Add migration strategy document for chocolate tempering machine control system
- Comprehensive analysis of current system and architectural debt - Detailed recommendations for target architecture and technology stack - Phase-based migration approach outlined with timelines and deliverables - Risk mitigation strategies and data migration processes defined - Database schema design to replace existing CSV storage - Implementation recommendations including development best practices and performance optimization strategies
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# Error Handling and Safety Systems Specification
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## Overview
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The tempering machine control system implements a comprehensive error monitoring and safety system to ensure safe operation of the chocolate tempering process. This document details the error classification, detection mechanisms, safety protocols, and recovery procedures.
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## Error Classification System
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### Error Categories
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Error Hierarchy:
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ ERROR CATEGORIES │
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│ │
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│ ┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐ │
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│ │ CRITICAL │ │ WARNING │ │ INFORMATIONAL │ │
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│ │ ERRORS │ │ ERRORS │ │ ERRORS │ │
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│ │ │ │ │ │ │ │
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│ │ • Grid power │ │ • Temperature │ │ • Communication │ │
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│ │ • Phase issues │ │ approaching │ │ status │ │
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│ │ • Overcurrent │ │ limits │ │ • Network │ │
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│ │ • Safety │ │ • Recipe │ │ connectivity │ │
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│ │ violations │ │ warnings │ │ • System info │ │
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│ │ │ │ │ │ │ │
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│ │ Action: │ │ Action: │ │ Action: │ │
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│ │ STOP ALL │ │ DISPLAY WARNING │ │ LOG ONLY │ │
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│ │ OPERATIONS │ │ CONTINUE │ │ CONTINUE │ │
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│ └─────────────────┘ └─────────────────┘ └─────────────────┘ │
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└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
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### Error Enumeration
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Error.GridCondition Enumeration:
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│ Error Type │ Trigger Condition │ │
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├─────────────────────────┼─────────────────────────────────┤ │
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│ GridFrequencyHigh │ Frequency > (setpoint × 1.1) │ │
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│ GridFrequencyLow │ Frequency < (setpoint × 0.9) │ │
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│ GridVACHigh │ Voltage > 242V (±10%) │ │
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│ GridVACLow │ Voltage < 198V (±10%) │ │
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│ NoExternalPower │ External power detection fail │ │
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│ MissingPhase │ Phase loss in 3-phase systems │ │
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│ PhaseSequence │ Incorrect phase rotation │ │
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│ LoadDisconnection │ Load circuit open │ │
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│ MotorDisconnection │ Motor circuit fault │ │
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│ NoBoardCom │ Modbus timeout > 3 seconds │ │
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│ NoInternetAccess │ Network connectivity lost │ │
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│ ComPort1 │ Communication port 1 error │ │
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│ ComPort2 │ Communication port 2 error │ │
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│ HiCurrNeut │ Neutral current > threshold │ │
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│ HiCurrMot1 │ Motor 1 current > threshold │ │
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│ HiCurrMot2 │ Motor 2 current > threshold │ │
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└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
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## Error Detection System
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### Real-Time Monitoring
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Error Detection Flow:
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ MONITORING PROCESS │
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│ │
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│ ┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐ │
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│ │ Hardware Input │───▶│ Value Analysis │ │
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│ │ Reading │ │ & Comparison │ │
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│ │ │ │ │ │
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│ │ • Grid voltage │ │ • Range check │ │
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│ │ • Grid freq │ │ • Threshold │ │
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│ │ • Motor current │ │ comparison │ │
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│ │ • Temperature │ │ • Trend │ │
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│ │ • Digital I/O │ │ analysis │ │
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│ │ • Com status │ │ • Safety logic │ │
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│ └─────────────────┘ └─────────────────┘ │
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│ │ │
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│ ▼ │
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│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
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│ │ ERROR DECISION │ │
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│ │ │ │
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│ │ Condition Met? ──▶ YES ──▶ Error Triggered │ │
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│ │ │ │ │ │
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│ │ ▼ NO ▼ │ │
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│ │ Condition ──▶ Add to Error List │ │
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│ │ Cleared? YES Set timestamp │ │
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│ │ │ Start safety actions │ │
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│ │ ▼ NO │ │
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│ │ Continue │ │
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│ │ Monitoring │ │
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│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
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└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
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### Detection Implementation
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MonitorPortsLoop Error Detection:
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ // Grid Voltage Monitoring │
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│ if (inputValues[2] > 220 * 1.1 || │
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│ inputValues[3] > 220 * 1.1 || │
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|
│ inputValues[4] > 220 * 1.1) { │
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│ │
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│ if (!errors.Any(x => x.Condition == │
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│ Error.GridCondition.GridVACHigh)) { │
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│ errors.Add(new Error { │
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│ errorDate = DateTime.Now, │
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│ Condition = Error.GridCondition.GridVACHigh │
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│ }); │
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│ } │
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│ } else { │
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│ // Clear error if condition no longer exists │
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│ var existingError = errors.FirstOrDefault( │
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|
│ x => x.Condition == Error.GridCondition.GridVACHigh);│
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│ if (existingError != null) { │
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|
│ existingError.isDeleted = true; │
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│ } │
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│ } │
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│ │
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│ Detection Frequency: Every MonitorPortsLoop iteration │
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│ Response Time: < 100ms │
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│ Hysteresis: 10% built into thresholds │
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└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
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## Safety Action System
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### Immediate Response Actions
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Safety Response Matrix:
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ Error Type │ Immediate Action │ Recipe Impact│
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├─────────────────────┼─────────────────────────┼─────────────┤
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│ Grid Power Issues │ • Disable all motors │ Pause recipe│
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│ │ • Turn off heaters │ Wait for │
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│ │ • Show error popup │ recovery │
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├─────────────────────┼─────────────────────────┼─────────────┤
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│ Overcurrent │ • Stop affected motor │ Pause if │
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│ │ • Disable motor control │ critical │
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│ │ • Alert operator │ motor │
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├─────────────────────┼─────────────────────────┼─────────────┤
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│ Communication Loss │ • Disable new commands │ Continue │
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│ │ • Show connection status│ current │
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│ │ • Attempt reconnection │ phase │
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├─────────────────────┼─────────────────────────┼─────────────┤
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│ Temperature Limits │ • Disable heaters │ Pause │
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│ │ • Emergency cooling │ recipe │
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│ │ • Operator notification │ │
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├─────────────────────┼─────────────────────────┼─────────────┤
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│ Phase/Safety Issues │ • Emergency stop all │ Abort │
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│ │ • Lockout all controls │ recipe │
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│ │ • Require manual reset │ │
