YarnProduction

国际复合的取纱机产量统计+报表导出的web项目

项目简介

本项目是一个部署在本地 Windows 电脑上的工业数据监控系统，用于实时采集 16 台取纱机（每台包含多个台位）的生产数据（取纱机编号、台位、纱卷重量），实现数据持久化存储、历史查询与 Excel 导出，并提供实时看板动态展示当前重量、当日累计重量与累计次数。

系统采用 分离式架构，将后台数据采集与前端应用解耦，保证采集服务 7×24 小时稳定运行，同时便于独立维护与扩展。

---

技术栈

组件	技术选型	说明
后端框架	.NET 8 (ASP.NET Core)	跨平台高性能框架
前端框架	Blazor Server	全栈 C#，内置 SignalR 实时通信
实时推送	SignalR	WebSocket 长连接，实时更新看板
数据访问	Entity Framework Core 8	ORM，配合 SQL Server 分区表
数据库	SQL Server 2019+	分区表 + SQL Agent 自动归档
缓存	Redis 5+	存储最新重量、当日累计产能
PLC 通信	抽象驱动 + 具体协议库（S7.Net, NModbus 等）	可扩展，支持模拟驱动
日志	Serilog	结构化日志输出
部署	Windows 服务	Web 与 Worker 分别注册为独立服务

---

项目结构

YarnProduction/
├── README.md
├── scripts/
│   └── sql/
│      └── YarnProduction_CreateDatabase.sql
├── docs/
│   ├── deployment.md
│   └── SRS.md
└── src/
    └── YarnProductionSystem/
        ├── Production.Core/ # 核心共享库
        │   ├── Entities/ # 实体类（ProductionRecord, User 等）
        │   ├── Interfaces/ # 抽象接口（IPlcDriver, IRealTimeCache）
        │   └── DTOs/ # 数据传输对象
        ├── Production.Infrastructure/ # 基础设施层
        │   ├── Data/ # EF Core DbContext 及配置
        │   ├── PlcDrivers/ # PLC 驱动实现（西门子、Modbus、模拟）
        │   ├── Redis/ # Redis 缓存封装
        │   └── Extensions/ # 服务注册扩展方法
        ├── Production.Web/ # Blazor Server 前端应用
        │   ├── Pages/ # Blazor 页面（实时看板、查询导出）
        │   ├── Hubs/ # SignalR Hub（ProductionHub）
        │   ├── Controllers/ # Web API（查询、导出）
        │   └── appsettings.json # 配置文件
        └── Production.Worker/ # 后台采集服务
            ├── Worker.cs # 继承 BackgroundService
            └── appsettings.json # 配置文件（可独立配置）

依赖关系：

• Production.Web 引用 Production.Infrastructure 和 Production.Core
• Production.Worker 引用 Production.Infrastructure 和 Production.Core
• Production.Infrastructure 引用 Production.Core

功能特性

1. PLC 数据采集（Worker 服务）

• 周期性读取 16 台 PLC 的取纱数据（机台号、台位、重量、时间戳）
• 批量写入 SQL Server 主表（按月分区）
• 更新 Redis 缓存：
  • 最新重量：latest:{MachineId}:{StationId}
  • 当日累计：daily:{yyyy-MM-dd}:{MachineId}:{StationId}（原子累加）
• 通过 Redis Pub/Sub 发布实时数据（或直接通过 SignalR 推送，推荐使用 Redis Pub/Sub 解耦）

2. 实时看板（Web 前端）

• 展示所有机台/台位的当前重量、当日累计重量与累计次数
• 通过 SignalR 接收实时更新（数据源自 Redis）
• 支持初始数据加载（从 Redis 或 API 获取）

3. 历史数据查询与导出（Web 前端 + API）

• 按日期范围、机台编号、台位组合筛选
• 分页展示生产记录
• 导出为 Excel 文件（支持大量数据）

4. 数据自动分区与归档（SQL Server Agent）

• 主表按月分区，每月自动创建新分区
• 每天凌晨将超过 12 个月的数据迁移至归档表
• 记录归档日志

5. 用户管理（可选）

• 基于角色的简单用户认证（Admin/Operator）
• 密码哈希存储（BCrypt）

---

环境要求

• 操作系统：Windows 10/11 或 Windows Server 2019+（64 位）
• 开发环境：Visual Studio 2022（17.8+）或 .NET 8 SDK
• 数据库：SQL Server 2019 或更高版本（Developer/Express/Standard）
• Redis：5.0 或更高版本（Windows 版或 WSL2 安装）
• 运行时：.NET 8 Runtime（如发布为自包含则无需安装）

