前言：本項(xiàng)目的孵化說(shuō)來(lái)也是機(jī)緣巧合的事，本人于13年杭州某大學(xué)畢業(yè)后去了一家大型的國(guó)企工作，慢慢的走上了工業(yè)軟件，上位機(jī)軟件開(kāi)發(fā)的道路。于14年正式開(kāi)發(fā)基于windows的軟件，當(dāng)時(shí)可選的技術(shù)棧就是MFC和C#的winform，后來(lái)就發(fā)現(xiàn)C#的更為簡(jiǎn)單一些，那就直接干，先做再說(shuō)。需要做一些界面相關(guān)的軟件，就直接采用了C#的winform，基礎(chǔ)不夠，百度來(lái)湊。后來(lái)領(lǐng)導(dǎo)就下達(dá)了一個(gè)任務(wù)，開(kāi)發(fā)一個(gè)硫化機(jī)系統(tǒng)的上位機(jī)，對(duì)某個(gè)車(chē)間共計(jì)五六十臺(tái)硫化機(jī)進(jìn)行監(jiān)控和曲線查看。由于沒(méi)有可參考的界面程序，開(kāi)發(fā)起來(lái)就比較費(fèi)勁，具體有什么功能，都是干嘛的，工藝需要什么等等都是未知數(shù)，沒(méi)辦法，只有硬著頭皮和現(xiàn)場(chǎng)的工藝人員，電氣人員，來(lái)回溝通交流，加上一些我自己的理解，正式踏上了工業(yè)軟件開(kāi)發(fā)的道路。
開(kāi)始做項(xiàng)目的時(shí)候，硫化機(jī)設(shè)備是采用PLC作為主控制器的，第一道攔路虎就是如何將三菱的PLC（邏輯控制器，通常作為設(shè)備的核心控制單元）的數(shù)據(jù)給拿到我的軟件中來(lái)呢？這真是一個(gè)棘手的問(wèn)題啊，首先就是百度，搜索到了MX component組件，初步試了試，真的比較麻煩，關(guān)鍵還沒(méi)弄通。然后就去看看有沒(méi)有其他的方式實(shí)現(xiàn)，后來(lái)就在工廠的備件庫(kù)里看到了三菱的以太網(wǎng)模塊QJ71E71-100，然后就搜索支持的通訊說(shuō)明，在三菱的官網(wǎng)上找到了通信說(shuō)明，打開(kāi)一看，我去，這么長(zhǎng)篇大論。那也沒(méi)有辦法，按照邊測(cè)試邊開(kāi)發(fā)，勉勉強(qiáng)強(qiáng)讀到了我想要讀的數(shù)據(jù)（當(dāng)然，這時(shí)候的代碼基本都是寫(xiě)死的），又開(kāi)始解析數(shù)據(jù)成真實(shí)的數(shù)據(jù)，然后研究如何存入數(shù)據(jù)庫(kù)中去，再研究怎么顯示曲線，到這里為止，這個(gè)項(xiàng)目的基本技術(shù)難題基本算是攻克了，持續(xù)的迭代，那是后話了。
在接下來(lái)的兩三年里，接觸并開(kāi)發(fā)了好幾個(gè)類(lèi)似的項(xiàng)目，發(fā)現(xiàn)通常工業(yè)軟件的需求是采集，分析，存數(shù)據(jù)庫(kù)，顯示。后來(lái)對(duì)通信的理解深入，由單機(jī)軟件發(fā)展成了CS架構(gòu)的軟件，微軟的數(shù)據(jù)庫(kù)SQL Server本來(lái)就支持局域網(wǎng)訪問(wèn)。后來(lái)在17年趁著換工作和考駕照的間隙，梳理了上份工作積累的經(jīng)驗(yàn)，和實(shí)際的需求，再加上自己的代碼水平也稍微進(jìn)步了一點(diǎn)點(diǎn)，就整理成了HslCommunication，并將之開(kāi)源出來(lái)，初步的功能是三菱PLC的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)，C#軟件之間的數(shù)據(jù)通信。后來(lái)又集成了modbus協(xié)議，西門(mén)子，歐姆龍，ab plc，三菱串口等等，發(fā)現(xiàn)寫(xiě)庫(kù)的要求和寫(xiě)簡(jiǎn)單程序的要求并不是等同的，要寫(xiě)成庫(kù)的話，需要保證功能靈活性，你寫(xiě)的代碼基本符合大多數(shù)人的使用需求，而不是某種特定的情況。也就是說(shuō)，有些人可能簡(jiǎn)單的使用而已，而有些人會(huì)深入使用，壓榨性能。然后就是代碼了，所有寫(xiě)代碼的標(biāo)準(zhǔn)的最終目的都是為了讓代碼可讀性增強(qiáng)，可維護(hù)性增強(qiáng)，方便快速的理解，升級(jí)，查錯(cuò)。這方便確實(shí)卻要經(jīng)驗(yàn)積累。