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└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
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### Safety Interlock System
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Safety Interlock Logic:
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ INTERLOCK SYSTEM │
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│ │
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│ ┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐ │
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│ │ Error Detection │───▶│ Safety Logic │ │
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│ │ │ │ Evaluation │ │
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│ │ • Hardware │ │ │ │
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│ │ monitoring │ │ if (errors.Count > 0) { │
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│ │ • Software │ │ var criticalTime = │
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│ │ validation │ │ errors.Min(x => x.errorDate);│ │
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│ │ • Communication │ │ │ │
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│ │ status │ │ if ((DateTime.Now - │ │
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│ │ │ │ criticalTime) │ │
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│ └─────────────────┘ │ .TotalSeconds >= 3.5) { │ │
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│ │ // Trigger safety actions │ │
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│ │ DisableOperations(); │ │
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│ │ } │ │
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│ │ } │ │
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│ └─────────────────┘ │
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│ │ │
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|
│ ▼ │
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│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
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│ │ SAFETY ACTIONS │ │
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│ │ │ │
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│ │ Critical Errors (Immediate): │ │
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│ │ • Stop all motor operations │ │
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│ │ • Disable heating elements │ │
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│ │ • Pause recipe execution │ │
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│ │ • Lock user interface controls │ │
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│ │ • Display error information │ │
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│ │ │ │
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│ │ Warning Errors (Delayed): │ │
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│ │ • Show warning messages │ │
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│ │ • Continue current operations │ │
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│ │ • Log event for analysis │ │
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│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
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└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
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## Error Display and User Interface
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### Error Presentation System
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Error UI Management:
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ DISPLAY SYSTEM │
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│ │
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|
│ ScreenLoop Thread (10ms intervals) │
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│ │ │
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|
│ ▼ │
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│ ┌─────────────────┐ │
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│ │ Check Error │ │
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│ │ Collection │ │
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│ │ │ │
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│ │ foreach error: │ │
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│ │ age >= 2.5s? │ │
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│ └─────────────────┘ │
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|
│ │ YES │
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|
│ ▼ │
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│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
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│ │ Error Message Construction: │ │
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│ │ │ │
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│ │ if (!item.isShowen) { │ │
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|
│ │ if (!errorMsg.Text.Contains(errorName)) { │ │
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│ │ errorMsg.Text += $"\n- {errorName}"; │ │
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|
│ │ item.isShowen = true; │ │
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|
│ │ } │ │
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|
│ │ } │ │
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|
│ │ │ │
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|
│ │ if (item.isDeleted) { │ │
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|
│ │ errorMsg.Text = errorMsg.Text │ │
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|
│ │ .Replace($"- {errorName}", ""); │ │
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|
│ │ errors.Remove(item); │ │
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|
│ │ } │ │
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│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
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|
│ │
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│ Error Display Components: │
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│ • errorLogo: Visual indicator (visible when errors exist) │
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│ • errorMsg: Text list of current errors │
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│ • errorPopupOverlay: Full-screen error details │
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│ • errorTitel: Error count and summary │
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└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
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```
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### Error Message Templates
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```
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Error Display Messages:
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ Error Condition │ Display Message │
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├─────────────────────────┼─────────────────────────────────┤
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│ GridFrequencyHigh │ "Grid Frequency High" │
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│ GridFrequencyLow │ "Grid Frequency Low" │
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│ GridVACHigh │ "Grid VAC High" │
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|
│ GridVACLow │ "Grid VAC Low" │
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|
│ NoExternalPower │ "No External Power" │
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│ MissingPhase │ "Missing Phase" │
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│ PhaseSequence │ "Phase Sequence" │
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|
│ LoadDisconnection │ "Load Disconnection" │
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|
│ MotorDisconnection │ "Motor Disconnection" │
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│ NoBoardCom │ "Communication Timeout" │
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│ NoInternetAccess │ "No InternetAccess" │
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│ ComPort1 │ "Com Port1" │
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|
│ ComPort2 │ "Com Port2" │
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│ HiCurrNeut │ "Hi Curr Neut" │
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|
│ HiCurrMot1 │ "Hi Curr Mot1" │
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|
│ HiCurrMot2 │ "Hi Curr Mot2" │
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└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
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Error UI States:
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• Hidden: No errors present
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• Warning Icon: Errors detected but not critical
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• Error Popup: Critical errors requiring attention
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• Locked Interface: Safety interlock engaged
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```
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## Recovery and Reset Procedures
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### Automatic Recovery
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```
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Automatic Recovery Process:
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
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|
│ RECOVERY SYSTEM │
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|
│ │
|
||||||
|
│ ┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐ │
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|
│ │ Condition │───▶│ Automatic │ │
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|
│ │ Monitoring │ │ Recovery │ │
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|
│ │ │ │ │ │
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|
│ │ Continuous │ │ if (condition │ │
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|
│ │ check if error │ │ resolved) { │ │
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│ │ conditions │ │ error.is │ │
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|
│ │ still exist │ │ Deleted=true; │ │
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|
│ │ │ │ } │ │
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|
│ └─────────────────┘ └─────────────────┘ │
|
||||||
|
│ │ │
|
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|
│ ▼ │
|
||||||
|
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
|
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|
│ │ UI RESTORATION │ │
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|
│ │ │ │
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|
│ │ When no errors remain: │ │
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│ │ • Hide error indicators │ │
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|
│ │ • Re-enable disabled controls │ │
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|
│ │ • Resume recipe if paused │ │
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|
│ │ • Restore normal operation mode │ │
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│ │ │ │
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|
│ │ if (errors.Count == 0) { │ │
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|
│ │ errorLogo.IsVisible = false; │ │
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|
│ │ settings.mixerBtn.IsEnabled = true; │ │
|
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|
│ │ settings.fountainBtn.IsEnabled = true; │ │
|
||||||
|
│ │ if (recipePaused) ResumeRecipe(); │ │
|
||||||
|
│ │ } │ │
|
||||||
|
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
|
||||||
|
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
|
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|
```
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||||||
|
### Manual Reset Procedures
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|
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```
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|
Manual Reset Operations:
