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2025/12/19 21:25:01 网站建设 项目流程

目标:开发一个基于 WPF 的 Ethernet/IP 主站程序,建立与从站设备的通信、数据采集、状态监控及基本控制功能。

经典案例借鉴:

  • 工业自动化上位机软件:Rockwell Automation 的 FactoryTalk View Studio、Siemens 的 WinCC 等 SCADA/HMI 软件的核心通信层都支持 Ethernet/IP 协议栈,用于连接 PLC 和 I/O 模块。
  • 设备配置与诊断设备:许多设备制造商提供的专用工具(如变频器、伺服驱动器配置软件)经过 Ethernet/IP 实现参数读写和状态监控。
  • 数据采集网关:将现场设备数据通过 Ethernet/IP 采集,并转发到 MES、ERP 系统或云平台。

1. 程序架构设计 (分层架构)

采用分层架构设计,提高可维护性、可扩展性和可测试性。

  • 用户界面层 (Presentation Layer - WPF):
    • 负责用户交互和数据显示。
    • 使用 MVVM (Model-View-ViewModel) 模式。
    • 主要组件:主窗口、设备树视图、数据监控视图、报警视图、配置对话框等。
  • 业务逻辑层 (Business Logic Layer / Application Layer):
    • 处理应用程序的核心逻辑。
    • 设备管理(添加、删除、启用、禁用)。
    • 素材点管理(定义、分组、报警配置)。
    • 通信调度(轮询策略、触发读写)。
    • 数据处理(转换、缩放、报警判断)。
    • 历史数据记录逻辑。
  • 数据访问层 (Data Access Layer - DAL):
    • 提供统一的数据持久化接口。
    • 封装与数据库的交互操作(增删改查)。
    • 存储配置信息(设备参数、资料点定义、用户设置)、历史数据、报警记录。
  • 通信驱动层 (Communication Driver Layer):
    • 核心:实现 Ethernet/IP 协议栈。
    • 封装 TCP/IP Socket 通信。
    • 处理 Ethernet/IP 会话建立、连接管理。
    • 封装 Explicit Messaging (显式报文:读、写、服务请求) 和 Implicit Messaging (隐式报文:I/O 轮询) 的发送与接收。
    • 提供统一的接口供业务逻辑层调用。
  • 公共组件层 (Common Components):
    • 日志记录组件 (如 NLog, Serilog)。
    • 配置管理组件 (序列化/反序列化)。
    • 应用类(扩展方法、协助类)。
    • 模型类 (Device, DataPoint, Tag, Alarm 等)。

依赖关系:UI层 -> 业务逻辑层 -> 数据访问层 / 通信驱动层 <- 公共组件层

2. 依赖框架与库

  • .NET Framework / .NET Core / .NET 5+:WPF 运行的基础框架。
  • WPF UI 框架:
    • MahApps.Metro:(可选) 提供现代化 Metro 风格界面控件和主题。
    • ModernWPF:(可选) 提供 Fluent Design 风格的 UI 控件。
    • Material Design In XAML Toolkit:(可选) 实现 Google Material Design 风格。
  • MVVM 框架:
    • Prism:强大的 MVVM 框架,给予事件聚合器、导航、模块化、依赖注入等。
    • MVVM Light Toolkit:轻量级 MVVM 框架。
    • ReactiveUI:基于 Reactive Extensions 的 MVVM 框架。
  • 通信协议库 (关键):
    • 商业库 (推荐,更稳定、完整):
      • EIP.NET (Advosol):成熟的商业库,功能强大,文档支持好。
      • OPC .NET (OPC Foundation):借助 OPC UA 转接器访问 Ethernet/IP (间接)。
    • 开源库 (需评估稳定性和功能):
      • EthernetIP:开源库,可能功能较基础。需仔细评估其协议实现完整性和稳定性。
      • OPC UA .NET Stack (OPC Foundation):开源,用于 OPC UA 通信。可结合其他工具访问 E/IP。
  • 数据库:
    • SQLite (轻量级): 使用 System.Data.SQLiteMicrosoft.Data.Sqlite。适合嵌入式、单机版。
    • SQL Server Express / LocalDB: 使用 System.Data.SqlClientMicrosoft.Data.SqlClient。适合需要更强数据库功能的应用。
    • Entity Framework Core (ORM):简化数据库操作。
  • 日志记录:
    • NLog:功能强大,配置灵活。
    • Serilog:结构化日志记录。
  • 依赖注入 (DI):
    • Microsoft.Extensions.DependencyInjection:.NET Core 内置 DI 容器。
    • Autofac / Ninject:第三方功能更强大的 DI 容器。
  • 其他工具库:
    • Newtonsoft.Json:JSON 序列化/反序列化 (用于安装保存)。
    • LiveCharts / OxyPlot:图表控件库。
    • Extended WPF Toolkit:提供更多 WPF 控件。

推荐组合 (示例):.NET 6+, WPF, Pris

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