述技术方案的有益效果如下:
[0036]上述方案中，通过光电信号采集单元采集旋转类设备转动轴的机械转动信号，并将采集到的机械转动信号转换成电信号；再通过分析单元对光电信号采集单元输出的电信号进行分析处理，确定旋转类设备的转动状态；接着，通过芯片级加解密单元对分析单元输出的旋转类设备的转动状态进行数据加密，最后，通过输出单元根据加密后的数据的类型，确定相应的输出端口输出加密后的数据。这样，对底层旋转类设备的转动信息进行加密后传输，能够提高旋转类设备转动信息传输的安全性和可靠性，即使防火墙等上层防护系统被攻破，本装置依然能够提供准确的设备级旋转类设备的转动信息，确保底层设备的正常运行，从而提高整个工业控制系统的安全性和可靠性。
【附图说明】
[0037]图1为本发明实施例提供的旋转类设备的码盘防护装置的结构示意图；
[0038]图2为图1中光电信号采集单元的机械结构示意图；
[0039]图3为图1中光电信号采集单元的工作流程图；
[0040]图4为图1中分析单元的结构示意图；
[0041]图5为图1中芯片级加解密单元的结构示意图；
[0042]图6为图1中芯片级加解密单元的电路示意图；
[0043]图7为本发明实施例提供的串口输出模块的结构示意图
[0044]图8为本发明实施例提供的串口输出模块的电路示意图；
[0045]图9为本发明实施例提供的网络输出模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0046]为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0047]本发明针对现有的安全防护侧重于防火墙和PC端软件，缺乏对底层旋转类设备转动信息的直接防护的问题，提供一种旋转类设