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
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||||||
|
│ RESET HIERARCHY │
|
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|
│ │
|
||||||
|
│ ┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐ │
|
||||||
|
│ │ Operator Reset │ │ Technician │ │
|
||||||
|
│ │ │ │ Reset │ │
|
||||||
|
│ │ • Clear │ │ │ │
|
||||||
|
│ │ warnings │ │ • Clear all │ │
|
||||||
|
│ │ • Resume │ │ errors │ │
|
||||||
|
│ │ operations │ │ • Reset safety │ │
|
||||||
|
│ │ • Restart │ │ interlocks │ │
|
||||||
|
│ │ paused │ │ • Reinitialize │ │
|
||||||
|
│ │ recipes │ │ hardware │ │
|
||||||
|
│ └─────────────────┘ └─────────────────┘ │
|
||||||
|
│ │ │ │
|
||||||
|
│ ▼ ▼ │
|
||||||
|
│ ┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐ │
|
||||||
|
│ │ Admin Reset │ │ Emergency │ │
|
||||||
|
│ │ │ │ Reset │ │
|
||||||
|
│ │ • Factory │ │ │ │
|
||||||
|
│ │ defaults │ │ • Hardware │ │
|
||||||
|
│ │ • System │ │ emergency │ │
|
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|
│ │ configuration │ │ stop │ │
|
||||||
|
│ │ • Hardware │ │ • Full system │ │
|
||||||
|
│ │ recalibration │ │ shutdown │ │
|
||||||
|
│ └─────────────────┘ └─────────────────┘ │
|
||||||
|
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
|
||||||
|
```
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||||||
|
|
||||||
|
### Reset Implementation
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|
|
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|
```
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|
Error Reset Functions:
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|
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
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|
│ // Manual Error Reset (UI Button) │
|
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|
│ private async void ResetErrors(object? sender, args e) { │
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||||||
|
│ holdingRegister.resetError = (ushort)(1 << 0); │
|
||||||
|
│ await WriteToSerialAsync("ResetErrors"); │
|
||||||
|
│ } │
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||||||
|
│ │
|
||||||
|
│ // Automatic Error Clearing │
|
||||||
|
│ if (conditionClear) { │
|
||||||
|
│ var error = errors.FirstOrDefault( │
|
||||||
|
│ x => x.Condition == targetCondition); │
|
||||||
|
│ if (error != null) { │
|
||||||
|
│ error.isDeleted = true; // Mark for removal │
|
||||||
|
│ } │
|
||||||
|
│ } │
|
||||||
|
│ │
|
||||||
|
│ // System Reset (Complete) │
|
||||||
|
│ public void resetAll() { │
|
||||||
|
│ // Stop all timers │
|
||||||
|
│ // Reset all state variables │
|
||||||
|
│ // Clear error collections │
|
||||||
|
│ // Restore default hardware state │
|
||||||
|
│ // Re-enable UI controls │
|
||||||
|
│ } │
|
||||||
|
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
|
||||||
|
```
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|
## Communication Error Handling
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||||||
|
|
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|
### Modbus Communication Reliability
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||||||
|
|
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|
```
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||||||
|
Communication Error Strategy:
|
||||||
|
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
|
||||||
|
│ COMMUNICATION RESILIENCE │
|
||||||
|
│ │
|
||||||
|
│ ┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐ │
|
||||||
|
│ │ Message Sending │───▶│ Response │ │
|
||||||
|
│ │ │ │ Validation │ │
|
||||||
|
│ │ • CRC │ │ │ │
|
||||||
|
│ │ calculation │ │ • CRC check │ │
|
||||||
|
│ │ • Timeout │ │ • Length verify │ │
|
||||||
|
│ │ setting │ │ • Content │ │
|
||||||
|
│ │ • Queue │ │ validation │ │
|
||||||
|
│ │ management │ │ │ │
|
||||||
|
│ └─────────────────┘ └─────────────────┘ │
|
||||||
|
│ │ │ │
|
||||||
|
│ ▼ ▼ │
|
||||||
|
│ Success ◄───┐ Failure ────┐ │
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│ │ │ │ │ │
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│ ▼ │ ▼ │ │
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│ ┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐ │
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│ │ Continue │ │ Retry Logic │ │
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│ │ Operation │ │ │ │
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│ │ │ │ • Max 3 retries │ │
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│ │ • Update state │ │ • Exponential │ │
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│ │ • Clear timeout │ │ backoff │ │
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│ │ • Next message │ │ • Error logging │ │
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│ └─────────────────┘ └─────────────────┘ │
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||||||
|
│ │ │
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│ ▼ │
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|
│ All Retries Failed │
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│ │ │
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│ ▼ │
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│ ┌─────────────────────────┐ │
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||||||
|
│ │ Communication Error │ │
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|
│ │ • Set NoBoardCom error │ │
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|
│ │ • Disable new commands │ │
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|
│ │ • Continue monitoring │ │
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│ │ • Show error status │ │
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|
│ └─────────────────────────┘ │
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|
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
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```
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### Network Connectivity Monitoring
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```
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Network Error Detection:
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ CheckInternetLoop Thread: │
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│ │
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│ public static bool IsInternetAvailable() { │
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│ try { │
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│ var networkInterfaces = │
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│ NetworkInterface.GetAllNetworkInterfaces(); │
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│ │
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│ foreach (var ni in networkInterfaces) { │
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|
│ if (ni.OperationalStatus == Up) { │
|
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|
│ using (var ping = new Ping()) { │
|
||||||
|
│ var reply = ping.Send("8.8.8.8", 3000);│
|
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|
│ if (reply.Status == IPStatus.Success) {│
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|
│ return true; │
|
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│ } │
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||||||
|
│ } │
|
||||||
|
│ } │
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|
│ } │
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|
│ } catch (Exception) { │
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|
│ return false; │
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│ } │
|
||||||
|
│ return false; │
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|
│ } │
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|
│ │
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│ Error Action: │
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│ • Add NoInternetAccess error if ping fails │
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│ • Clear error when connectivity restored │
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│ • Update network status indicators │
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└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
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```
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## Safety System Validation
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### Self-Test Procedures
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System Self-Test:
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ STARTUP VALIDATION │
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│ │
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│ Application Startup: │
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│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
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│ │ 1. Hardware Communication Test │ │
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│ │ • Verify serial port access │ │
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|
│ │ • Test Modbus communication │ │
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|
│ │ • Validate hardware responses │ │
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│ │ │ │
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│ │ 2. Configuration Validation │ │
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|
│ │ • Check CSV file integrity │ │
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|
│ │ • Validate parameter ranges │ │
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|
│ │ • Verify mapping consistency │ │
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|
│ │ │ │
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│ │ 3. Safety System Check │ │
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|
│ │ • Test error detection logic │ │
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|
│ │ • Verify safety interlocks │ │
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|
│ │ • Validate emergency stop functions │ │
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│ │ │ │
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|
│ │ 4. Sensor Calibration │ │
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|
│ │ • Check temperature sensor readings │ │
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|
│ │ • Validate current measurements │ │
|
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|
│ │ • Verify voltage monitoring │ │
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│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
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|
│ │
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|
│ Periodic Testing (During Operation): │
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|
│ • Communication heartbeat monitoring │
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|
│ • Sensor drift detection │
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|
│ • Safety system responsiveness │
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│ • Error recovery validation │
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└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
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|
This error handling and safety systems specification provides comprehensive coverage of the current system's approach to error detection, safety enforcement, and recovery procedures, highlighting both strengths and areas for improvement in any migration effort.
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749
docs/08-migration-strategy.md
Normal file
749
docs/08-migration-strategy.md
Normal file
@@ -0,0 +1,749 @@
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|
# Migration Strategy and Recommendations
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## Overview
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This document provides a comprehensive migration strategy for transforming the current chocolate tempering machine control system from its existing monolithic Avalonia/.NET architecture to a modern, maintainable, and scalable solution.