做這個(gè)項(xiàng)目(HslCommunication)的目標(biāo)和開(kāi)源的初衷是方便廣大的像我這種的在工廠一線的軟件工程師，我一直覺(jué)得我們不應(yīng)該把自己看做是程序員，程序員的角色更像是碼農(nóng)，主要工作就是敲代碼，而軟件工程師應(yīng)該是更大的定義，設(shè)計(jì)軟件的整體架構(gòu)和開(kāi)發(fā)的。這幾年大多數(shù)工作都開(kāi)始意識(shí)到工業(yè)軟件，上位機(jī)軟件，數(shù)據(jù)追述系統(tǒng)，SCADA軟件，MES軟件開(kāi)發(fā)的重要性，所以像我這樣的有通信需求的人應(yīng)該不在少數(shù)，況且開(kāi)源有助于別人來(lái)一起改進(jìn)，和代碼測(cè)試。所以在開(kāi)源之后，在博客園就陸陸續(xù)續(xù)的寫(xiě)了一些文章，比如如何使用C#和三菱PLC通訊，C#和西門(mén)子通訊等等。從博客園的點(diǎn)擊量來(lái)看，確實(shí)有大量的工廠的程序員有這方便的需求，而直接采用socket來(lái)開(kāi)發(fā)，比較晦澀難懂，坑又比較多，事實(shí)上確實(shí)有很多人來(lái)報(bào)告了bug。幫助我修復(fù)了這個(gè)組件，提高了穩(wěn)定性。再次感謝所有使用或是報(bào)告bug的萬(wàn)千網(wǎng)友，沒(méi)有你們的支持就沒(méi)有本項(xiàng)目的今天。
由于我也是這個(gè)項(xiàng)目的使用者之一，實(shí)際上我自己在工作或是其他方面的使用也是很頻繁的，在開(kāi)發(fā)項(xiàng)目上就會(huì)站在使用者的角度出發(fā)，比如我想讀取三菱PLC的D100的數(shù)據(jù)，能不能有個(gè)組件一兩行代碼就可以實(shí)現(xiàn)？偽代碼的邏輯就是 1. 實(shí)例化 2. 讀 這樣才算是簡(jiǎn)單的操作，本著這樣設(shè)計(jì)思想，最終有了現(xiàn)在的開(kāi)源項(xiàng)目。
HslCommunication 能干什么？相比大多數(shù)人比較關(guān)心這個(gè)問(wèn)題，綜合前言的介紹，這個(gè)組件主要是用于工業(yè)通信的，也有兩個(gè)程序之間的通訊，還有其他雜七雜八的功能，更像是我的工具插件。各種小功能，擴(kuò)展的小功能等等。直接上圖：
這是這個(gè)開(kāi)源項(xiàng)目的demo程序，基本上將80%的功能列舉出來(lái)了，當(dāng)然還有一些小功能沒(méi)有列舉。大多數(shù)支持的設(shè)備都在上面進(jìn)行顯示了，可以方便的進(jìn)行測(cè)試，看看是不是可以實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)的操作（對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際在生產(chǎn)的設(shè)備應(yīng)當(dāng)注意寫(xiě)入不正確的數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致意外事故發(fā)生）。比如我們來(lái)看看三菱的PLC的demo程序：
其他的截圖畫(huà)面就不一一舉例了，都是類(lèi)似或是基本類(lèi)似的?？梢苑奖愕氖褂胐emo進(jìn)行測(cè)試。 特別注意，本組件實(shí)現(xiàn)的所有的通訊都是基于socket直接實(shí)現(xiàn)的，通信部分不依賴任何第三方通訊庫(kù)或是組件安裝，也就是說(shuō)，你拿個(gè)dll可以直接和PLC通訊，這對(duì)于部署，開(kāi)發(fā)調(diào)試，升級(jí)都是非常方便的。 當(dāng)你需要進(jìn)行PLC通信時(shí)，可以先用demo程序進(jìn)行測(cè)試，如果demo程序可以讀寫(xiě)，那么用本組件也就絕對(duì)可以讀寫(xiě)，有些PLC的參數(shù)如果不清楚，就需要聯(lián)系電氣工程師進(jìn)行確認(rèn)。比如AB PLC的slot，不知道該寫(xiě)什么，就嘗試為0，如果不行，就只能聯(lián)系電氣工程師解決這個(gè)問(wèn)題。
