C#实现数据采集系统-实现功能介绍

系统介绍

我们这里主要使用C#( .Net 6)来实现一个数据采集系统，从0到1搭建数据采集系统，从系统分析，功能拆解，到一一实现

数据采集

数据采集是企业信息化和数字化转型过程中的关键环节，它涉及到从生产设备、传感器、人员等各个环节收集数据，并将这些数据转化为有用的信息，以供分析和决策使用。尽管许多公司已经部署了企业资源规划系统（ERP）和制造执行系统（MES），但如果没有有效的数据采集机制，这些系统可能无法充分发挥其潜力。以下是一些具体的例子来说明数据采集的重要性和实施情况：

1. 生产设备数据采集：
   • 工厂中的机器设备通常会配备传感器来监测其运行状态，如温度、压力、速度等。这些数据可以通过数据采集系统实时收集，并传输到MES或ERP系统中。例如，一个注塑机的周期时间、故障率和产量数据可以被实时监控，帮助生产管理人员优化生产计划和维护计划。
2. 质量控制数据采集：
   • 在生产线上，质量检测设备可以自动检测产品是否符合标准。这些数据可以被采集并记录，用于后续的质量分析和改进。例如，一个自动化的视觉检测系统可以检测电子产品上的缺陷，并将结果实时反馈给MES系统。
3. 物料追踪数据采集：
   • 通过使用RFID（无线射频识别）标签或条形码，可以追踪物料在工厂中的流动。这些数据可以被采集并集成到ERP系统中，以实现库存管理和物料需求计划的自动化。
4. 能源消耗数据采集：
   • 工厂的能源管理系统可以收集水、电、气等能源的使用数据，这些数据对于优化能源使用和降低成本至关重要。例如，通过分析不同时间段的能耗数据，可以调整生产计划，以减少能源浪费。

数据采集的实现

几种方式：

• 网关采集：使用智能网关在设备上进行数据采集，通过有线或者无线的方式将数据传回服务器
• 上位机采集：如果设备有上位机系统，上位机压机对数据有采集和监控，可以同上位机进行数据转发
• 服务器采集：在设备车间现场，部署服务器，对一个区域设备进行集中采集

项目

在项目中，我们尝尝会用到采集网关来实现数据采集，通常就是一个小小的网关盒子，配置上设备信息，还有不同采集点位的信息，就可以将采集数据点位和值通过http或者MQTT推送到云端了。

网关的缺点

但是，使用网关，往往有很多限制，而且价格从几百到几千都有，而且有的也有点位限制，便宜的几百可能只有60个点，128个点，无限点位的就可能上千了.

所以在这里，我们实现一个自己的数据采集系统，可以灵活配置，也没有点位限制。

系统说明

我们这里主要使用C#来实现一个简易的数据采集系统，从0到1搭建数据采集系统，从系统分析，功能拆解，到一一实现，然后还有C#进阶的技术讲解。
主要设计到的协议为：ModbusTCP和Mqtt

实现的系统分为三个阶段的版本

1. 基础功能实现
2. 系统优化：配置和封装
3. 需求扩展

实现的效果：

要实现的功能

1. PLC采集
   1. ModbusTcp
      1. 报文解析-实现
      2. 字节序分析优化
      3. 代码优化-反射
      4. Tcp通信沾包
   2. 单点循环采集
   3. 优化-分组采集
2. 数据转发
   1. Mqtt协议
      1. Mqttnet使用
      2. 优化Mqtt控制类封装
   2. 变化发送
   3. 定时发送
3. 系统优化
   1. 配置文件
      1. 配置文件化
      2. 序列化与反序列化
   2. 服务封装
   3. 时间（采集周期、推送周期）配置、功能（定时、变化推送）配置
   4. 多设备采集

实现的顺序

1. ModbusTcp读功能实现
2. 代码优化-字节序分析优化、封装
3. 代码优化-反射
4. 反射详解
5. 优化2-Tcp粘包处理
6. Mqtt转发-环境配置
7. Mqtt使用
8. Mqtt控制类封装
9. 功能实现-Mqtt实现数据转发
10. 系统参数配置文件化
11. 服务封装、定时推送
12. 变化推送
13. 增加需求，时间配置，采集、发送周期
14. 多设备采集