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## Current System Analysis
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### Architectural Debt Assessment
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Technical Debt Analysis:
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
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|
│ DEBT CATEGORIES │
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|
│ │
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│ ┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐ │
|
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|
│ │ CRITICAL │ │ HIGH │ │ MEDIUM │ │
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|
│ │ ISSUES │ │ ISSUES │ │ ISSUES │ │
|
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|
│ │ │ │ │ │ │ │
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|
│ │ • Thread safety │ │ • Code │ │ • CSV storage │ │
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│ │ • Memory leaks │ │ duplication │ │ • Hard-coded │ │
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|
│ │ • Error │ │ • Monolithic │ │ values │ │
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|
│ │ handling │ │ design │ │ • Limited │ │
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|
│ │ • Resource │ │ • Testing │ │ logging │ │
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|
│ │ management │ │ absence │ │ • Performance │ │
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|
│ │ │ │ • Poor │ │ bottlenecks │ │
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│ │ Impact: System │ │ separation │ │ │ │
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|
│ │ instability │ │ of concerns │ │ Impact: │ │
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|
│ │ │ │ │ │ Maintenance │ │
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│ │ Risk: HIGH │ │ Risk: HIGH │ │ complexity │ │
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|
│ └─────────────────┘ └─────────────────┘ └─────────────────┘ │
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└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
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```
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### Code Quality Metrics
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| Metric | Current State | Target State | Priority |
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|--------|---------------|--------------|----------|
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| Cyclomatic Complexity | >50 (MainWindow) | <10 per method | Critical |
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| Code Coverage | 0% | >80% | High |
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| Thread Safety | None | Complete | Critical |
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| Error Handling | Inconsistent | Comprehensive | Critical |
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|
| Documentation | Minimal | Complete | Medium |
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| Performance | Poor (polling) | Event-driven | High |
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| Maintainability | Very Low | High | High |
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## Recommended Target Architecture
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### Modern Architecture Overview
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Target System Architecture:
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ PRESENTATION TIER │
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│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐│
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|
│ │ WEB-BASED USER INTERFACE ││
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|
│ │ ││
|
||||||
|
│ │ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────────────┐││
|
||||||
|
│ │ │ React │ │ Vue.js │ │ Blazor │││
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||||||
|
│ │ │ Frontend │ │ Frontend │ │ WebAssembly │││
|
||||||
|
│ │ │ │ │ │ │ │││
|
||||||
|
│ │ │ • Touch UI │ │ • Touch UI │ │ • Touch UI │││
|
||||||
|
│ │ │ • Real-time │ │ • Real-time │ │ • Real-time │││
|
||||||
|
│ │ │ • Responsive│ │ • Responsive│ │ • Responsive │││
|
||||||
|
│ │ └─────────────┘ └─────────────┘ └─────────────────────┘││
|
||||||
|
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘│
|
||||||
|
│ │ WebSocket/SignalR │
|
||||||
|
├────────────────────────────┼────────────────────────────────┤
|
||||||
|
│ APPLICATION TIER │
|
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|
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐│
|
||||||
|
│ │ MICROSERVICES ││
|
||||||
|
│ │ ││
|
||||||
|
│ │ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────────────┐││
|
||||||
|
│ │ │ Recipe │ │ Temperature │ │ Hardware │││
|
||||||
|
│ │ │ Service │ │ Service │ │ Service │││
|
||||||
|
│ │ │ │ │ │ │ │││
|
||||||
|
│ │ │ • Recipe │ │ • PID │ │ • Modbus │││
|
||||||
|
│ │ │ execution │ │ control │ │ communication │││
|
||||||
|
│ │ │ • Phase │ │ • Monitoring│ │ • I/O control │││
|
||||||
|
│ │ │ management│ │ • Safety │ │ • Motor management │││
|
||||||
|
│ │ └─────────────┘ └─────────────┘ └─────────────────────┘││
|
||||||
|
│ │ ││
|
||||||
|
│ │ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────────────┐││
|
||||||
|
│ │ │ Safety │ │ Gateway │ │ Logging │││
|
||||||
|
│ │ │ Service │ │ Service │ │ Service │││
|
||||||
|
│ │ │ │ │ │ │ │││
|
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|
│ │ │ • Error │ │ • API │ │ • System logs │││
|
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|
│ │ │ monitoring│ │ routing │ │ • Audit trails │││
|
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|
│ │ │ • Interlocks│ │ • Auth │ │ • Performance │││
|
||||||
|
│ │ │ • Recovery │ │ • Rate │ │ • Analytics │││
|
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|
│ │ │ │ │ limiting │ │ │││
|
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|
│ │ └─────────────┘ └─────────────┘ └─────────────────────┘││
|
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|
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘│
|
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|
│ │ Message Bus │
|
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|
├────────────────────────────┼────────────────────────────────┤
|
||||||
|
│ DATA TIER │
|
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|
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐│
|
||||||
|
│ │ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────────────┐││
|
||||||
|
│ │ │ PostgreSQL │ │ Redis │ │ InfluxDB │││
|
||||||
|
│ │ │ Database │ │ Cache │ │ Time Series │││
|
||||||
|
│ │ │ │ │ │ │ │││
|
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|
│ │ │ • Config │ │ • Session │ │ • Temperature │││
|
||||||
|
│ │ │ • Recipes │ │ • State │ │ • Performance │││
|
||||||
|
│ │ │ • Users │ │ • Temp data │ │ • Historical data │││
|
||||||
|
│ │ │ • Audit │ │ │ │ │││
|
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|
│ │ └─────────────┘ └─────────────┘ └─────────────────────┘││
|
||||||
|
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘│
|
||||||
|
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
|
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|
```
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|
### Technology Stack Recommendations
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#### Option 1: .NET Microservices
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|
.NET Stack Architecture:
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
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|
│ TECHNOLOGY STACK │
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|
│ │
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|
│ Frontend: │
|
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|
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
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|
│ │ • Blazor Server/WebAssembly │ │
|
||||||
|
│ │ • SignalR for real-time updates │ │
|
||||||
|
│ │ │ Progressive Web App (PWA) capabilities │ │
|
||||||
|
│ │ • Responsive design for touch interface │ │
|
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|
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
|
||||||
|
│ │
|
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|