---

快速开始

1. 克隆仓库

git clone https://github.com/Chenyuru-Hour/YarnProduction.git

2. 配置数据库

• 在 SQL Server 中创建数据库（例如 YarnProduction）
• 执行 YarnProduction\scripts\sql\YarnProduction.sql（或运行 EF Core 迁移）

3. 配置 Redis

• 确保 Redis 服务已启动（默认端口 6379）

4. 修改配置文件

• Production.Web/appsettings.json
• Production.Worker/appsettings.json

{
  "ConnectionStrings": {
    "DefaultConnection": "Server=localhost;Database=YarnProduction;User Id=appuser;Password=xxx;TrustServerCertificate=true;",
    "Redis": "localhost:6379,password=xxx"
  },
  "PlcDriver": {
    "Type": "Simulated", // 或 "Siemens", "Modbus"
    "Parameters": {
      "IpAddress": "192.168.1.100",
      "Rack": 0,
      "Slot": 1
    }
  },
  "CollectIntervalMs": 1000
}

5. 运行应用

开发环境

• 启动 Redis 服务
• 在 VS 中同时启动 YarnMonitor.Web 和 YarnMonitor.Worker（可设置为多项目启动）
• 浏览器打开 https://localhost:5001

生产环境（Windows 服务）

• 发布项目：

dotnet publish YarnMonitor.Web -c Release -r win-x64 --self-contained true -o publish/web
dotnet publish YarnMonitor.Worker -c Release -r win-x64 --self-contained true -o publish/worker

• 注册服务：

New-Service -Name "YarnMonitorWeb" -BinaryPathName "C:\publish\web\YarnMonitor.Web.exe" -StartupType Automatic
New-Service -Name "YarnMonitorWorker" -BinaryPathName "C:\publish\worker\YarnMonitor.Worker.exe" -StartupType Automatic

• 启动服务并设置为自动启动

数据分区与归档（SQL Server Agent）

• 分区扩展：每月 1 日凌晨 1 点执行 CreateNextMonthPartition 存储过程，自动添加下个月分区边界。
• 数据归档：每天凌晨 2 点执行 ArchiveOldData 存储过程，将超过 12 个月的数据从主表迁移至归档表，并记录日志。

若使用 SQL Server Express（无 Agent），需改用 Windows 任务计划调用 sqlcmd 执行存储过程。

---

实时数据推送机制

1. Worker 采集到数据后：

   • 写入 SQL Server 主表
   • 更新 Redis（最新重量、当日累计重量与累计次数）
   • 向 Redis 频道 realtime:data 发布原始数据（JSON 格式）

2. Web 端：

   • 订阅 Redis 频道 realtime:data
   • 收到消息后，通过 SignalR 转发给所有连接的浏览器客户端

3. 前端 接收 SignalR 消息，更新对应机台/台位的显示值。

优势：Worker 与 Web 完全解耦，即使 Web 重启，Worker 仍可继续采集和缓存数据。

---

配置说明

appsettings.json 关键配置

配置项	说明
ConnectionStrings:DefaultConnection	SQL Server 连接字符串
ConnectionStrings:Redis	Redis 连接字符串（含密码）
PlcDriver:Type	PLC 驱动类型：Simulated, Siemens, Modbus
PlcDriver:Parameters	驱动特定参数（IP、端口等）
CollectIntervalMs	采集周期（毫秒），默认 1000
RedisChannel:RealtimeData	实时数据发布的频道名，默认 realtime:data

---

测试与模拟

• 使用 模拟驱动（PlcDriver:Type = "Simulated"）可在无真实 PLC 时测试系统。
• 模拟驱动随机生成数据，便于前端调试。

---

常见问题

1. Worker 无法连接 PLC

• 检查网络连通性（ping PLC IP）
• 确认 PLC 型号与驱动兼容，参数（Rack、Slot）正确

2. Redis 连接失败

• 确认 Redis 服务已启动，端口未被防火墙拦截
• 检查连接字符串中密码是否正确

3. 实时看板不更新

• 检查 SignalR 连接状态（浏览器 F12 → Console）
• 确认 Redis 订阅与发布频道名称一致
• 检查 Worker 是否正常采集并发布消息

4. 数据库分区或归档失败

• 查看 SQL Server Agent 作业历史
• 检查存储过程权限（需 ALTER DATABASE 权限创建分区）
• 确保归档表结构与主表一致

---