用C#开发的配方管理系统

开篇

目前自动化工程师学习C#的越来越多，其目的无非有二，一是拓展视野，通过软件工程的思想来提升PLC的编程技能。二是寻找机会转型，就算不转型，现在需要既懂自动化又懂C#的场景还是挺多的，这种工程师也比较难找。机会只垂青于有准备的人，多一项技能肯定不是坏事。但是实际上真正能入门，甚至能够独立承担项目的人不多。因为目前有机会接触自动化和信息化融合的项目的工程师不多，而既懂自动化又懂信息化的工程师更是少之又少。实际项目又绝非DEMO那么简单，需要考虑的东西比较多，而业务逻辑的复杂性就更不用说了。以至于很多人学习了一段时间C#，基本知识点都掌握了，但是面对项目还是不知道如何下手。

本文就一个真实项目来简单介绍其开发中的一些问题及针对客户需求的一些解决方法，供大家参考。

项目简介

有两条产线是根据配方进行生产的，需要通过独立的配方管理系统(RMS)提供对生产配方的管理功能，包括添加、修改、删除，另外还需要跟踪生产过程，生成批次报表。

控制系统采用的是西门子的PCS7系统，AS站是冗余架构。

项目特点

1、设备多，配方多，各种数据块百来个，数据量很大；

2、冗余PLC，主备自动切换；

3、可能多个岗位需要在RMS系统上进行工作；

针对这些需求，我们确定了项目采用C/S架构，数据采集、归档服务由服务端完成，客户端提供配方管理、报表查询等工作。同时通过权限管理为每个岗位分配不同的功能。

网络图

RMS部署在一台独立的服务器上，允许局域网里面的客户端链接访问。OS SERVER上部署PCS7系统，用于生产操作。

项目架构

RMS系统采用传统的三层架构。Infrastructure包含了项目中用到的Models、一些常规操作类库。DAL中包含了对PLC及数据库访问的操作，业务逻辑层比较简单，直接写到服务端MicroFramework中了。UI层就是Client了。

一些技术点

整个项目基于WinForm开发，没有什么太复杂的技术。对于专业的IT从业人员来说可能没什么，但是对于有志于C#开发的自动化工程师来说还是值得一说的。

WinForm

WinForm的技术虽然比较古老了，但是在工控领域还是使用非常广泛的。在微软最新的.NET6中也同样支持它，所以大家不同担心它的前景。另外就是有人吐槽WinForm界面难看，其实就算是WPF，没有第三方类库也是很难做出美观的画面的。

如果肯用心或者借助一些第三方类库，WinForm也可以制作出非常美观的画面。比如下面的这个画面，你能看出它是使用WinForm开发的吗。

PLC通信

PLC通信这块用的是Sharp7，这是网络上的一款开源S7协议库。不用担心它的稳定性，根据我们之前在其它项目中的使用经验来看，它的质量还是值得信赖的。

Sharp7虽然质量不错，但是我们通常在项目中不会直接使用它，因为效率太低。为了提高开发效率，我们都会对Sharp7进行封装。比如在我们的HwLib.Commucation中的S7通信就是对Sharp7的二次封装，实现了在C#项目中基于变量的访问。不过这个项目有点特殊，一是因为变量太多，如果按变量配置那么效率太低，所以该项目是基于Model<->DB的批量访问。二是该项目是冗余PLC,所以又额外增加了主备PLC自动切换功能。

数据库

为了项目便于部署，这里我们使用的是SQLite，而没有使用MySQL或者SQL SERVER这样的网络数据库。不用担心SQLite的性能，对于这个数量级的数据，SQLite的性能足够了。在数据表的规划上我们对配方、生产批次、实时数据进行分库分表管理，进一步规避了SQLite的性能问题。

O/RM

ORM框架我们使用的是SqlSugar，一款老牌的.NET开源ORM框架。它完美支持SQLite，且支持CodeFirst，使得开发效率高了不少。

UI界面库

WinForm的UI库非常多，最出名的非DevExpress莫属，不过它是收费的，当然也有一些免费的UI库，比如CSkin这些。另外GitHub上面也有开源的不错的UI库。

Server

SERVER主要负责和PLC的数据交互，配方上传和下载，对批次实绩的归档，数据库的管理以及为Client提供Http接口服务。SERVER的界面比较简单，如下图所示

Client

Client负责人机交互，主要是对配方的一些操作，比如增加、修改、删除等维护工作，另外提供对生产批次的查询。Client和Server之间通过HTTP进行通信，传送的报文是JSON格式的字符串。

C#与工业自动化+项目实例套装

如果你正有同样的问题，苦于不知道真正的C#项目是如何开发的，那么可以参考我们的<C#与工业自动化+项目实例套装>。本教程以一个应用在生产环境中的实际项目为例来一步步介绍如何开发上位机软件。它不是一个DEMO，它是切切实实运行在生产环境中的实际项目。在学习中，我建议大家跟着教程一步步重新做一遍，因为这样会加深对整个项目的理解，也利于以后在其它项目中熟练使用各个知识点，毕竟每个项目是不同的，生搬硬套未必行得通。另外在做的时候尽量手敲，而不是从项目中直接拷贝源码，这样对提升编码能力也有好处。至于第一个问题，我们设有专门的C#技术群，供大家平时学习交流。

本项目涉及下面技术：

1、泛型；

2、反射；

3、数据库(SQL封装)；

4、S7通信；

5、文件操作；

6、异步；

7、自定义控件；

8、重载

9、正则表达式；

本项目具有下面特色功能：

1、PLC断线自动重连；

2、数据库自动维护；

3、PLC操作类封装;

4、数据库操作类封装;

5、O/RM；

6、MVVM；

7、自动更新；

来源：公众号HwLib慧兰博