│ Backend Services: │
|
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|
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
|
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|
│ │ • ASP.NET Core 8.0 Web APIs │ │
|
||||||
|
│ │ • MediatR for CQRS pattern │ │
|
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|
│ │ • FluentValidation for input validation │ │
|
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|
│ │ • Serilog for structured logging │ │
|
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|
│ │ • AutoMapper for object mapping │ │
|
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|
│ │ • Quartz.NET for scheduled tasks │ │
|
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|
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
|
||||||
|
│ │
|
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|
│ Communication: │
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|
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
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|
│ │ • RabbitMQ/Azure Service Bus for messaging │ │
|
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|
│ │ • gRPC for inter-service communication │ │
|
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|
│ │ • HTTP/REST for external APIs │ │
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|
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
|
||||||
|
│ │
|
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|
│ Data Layer: │
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|
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
|
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|
│ │ • Entity Framework Core │ │
|
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|
│ │ • PostgreSQL for relational data │ │
|
||||||
|
│ │ • Redis for caching and session state │ │
|
||||||
|
│ │ • InfluxDB for time-series data │ │
|
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|
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
|
||||||
|
│ │
|
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|
│ Deployment: │
|
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|
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
|
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|
│ │ • Docker containers │ │
|
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|
│ │ • Docker Compose for local development │ │
|
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|
│ │ • Kubernetes for production (optional) │ │
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|
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
|
||||||
|
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
|
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|
```
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#### Option 2: Node.js/Python Stack
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Alternative Stack Architecture:
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
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|
│ TECHNOLOGY STACK │
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|
│ │
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|
│ Frontend: │
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|
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
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|
│ │ • React/Vue.js with TypeScript │ │
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|
│ │ • Socket.IO for real-time communication │ │
|
||||||
|
│ │ • PWA capabilities for offline operation │ │
|
||||||
|
│ │ • Material-UI/Ant Design for components │ │
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|
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
|
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|
│ │
|
||||||
|
│ Backend Services: │
|
||||||
|
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
|
||||||
|
│ │ Control Services (Node.js): │ │
|
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|
│ │ • Express.js/Fastify for APIs │ │
|
||||||
|
│ │ • TypeScript for type safety │ │
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|
│ │ • Bull/Agenda for job queues │ │
|
||||||
|
│ │ │ │
|
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|
│ │ Hardware Interface (Python): │ │
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|
│ │ • FastAPI for high-performance APIs │ │
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|
│ │ • pyModbus for Modbus communication │ │
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||||||
|
│ │ • AsyncIO for concurrent operations │ │
|
||||||
|
│ │ • Pydantic for data validation │ │
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||||||
|
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
|
||||||
|
│ │
|
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|
│ Communication: │
|
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|
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
|
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|
│ │ • Redis for pub/sub messaging │ │
|
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|
│ │ • RabbitMQ for reliable message queuing │ │
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|
│ │ • GraphQL for flexible API queries │ │
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|
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
|
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|
│ │
|
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|
│ Data Layer: │
|
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|
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
|
||||||
|
│ │ • PostgreSQL with Prisma ORM (Node.js) │ │
|
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|
│ │ • SQLAlchemy ORM (Python) │ │
|
||||||
|
│ │ • Redis for caching │ │
|
||||||
|
│ │ • InfluxDB for time-series data │ │
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||||||
|
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
|
||||||
|
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
|
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```
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|
## Migration Strategy
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### Phase-Based Migration Approach
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|
Migration Timeline (12-18 months):
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
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|
│ MIGRATION PHASES │
|
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│ │
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|
│ Phase 1: Foundation (Months 1-3) │
|
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|
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
|
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|
│ │ • Set up development environment │ │
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|
│ │ • Create data models and database schema │ │
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|
│ │ • Implement basic CRUD operations │ │
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|
│ │ • Develop hardware communication service │ │
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|
│ │ • Create basic API gateway │ │
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|
│ │ • Set up CI/CD pipeline │ │
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|
│ │ │ │
|
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|
│ │ Deliverables: │ │
|
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|
│ │ ✓ Database schema │ │
|
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|
│ │ ✓ Hardware service (Modbus communication) │ │
|
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|
│ │ ✓ Basic API endpoints │ │
|
||||||
|
│ │ ✓ Development environment │ │
|
||||||
|
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
|
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|
│ │
|
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|
│ Phase 2: Core Services (Months 4-6) │
|
||||||
|
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
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|
│ │ • Implement recipe management service │ │
|
||||||
|
│ │ • Develop temperature control service │ │
|
||||||
|
│ │ • Create safety monitoring service │ │
|
||||||
|
│ │ • Implement error handling system │ │
|
||||||
|
│ │ • Add real-time data streaming │ │
|
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|