demo項(xiàng)目的意義：當(dāng)我開(kāi)發(fā)了三菱PLC的通訊程序和西門(mén)子的通訊程序之后，我發(fā)現(xiàn)如果我想要測(cè)試一個(gè)新的PLC通不通？或是簡(jiǎn)單的通過(guò)代碼讀PLC的某個(gè)地址的程序的時(shí)候，就好費(fèi)勁，需要經(jīng)常創(chuàng)建一些小項(xiàng)目，這些小項(xiàng)目本身并沒(méi)有什么實(shí)際的意義，就是簡(jiǎn)單的讀個(gè)數(shù)據(jù)之類(lèi)的。后來(lái)就想把這部分內(nèi)容做成一個(gè)通用的測(cè)試，于是就有了demo項(xiàng)目，將本項(xiàng)目支持的各種設(shè)備都往界面上羅列，做成一個(gè)測(cè)試環(huán)境的demo程序，這樣當(dāng)大家也有這樣的需求的時(shí)候，并不需要再新建一些無(wú)用的小項(xiàng)目了，本demo就基本上滿足大家所有的需求了。 demo項(xiàng)目的彩蛋：在18年11月之后，demo項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了版本控制和自動(dòng)升級(jí)，12月之后實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)計(jì)全球的使用情況，下圖就是demo項(xiàng)目 v5.6.2-最新 的2018年12月到2019年2月中旬的全球使用情況（這是不完全統(tǒng)計(jì)，舊版未統(tǒng)計(jì)，大量的舊版不支持自動(dòng)更新，有些demo屏蔽了檢測(cè)，實(shí)際使用量應(yīng)該遠(yuǎn)超圖片所示）
整體框架說(shuō)明整個(gè)框架的項(xiàng)目結(jié)構(gòu)如下：
首先文件夾 TestProject 里面的項(xiàng)目都是一些demo項(xiàng)目，當(dāng)然最重要的就是 HslCommunicationDemo 項(xiàng)目了。就是最上面的demo項(xiàng)目的截圖，Hsl具體能干什么可以參照這個(gè)。 本項(xiàng)目使用了三個(gè)框架的項(xiàng)目，也就是說(shuō)，本項(xiàng)目提供dll文件包含了三個(gè)框架版本：
維護(hù)三份源代碼顯然是什么痛苦的，所以我采用了維護(hù)一份源代碼，也就是 .Net 4.5的代碼，其他兩個(gè)項(xiàng)目引用.net 4.5的代碼，如果有不一致的地方，就用預(yù)編譯指令進(jìn)行區(qū)分。例如在modbusserver類(lèi)中
而 HslCommunication_Net45.Test 項(xiàng)目是一個(gè)單元測(cè)試項(xiàng)目，包含了一些代碼類(lèi)的測(cè)試，還有示例代碼的編寫(xiě)。所以我們的重點(diǎn)來(lái)看看 .net 4.5的項(xiàng)目即可，整體的結(jié)構(gòu)如下圖：
BasicFramework 放些了一些基于的小工具的類(lèi)，比如SoftBasic提供了大量小的靜態(tài)輔助方法，幫助你快速開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)一些基礎(chǔ)的小功能的。 Core 里放置了一些本項(xiàng)目的核心代碼，所有網(wǎng)絡(luò)通信類(lèi)的基礎(chǔ)類(lèi)，基礎(chǔ)功能實(shí)現(xiàn)都在Core里。 Enthernet 里放置了一些高級(jí)程序語(yǔ)言之間的通信，比如兩個(gè)exe間通信，或是局域網(wǎng)兩臺(tái)電腦通信，或是多個(gè)電腦程序通信。 LogNet 是實(shí)現(xiàn)了本項(xiàng)目的日志工具，可以方便的存儲(chǔ)日志信息。 ModBus 實(shí)現(xiàn)了基于網(wǎng)絡(luò)的modbus-tcp協(xié)議，modbus-rtu協(xié)議，modbus-server，modbus-ascii協(xié)議的通信。 Profinet 實(shí)現(xiàn)了三菱，西門(mén)子，歐姆龍，松下，ab plc的數(shù)據(jù)通信。
OperateResult 類(lèi)說(shuō)明
這個(gè)類(lèi)為什么拿出來(lái)出來(lái)說(shuō)呢？因?yàn)檫@個(gè)類(lèi)貫穿了HSL整個(gè)項(xiàng)目，是本開(kāi)源項(xiàng)目的思想之一。對(duì)這個(gè)類(lèi)的理解，和對(duì)于本項(xiàng)目的理解至關(guān)重要。
左邊也即是這個(gè)類(lèi)的位置，右邊是這個(gè)類(lèi)的定義，在項(xiàng)目最初的開(kāi)發(fā)階段，我遇到了一個(gè)問(wèn)題，這也是軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中大家都會(huì)遇到的問(wèn)題，比如我要實(shí)現(xiàn)一個(gè)讀取PLC一個(gè)數(shù)據(jù)的操作，讀取成功了自然皆大歡喜，如果讀取失敗了呢？ 我如何將讀取失敗，或是寫(xiě)入失敗，或是操作失敗的信息傳遞給調(diào)用者呢？除了失敗的信息之外，應(yīng)該還要包含一個(gè)為什么失敗的信息，PLC本身的失敗會(huì)返回一個(gè)錯(cuò)誤碼，那就也需要一個(gè)錯(cuò)誤碼。所以就有了 OperateResult 的雛形：
于是就有了上面的三個(gè)屬性內(nèi)容，但是這時(shí)候還有一點(diǎn)需要注意，返回的結(jié)果對(duì)象應(yīng)該是可以帶內(nèi)容的，比如你讀取了一個(gè)int數(shù)據(jù)，應(yīng)該帶一個(gè)int的結(jié)果，讀取了一個(gè)short的數(shù)據(jù)，就應(yīng)該帶一個(gè)short類(lèi)型的數(shù)據(jù)，如果需要這個(gè)結(jié)果對(duì)象支持多類(lèi)型的內(nèi)容的話，查了查書(shū)，發(fā)現(xiàn)有個(gè)泛型的功能剛好合適，但是之后又發(fā)現(xiàn)，萬(wàn)一我想要帶2個(gè)不同類(lèi)型的結(jié)果對(duì)象時(shí)，那怎么辦？這時(shí)候就需要定義多個(gè)不同類(lèi)型的 OperateResult 類(lèi)型了。
此處定義多達(dá)十個(gè)的泛型對(duì)象，滿足絕大多數(shù)的情況請(qǐng)用。這個(gè)類(lèi)型對(duì)象除了能返回帶有錯(cuò)誤信息的結(jié)果對(duì)象之外，還允許進(jìn)行結(jié)果路由，我們來(lái)看看這個(gè)項(xiàng)目里的一個(gè)方法：
我們看到，方法里面的錯(cuò)誤信息，可以由結(jié)果路由進(jìn)行層層上傳，最終拋給調(diào)用者，代碼里需要做的就是發(fā)生錯(cuò)誤的時(shí)候處理好后續(xù)的邏輯即可。這個(gè)類(lèi)提供了幾個(gè)靜態(tài)方法快速的處理結(jié)果路由
通訊核心說(shuō)明講完了結(jié)果路由再來(lái)說(shuō)說(shuō)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)類(lèi)的核心在于 NetworkBase類(lèi)，在項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)過(guò)來(lái)中，尤其是開(kāi)發(fā)了幾個(gè)不同的PLC和C#程序之間的服務(wù)器客戶端通信之后，發(fā)現(xiàn)有些底層代碼是有些重復(fù)的，所以經(jīng)過(guò)不斷的提煉代碼形成了所有網(wǎng)絡(luò)的底層基類(lèi)，這個(gè)類(lèi)呢，只是提供了一個(gè)socket相關(guān)通用的操作邏輯，比如，創(chuàng)建并連接的socket對(duì)象，接收指定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)，發(fā)送字節(jié)數(shù)據(jù)，關(guān)閉，接收流，發(fā)送流等等操作。
這個(gè)類(lèi)實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)的字節(jié)收發(fā)功能和連接斷開(kāi)功能。接下來(lái)就是 NetworkDoubleBase 類(lèi)的實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)短連接的操作，在我們實(shí)際讀寫(xiě)設(shè)備的過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)狀況往往是差別很大，所以本項(xiàng)目的初衷就是同時(shí)支持長(zhǎng)連接和短連接。根據(jù)大家需求的不同， 所謂的短連接是讀取的時(shí)候再連接，讀取完成就關(guān)閉連接。缺點(diǎn)就是連接打開(kāi)和關(guān)閉耗時(shí)，影響讀取速率，優(yōu)點(diǎn)就是對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀況反饋即使，讀取失敗了就說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)斷了，適合頻率較低的讀寫(xiě)。 長(zhǎng)連接就是讀取開(kāi)始前連接一次，就不再關(guān)閉，進(jìn)行頻繁的讀取，最后再關(guān)閉，好處當(dāng)然是高速了，缺點(diǎn)就是網(wǎng)絡(luò)狀況不是那么好的時(shí)候，效率比較低下，對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀況反應(yīng)也不及時(shí)。