│ │ • Create basic web interface │ │
|
||||||
|
│ │ │ │
|
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|
│ │ Deliverables: │ │
|
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|
│ │ ✓ Recipe execution engine │ │
|
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|
│ │ ✓ Temperature control system │ │
|
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|
│ │ ✓ Safety monitoring │ │
|
||||||
|
│ │ ✓ Basic web UI │ │
|
||||||
|
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
|
||||||
|
│ │
|
||||||
|
│ Phase 3: User Interface (Months 7-9) │
|
||||||
|
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
|
||||||
|
│ │ • Develop complete web-based UI │ │
|
||||||
|
│ │ • Implement touch-friendly interface │ │
|
||||||
|
│ │ • Add real-time monitoring dashboards │ │
|
||||||
|
│ │ • Create user management system │ │
|
||||||
|
│ │ • Implement role-based access control │ │
|
||||||
|
│ │ • Add mobile responsiveness │ │
|
||||||
|
│ │ │ │
|
||||||
|
│ │ Deliverables: │ │
|
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|
│ │ ✓ Complete web interface │ │
|
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|
│ │ ✓ User authentication/authorization │ │
|
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|
│ │ ✓ Mobile-responsive design │ │
|
||||||
|
│ │ ✓ Real-time dashboards │ │
|
||||||
|
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
|
||||||
|
│ │
|
||||||
|
│ Phase 4: Integration & Testing (Months 10-12) │
|
||||||
|
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
|
||||||
|
│ │ • Comprehensive system integration │ │
|
||||||
|
│ │ • Performance optimization │ │
|
||||||
|
│ │ • Security hardening │ │
|
||||||
|
│ │ • Load testing and reliability testing │ │
|
||||||
|
│ │ • Documentation and training materials │ │
|
||||||
|
│ │ • Parallel running with existing system │ │
|
||||||
|
│ │ │ │
|
||||||
|
│ │ Deliverables: │ │
|
||||||
|
│ │ ✓ Production-ready system │ │
|
||||||
|
│ │ ✓ Performance benchmarks met │ │
|
||||||
|
│ │ ✓ Security audit passed │ │
|
||||||
|
│ │ ✓ Documentation complete │ │
|
||||||
|
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
|
||||||
|
│ │
|
||||||
|
│ Phase 5: Deployment & Transition (Months 13-15) │
|
||||||
|
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
|
||||||
|
│ │ • Production deployment │ │
|
||||||
|
│ │ • Data migration from CSV files │ │
|
||||||
|
│ │ • User training and change management │ │
|
||||||
|
│ │ • Gradual system transition │ │
|
||||||
|
│ │ • Monitoring and support setup │ │
|
||||||
|
│ │ • Old system decommissioning │ │
|
||||||
|
│ │ │ │
|
||||||
|
│ │ Deliverables: │ │
|
||||||
|
│ │ ✓ Live production system │ │
|
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|
│ │ ✓ Data successfully migrated │ │
|
||||||
|
│ │ ✓ Users trained │ │
|
||||||
|
│ │ ✓ Old system retired │ │
|
||||||
|
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
|
||||||
|
│ │
|
||||||
|
│ Phase 6: Optimization & Enhancement (Months 16-18) │
|
||||||
|
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
|
||||||
|
│ │ • Performance tuning based on production data │ │
|
||||||
|
│ │ • Feature enhancements based on user feedback │ │
|
||||||
|
│ │ • Advanced analytics and reporting │ │
|
||||||
|
│ │ • Predictive maintenance features │ │
|
||||||
|
│ │ • System scalability improvements │ │
|
||||||
|
│ │ │ │
|
||||||
|
│ │ Deliverables: │ │
|
||||||
|
│ │ ✓ Optimized performance │ │
|
||||||
|
│ │ ✓ Enhanced features │ │
|
||||||
|
│ │ ✓ Analytics platform │ │
|
||||||
|
│ │ ✓ Scalability plan │ │
|
||||||
|
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
|
||||||
|
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
|
||||||
|
```
|
||||||
|
|
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|
### Risk Mitigation Strategy
|
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|
|
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|
```
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|
Risk Management Approach:
|
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|
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
|
||||||
|
│ RISK ASSESSMENT │
|
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|
│ │
|
||||||
|
│ High-Risk Areas: │
|
||||||
|
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
|
||||||
|
│ │ 1. Hardware Communication │ │
|
||||||
|
│ │ Risk: Modbus communication failure │ │
|
||||||
|
│ │ Mitigation: │ │
|
||||||
|
│ │ • Parallel implementation during development │ │
|
||||||
|
│ │ • Comprehensive testing with hardware simulator │ │
|
||||||
|
│ │ • Gradual migration with fallback options │ │
|
||||||
|
│ │ │ │
|
||||||
|
│ │ 2. Real-time Performance │ │
|
||||||
|
│ │ Risk: System not meeting real-time requirements │ │
|
||||||
|
│ │ Mitigation: │ │
|
||||||
|
│ │ • Performance benchmarking early in development │ │
|
||||||
|
│ │ • Load testing with production-like scenarios │ │
|
||||||
|
│ │ • Optimize critical paths first │ │
|
||||||
|
│ │ │ │
|
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|
│ │ 3. Data Migration │ │
|
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|
│ │ Risk: Loss of existing configuration/recipe data │ │
|
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|
│ │ Mitigation: │ │
|
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|
│ │ • Automated migration tools with validation │ │
|
||||||
|
│ │ • Multiple backup strategies │ │
|
||||||
|
│ │ • Parallel data validation processes │ │
|
||||||
|
│ │ │ │
|
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|
│ │ 4. User Adoption │ │
|
||||||
|
│ │ Risk: Resistance to new interface │ │
|
||||||
|
│ │ Mitigation: │ │
|
||||||
|
│ │ • Early user involvement in design process │ │
|
||||||
|
│ │ • Comprehensive training programs │ │
|
||||||
|
│ │ • Gradual interface transition options │ │
|
||||||
|
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
|
||||||
|
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
|
||||||
|
```
|
||||||
|
|
||||||
|
## Data Migration Strategy
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||||||
|
|
||||||
|
### CSV to Database Migration
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|
|
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|
```
|
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|
Data Migration Process:
|
||||||
|
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
|
||||||
|
│ MIGRATION WORKFLOW │
|
||||||
|
│ │
|
||||||
|
│ ┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐ │
|
||||||
|
│ │ CSV Analysis │───▶│ Schema Mapping │ │
|
||||||
|
│ │ │ │ │ │
|
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|
│ │ • Parse existing│ │ • Recipe.csv │ │
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|
│ │ CSV files │ │ ─▶ Recipes │ │
|
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|
│ │ • Validate data │ │ • Machine.csv │ │
|
||||||
|
│ │ integrity │ │ ─▶ Machine │ │
|
||||||
|
│ │ • Identify │ │ Configuration │ │
|
||||||
|
│ │ inconsistencies│ │ • Mapping.csv │ │
|
||||||
|
│ │ • Clean data │ │ ─▶ Hardware │ │
|
||||||
|
│ │ │ │ Mappings │ │
|
||||||
|
│ └─────────────────┘ └─────────────────┘ │
|
||||||
|
│ │ │
|
||||||
|
│ ▼ │
|
||||||
|
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
|
||||||
|
│ │ TRANSFORMATION RULES │ │
|
||||||
|
│ │ │ │
|
||||||
|
│ │ Recipe Migration: │ │
|
||||||
|
│ │ • ID preservation for referential integrity │ │
|
||||||
|
│ │ • Boolean conversion (0/1 → true/false) │ │
|
||||||
|
│ │ • Temperature validation and unit conversion │ │
|
||||||
|
│ │ • Default value assignment for missing fields │ │
|
||||||
|
│ │ │ │
|
||||||
|
│ │ Machine Configuration: │ │
|
||||||
|
│ │ • Single record validation (ID=1 requirement) │ │
|
||||||
|
│ │ • Temperature limit validation │ │
|
||||||
|
│ │ • Timer value validation and range checking │ │
|
||||||
|
│ │ │ │
|
||||||
|
│ │ Hardware Mapping: │ │
|
||||||
|
│ │ • Bit number parsing (pipe-separated → array) │ │
|
||||||
|
│ │ • Address validation and format checking │ │
|
||||||
|
│ │ • Modbus function code assignment │ │
|
||||||
|
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
|
||||||
|
│ │ │
|
||||||
|
│ ▼ │
|
||||||
|
│ ┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐ │
|
||||||
|
│ │ Database │◄───│ Validation & │ │
|
||||||
|
│ │ Population │ │ Verification │ │
|
||||||
|
│ │ │ │ │ │
|
||||||
|
│ │ • Insert │ │ • Cross- │ │