短連接就是直接的實(shí)例化，然后讀取寫(xiě)入操作，每一次操作都是一次完整的通信過(guò)程。 切換長(zhǎng)連接有兩種辦法，效果是一致的， 1. 對(duì)象讀寫(xiě)前調(diào)用ConnectServer(); 2. 對(duì)象讀寫(xiě)前調(diào)用SetPersistentConnection( ); 這兩個(gè)方法都是雙模式類(lèi)里支持并實(shí)現(xiàn)的。所有的派生類(lèi)都符合這個(gè)調(diào)用機(jī)制。
實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)短的連接后，還要實(shí)現(xiàn)設(shè)備的BCL類(lèi)型的讀寫(xiě)，本質(zhì)是基于byte數(shù)組和C#基礎(chǔ)類(lèi)型的轉(zhuǎn)換，但是這里有個(gè)問(wèn)題，不同的PLC，modbus協(xié)議對(duì)于轉(zhuǎn)換的格式不是固定的，有可能是一樣的，有可能不是一樣的，所以又抽象出來(lái)一個(gè) IByteTransform 接口 這個(gè)接口集成到了下面的設(shè)備交互的基類(lèi) NetworkDeviceBase 里，這個(gè)基類(lèi)實(shí)現(xiàn)了一些基礎(chǔ)的類(lèi)型的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。
所以到這里可以看到，從NetworkDeviceBase類(lèi)繼承出去的設(shè)備類(lèi)（大部分的設(shè)備通信協(xié)議都是從這個(gè)繼承出去的），其基本的讀寫(xiě)代碼都是一致的，關(guān)于解析協(xié)議，通信的底層都是封裝完畢，
通訊舉例說(shuō)明先舉例說(shuō)明三菱PLC的讀寫(xiě)操作：
經(jīng)過(guò)層層封裝后，讀寫(xiě)的邏輯精簡(jiǎn)為，實(shí)例化，連接，讀寫(xiě)，關(guān)閉。無(wú)論是三菱的PLC，還是西門(mén)子的PLC，都是一致的，因?yàn)榛?lèi)的模型都是一致的。
當(dāng)然，支持大多數(shù)的C#類(lèi)型數(shù)據(jù)讀寫(xiě)
寫(xiě)入的操作：
這里舉例了三菱的PLC，實(shí)際上各種PLC的操作都是類(lèi)似的。 Redis實(shí)現(xiàn)
除了上述的基本的設(shè)備通信，還實(shí)現(xiàn)了redis數(shù)據(jù)庫(kù)讀寫(xiě)操作，分了兩個(gè)類(lèi)實(shí)現(xiàn)，下圖為一般的通信功能
同時(shí)demo中實(shí)現(xiàn)了一個(gè)瀏覽redis服務(wù)器的界面功能
最后的總結(jié)本通信庫(kù)實(shí)現(xiàn)了.net 3.5 和 .net 4.5的框架，還附帶了一些簡(jiǎn)單的控件，此外還實(shí)現(xiàn)了.net standard版本，已在linux測(cè)試成功，由于官方在.net core2.2中還未實(shí)現(xiàn)串口類(lèi)，所以暫時(shí)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)串口相關(guān)的。 未來(lái)的方向，希望繼續(xù)優(yōu)化代碼，架構(gòu)，集成實(shí)現(xiàn)更多設(shè)備通信，方便廣大的網(wǎng)友直接開(kāi)發(fā)測(cè)試。
開(kāi)源地址：https://github.com/dathlin/HslCommunication 官網(wǎng)：http://www./ 更多詳細(xì)的內(nèi)容請(qǐng)查看源代碼的readme文件。
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來(lái)自： goodwangLib > 《曲線控件》