|
||||||
|
│ │ validated │ │ reference │ │
|
||||||
|
│ │ data │ │ validation │ │
|
||||||
|
│ │ • Create │ │ • Constraint │ │
|
||||||
|
│ │ indexes │ │ checking │ │
|
||||||
|
│ │ • Set up │ │ • Data │ │
|
||||||
|
│ │ relationships │ │ completeness │ │
|
||||||
|
│ └─────────────────┘ └─────────────────┘ │
|
||||||
|
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
|
||||||
|
```
|
||||||
|
|
||||||
|
### Database Schema Design
|
||||||
|
|
||||||
|
```sql
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||||||
|
-- Modern Database Schema Design
|
||||||
|
-- Replaces CSV-based storage with proper relational model
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Recipes table (replaces Recipe.csv)
|
||||||
|
CREATE TABLE recipes (
|
||||||
|
id SERIAL PRIMARY KEY,
|
||||||
|
name VARCHAR(50) UNIQUE NOT NULL,
|
||||||
|
description TEXT,
|
||||||
|
created_date TIMESTAMP DEFAULT NOW(),
|
||||||
|
modified_date TIMESTAMP DEFAULT NOW(),
|
||||||
|
is_active BOOLEAN DEFAULT true,
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Temperature goals
|
||||||
|
heating_goal DECIMAL(4,1) CHECK (heating_goal BETWEEN 40 AND 60),
|
||||||
|
cooling_goal DECIMAL(4,1) CHECK (cooling_goal BETWEEN 20 AND 40),
|
||||||
|
pouring_goal DECIMAL(4,1) CHECK (pouring_goal BETWEEN 20 AND 60),
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Motor settings
|
||||||
|
mixer_enabled BOOLEAN DEFAULT false,
|
||||||
|
fountain_enabled BOOLEAN DEFAULT false,
|
||||||
|
mold_heater_enabled BOOLEAN DEFAULT false,
|
||||||
|
vibration_enabled BOOLEAN DEFAULT false,
|
||||||
|
vib_heater_enabled BOOLEAN DEFAULT false,
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Pedal configuration
|
||||||
|
pedal_mode VARCHAR(10) CHECK (pedal_mode IN ('manual', 'auto')),
|
||||||
|
pedal_on_time INTEGER CHECK (pedal_on_time > 0),
|
||||||
|
pedal_off_time INTEGER CHECK (pedal_off_time > 0),
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Constraints
|
||||||
|
CONSTRAINT valid_temperature_range
|
||||||
|
CHECK (cooling_goal < heating_goal),
|
||||||
|
CONSTRAINT valid_pouring_range
|
||||||
|
CHECK (pouring_goal >= cooling_goal AND pouring_goal <= heating_goal)
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Machine configuration (replaces Machine.csv)
|
||||||
|
CREATE TABLE machine_config (
|
||||||
|
id INTEGER PRIMARY KEY DEFAULT 1,
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Temperature limits
|
||||||
|
tank_max_heat DECIMAL(4,1) NOT NULL DEFAULT 50,
|
||||||
|
pump_max_heat DECIMAL(4,1) NOT NULL DEFAULT 50,
|
||||||
|
pump_min_heat DECIMAL(4,1) NOT NULL DEFAULT -10,
|
||||||
|
abs_max_heat DECIMAL(4,1) NOT NULL DEFAULT 65,
|
||||||
|
abs_min_heat DECIMAL(4,1) NOT NULL DEFAULT -14,
|
||||||
|
pre_heating_temp DECIMAL(4,1) NOT NULL DEFAULT 5,
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Timing parameters
|
||||||
|
pump_delay INTEGER NOT NULL DEFAULT 60,
|
||||||
|
mixer_delay INTEGER NOT NULL DEFAULT 60,
|
||||||
|
heating_delay INTEGER NOT NULL DEFAULT 60,
|
||||||
|
cooling_delay INTEGER NOT NULL DEFAULT 60,
|
||||||
|
pouring_delay INTEGER NOT NULL DEFAULT 60,
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Temperature setpoint offsets
|
||||||
|
set_temp1 DECIMAL(4,1) DEFAULT 0,
|
||||||
|
set_temp2 DECIMAL(4,1) DEFAULT -10,
|
||||||
|
set_temp3 DECIMAL(4,1) DEFAULT 5,
|
||||||
|
set_temp4 DECIMAL(4,1) DEFAULT 0,
|
||||||
|
|
||||||
|
modified_date TIMESTAMP DEFAULT NOW(),
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Ensure only one configuration record
|
||||||
|
CONSTRAINT single_config CHECK (id = 1)
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Hardware mapping (replaces Mapping.csv)
|
||||||
|
CREATE TABLE hardware_mappings (
|
||||||
|
id SERIAL PRIMARY KEY,
|
||||||
|
name VARCHAR(50) UNIQUE NOT NULL,
|
||||||
|
modbus_address INTEGER NOT NULL,
|
||||||
|
is_read_operation BOOLEAN NOT NULL DEFAULT false,
|
||||||
|
bit_numbers INTEGER[] DEFAULT '{}',
|
||||||
|
function_code INTEGER,
|
||||||
|
data_type VARCHAR(20) DEFAULT 'uint16',
|
||||||
|
description TEXT,
|
||||||
|
is_active BOOLEAN DEFAULT true
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
-- PID Configuration (replaces Configuration.csv)
|
||||||
|
CREATE TABLE pid_configs (
|
||||||
|
id SERIAL PRIMARY KEY,
|
||||||
|
zone_name VARCHAR(50) NOT NULL,
|
||||||
|
zone_number INTEGER UNIQUE NOT NULL,
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Temperature limits
|
||||||
|
max_temp DECIMAL(5,1) NOT NULL,
|
||||||
|
min_temp DECIMAL(5,1) NOT NULL,
|
||||||
|
|
||||||
|
-- PID parameters
|
||||||
|
kp DECIMAL(8,4) NOT NULL DEFAULT 1.0,
|
||||||
|
ki DECIMAL(8,4) NOT NULL DEFAULT 0.1,
|
||||||
|
kd DECIMAL(8,4) NOT NULL DEFAULT 0.01,
|
||||||
|
kl DECIMAL(8,4) NOT NULL DEFAULT 10.0,
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Control configuration
|
||||||
|
fc_threshold DECIMAL(5,1) DEFAULT 50,
|
||||||
|
heat_control_range DECIMAL(4,1) DEFAULT 2.0,
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Current limits
|
||||||
|
i_neutral DECIMAL(4,1) DEFAULT 5.0,
|
||||||
|
i_motor1 DECIMAL(4,1) DEFAULT 10.0,
|
||||||
|
i_motor2 DECIMAL(4,1) DEFAULT 10.0,
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Output mappings (store as JSON)
|
||||||
|
heating_outputs JSONB DEFAULT '[]',
|
||||||
|
first_cooling_outputs JSONB DEFAULT '[]',
|
||||||
|
second_cooling_outputs JSONB DEFAULT '[]',
|
||||||
|
|
||||||
|
is_active BOOLEAN DEFAULT true
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
-- System settings (replaces Screen.csv)
|
||||||
|
CREATE TABLE system_settings (
|
||||||
|
id INTEGER PRIMARY KEY DEFAULT 1,
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Communication settings
|
||||||
|
serial_port VARCHAR(20) DEFAULT 'COM1',
|
||||||
|
baud_rate INTEGER DEFAULT 9600,
|
||||||
|
parity INTEGER DEFAULT 0, -- 0=None, 1=Odd, 2=Even
|
||||||
|
stop_bits INTEGER DEFAULT 1,
|
||||||
|
sending_interval INTEGER DEFAULT 100, -- milliseconds
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Error thresholds
|
||||||
|
warning_limit DECIMAL(3,1) DEFAULT 1.5,
|
||||||
|
error_limit DECIMAL(3,1) DEFAULT 3.0,
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Display settings
|
||||||
|
brightness INTEGER DEFAULT 100,
|
||||||
|
dim_timeout INTEGER DEFAULT 30, -- seconds
|
||||||
|
screen_off_timeout INTEGER DEFAULT 60, -- seconds
|
||||||
|
|
||||||
|
modified_date TIMESTAMP DEFAULT NOW(),
|
||||||
|
|
||||||
|
CONSTRAINT single_settings CHECK (id = 1)
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
-- User management (replaces Users.csv)
|
||||||
|
CREATE TABLE users (
|
||||||
|
id SERIAL PRIMARY KEY,
|
||||||
|
username VARCHAR(50) UNIQUE NOT NULL,
|
||||||
|
password_hash VARCHAR(255) NOT NULL,
|
||||||
|
role VARCHAR(20) NOT NULL DEFAULT 'operator',
|
||||||
|
full_name VARCHAR(100),
|
||||||
|
email VARCHAR(100),
|
||||||
|
is_active BOOLEAN DEFAULT true,
|
||||||
|
last_login TIMESTAMP,
|
||||||
|
created_date TIMESTAMP DEFAULT NOW(),
|
||||||
|
modified_date TIMESTAMP DEFAULT NOW(),
|
||||||
|
|
||||||
|
CONSTRAINT valid_role
|
||||||
|
CHECK (role IN ('operator', 'technician', 'admin'))
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Error settings (replaces ErrorSettings.csv)
|
||||||
|
CREATE TABLE error_settings (
|
||||||
|
id INTEGER PRIMARY KEY DEFAULT 1,
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Grid monitoring
|
||||||
|
grid_frequency DECIMAL(4,1) DEFAULT 50.0,
|
||||||
|
phase_count INTEGER DEFAULT 3,
|
||||||
|
voltage_high_limit DECIMAL(5,1) DEFAULT 242.0,
|
||||||
|
voltage_low_limit DECIMAL(5,1) DEFAULT 198.0,
|
||||||
|
current_high_limit DECIMAL(5,1) DEFAULT 20.0,
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Temperature monitoring
|
||||||
|
temperature_high_limit DECIMAL(4,1) DEFAULT 70.0,
|
||||||
|
temperature_low_limit DECIMAL(4,1) DEFAULT -20.0,
|
||||||
|
|
||||||
|
modified_date TIMESTAMP DEFAULT NOW(),
|
||||||
|
|
||||||
|
CONSTRAINT single_error_settings CHECK (id = 1)
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
-- System logs (new - not in original CSV system)
|
||||||
|
CREATE TABLE system_logs (
|
||||||
|
id BIGSERIAL PRIMARY KEY,
|
||||||
|
timestamp TIMESTAMP DEFAULT NOW(),
|
||||||
|
level VARCHAR(10) NOT NULL, -- DEBUG, INFO, WARN, ERROR, FATAL
|
||||||
|
category VARCHAR(50), -- HARDWARE, RECIPE, SAFETY, USER, etc.
|
||||||
|
message TEXT NOT NULL,
|
||||||
|
details JSONB,
|
||||||
|
user_id INTEGER REFERENCES users(id),
|
||||||
|
recipe_id INTEGER REFERENCES recipes(id)
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Recipe execution history (new - enhanced tracking)
|
||||||
|
CREATE TABLE recipe_executions (
|
||||||
|
id BIGSERIAL PRIMARY KEY,
|
||||||
|
recipe_id INTEGER NOT NULL REFERENCES recipes(id),
|
||||||
|
user_id INTEGER REFERENCES users(id),
|
||||||
|
started_at TIMESTAMP DEFAULT NOW(),
|
||||||
|
completed_at TIMESTAMP,
|
||||||
|
status VARCHAR(20) DEFAULT 'running', -- running, completed, aborted, error
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Phase tracking
|
||||||
|
heating_duration INTEGER, -- seconds
|
||||||
|
cooling_duration INTEGER,
|
||||||
|
pouring_duration INTEGER,
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Temperature data (summary)
|
||||||
|
max_heating_temp DECIMAL(4,1),
|
||||||
|
min_cooling_temp DECIMAL(4,1),
|
||||||
|
avg_pouring_temp DECIMAL(4,1),
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Quality metrics
|
||||||
|
temperature_variance DECIMAL(4,2),
|
||||||
|
cycle_efficiency DECIMAL(5,2),
|
||||||
|
|
||||||
|
notes TEXT,
|
||||||
|
error_count INTEGER DEFAULT 0
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Temperature data (new - time series for analytics)
|
||||||
|
CREATE TABLE temperature_readings (
|
||||||
|
timestamp TIMESTAMP DEFAULT NOW(),
|
||||||
|
zone INTEGER NOT NULL, -- 1=Tank Bottom, 2=Tank Wall, 3=Pump, 4=Fountain
|
||||||
|
temperature DECIMAL(5,2) NOT NULL,
|
||||||
|
setpoint DECIMAL(5,2),
|
||||||
|
recipe_execution_id BIGINT REFERENCES recipe_executions(id),
|
||||||
|
|
||||||
|
PRIMARY KEY (timestamp, zone)
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
-- Indexes for performance
|
||||||
|
CREATE INDEX idx_recipes_active ON recipes(is_active);
|
||||||
|
CREATE INDEX idx_recipe_executions_recipe ON recipe_executions(recipe_id);
|
||||||
|
CREATE INDEX idx_recipe_executions_user ON recipe_executions(user_id);
|
||||||
|
CREATE INDEX idx_recipe_executions_status ON recipe_executions(status);
|
||||||
|
CREATE INDEX idx_temperature_readings_time ON temperature_readings(timestamp);
|
||||||
|
CREATE INDEX idx_temperature_readings_zone ON temperature_readings(zone);
|
||||||
|
CREATE INDEX idx_system_logs_timestamp ON system_logs(timestamp);
|
||||||
|
CREATE INDEX idx_system_logs_level ON system_logs(level);
|
||||||
|
CREATE INDEX idx_system_logs_category ON system_logs(category);
|
||||||
|
```
|
||||||
|
|
||||||
|
## Implementation Recommendations
|
||||||
|
|
||||||
|
### Development Best Practices
|
||||||
|
|
||||||
|
```
|
||||||
|
Development Standards:
|
||||||
|
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
|
||||||
|
│ CODE QUALITY │
|
||||||
|
│ │
|
||||||
|
│ 1. Architecture Patterns: │
|
||||||
|
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
|
||||||
|
│ │ • Domain-Driven Design (DDD) │ │
|
||||||
|
│ │ • Command Query Responsibility Segregation (CQRS) │ │
|
||||||
|
│ │ • Event Sourcing for audit trails │ │
|
||||||
|
│ │ • Repository pattern for data access │ │
|
||||||
|
│ │ • Unit of Work pattern for transactions │ │
|
||||||
|
│ │ • Factory pattern for hardware communication │ │
|
||||||
|
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
|
||||||
|
│ │
|
||||||
|
│ 2. Testing Strategy: │
|
||||||
|
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
|
||||||
|
│ │ • Unit Tests: >90% coverage for business logic │ │
|
||||||
|
│ │ • Integration Tests: Database and external services │ │
|
||||||
|
│ │ • Hardware Simulation: Mock Modbus devices │ │
|
||||||
|
│ │ • End-to-End Tests: Complete user workflows │ │
|
||||||
|
│ │ • Performance Tests: Load and stress testing │ │
|
||||||
|
│ │ • Security Tests: Penetration and vulnerability │ │
|
||||||
|
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
|
||||||
|
│ │
|
||||||
|
│ 3. Error Handling: │
|
||||||
|
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
|
||||||
|
│ │ • Result pattern for operation outcomes │ │
|
||||||
|
│ │ • Global exception handling middleware │ │
|
||||||
|
│ │ • Structured logging with correlation IDs │ │
|
||||||
|
│ │ • Circuit breaker pattern for external dependencies │ │
|
||||||
|
│ │ • Retry policies with exponential backoff │ │
|
||||||
|
│ │ • Health checks for all services │ │
|
||||||
|
│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
|
||||||
|
│ │
|
||||||
|
│ 4. Security Measures: │
|
||||||
|
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
|
||||||
|
│ │ • JWT tokens for authentication │ │
|
||||||
|
│ │ • Role-based authorization (RBAC) │ │
|
||||||
|
│ │ • Input validation and sanitization │ │
|
||||||
|
│ │ • SQL injection prevention │ │
|
||||||
|
│ │ • HTTPS/TLS encryption for all communications │ │
|
||||||
|
│ │ • Audit logging for all user actions │ │
|
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### Performance Optimization
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Performance Requirements:
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│ PERFORMANCE TARGETS │
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│ Response Time Requirements: │
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│ │ • Temperature readings: < 100ms │ │
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│ │ • Motor control commands: < 50ms │ │
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│ │ • Recipe phase transitions: < 200ms │ │
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│ │ • Error detection response: < 100ms │ │
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│ │ • UI interactions: < 50ms │ │
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│ │ • Database queries: < 100ms (95th percentile) │ │
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│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
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│ Throughput Requirements: │
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│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
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│ │ • Modbus messages: 10-20 messages/second │ │
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│ │ • Temperature samples: 1 sample/second per zone │ │
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│ │ • UI updates: 30 fps for smooth animations │ │
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│ │ • Log entries: 1000 entries/minute sustainable │ │
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│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
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│ Resource Constraints: │
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│ │ • RAM usage: < 512MB total system │ │
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│ │ • CPU usage: < 50% average, < 80% peak │ │
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│ │ • Storage: < 1GB for application and data │ │
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│ │ • Network: < 1Mbps bandwidth usage │ │
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│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
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│ Optimization Strategies: │
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│ │ • Connection pooling for database access │ │
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│ │ • Redis caching for frequently accessed data │ │
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│ │ • Message queuing for asynchronous operations │ │
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│ │ • Efficient serialization (JSON vs MessagePack) │ │
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│ │ • Database indexing and query optimization │ │
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│ │ • Memory pooling for object reuse │ │
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This migration strategy provides a comprehensive roadmap for transforming the chocolate tempering machine control system from its current problematic state to a modern, maintainable, and scalable solution. The phased approach minimizes risk while ensuring business continuity throughout the transition.
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