告别人工干预！C# 轻量级上位机自动联动 MES 与视觉检测

news/2025/11/13 14:05:46/文章来源:https://www.cnblogs.com/1312mn/p/19208493

前言

工业自动化与智能制造日益普及，如何高效、稳定地将现场设备（如扫码枪、视觉检测系统）与企业信息系统（如MES）打通，成为许多制造业关注的核心问题。

本文将介绍一个基于 .NET 开发的实际项目——"上位机扫码联动视觉检测系统"，从整体架构到关键逻辑，详细解析其设计思路与实现方式。

场景描述

项目源于某工厂产线的实际需求：操作员通过扫码枪扫描产品条码后，系统需自动向MES查询该产品的工艺状态，并根据结果决定是否允许进入下一道视觉检测工序。

整个过程要求实时、可靠、可追溯，且具备良好的用户交互体验。为满足这些需求，采用 WinForm 搭建上位机应用，结合串口通信、TCP 网络交互及 HTTP 接口调用开发了一套轻量但功能完整的闭环控制系统。

项目介绍

一个 Windows 桌面应用程序，主要运行于产线工位的工控机上。其核心任务是监听扫码枪输入，验证条码格式，调用 MES 接口获取产品信息，并将处理结果发送给视觉检测系统，最终接收并展示检测结果（OK/NG）。

整个流程实现了"扫一次码 → 查一次MES → 发一次指令 → 等一次结果"的完整闭环。

项目功能

1、支持通过配置窗口设置扫码枪所连接的串口参数；

2、自动监听串口数据，识别完整条码并进行格式校验；

3、调用企业 MES 系统接口，查询当前产品的前工序完成状态；

4、根据 MES 返回结果，动态决定发送给视觉系统的数据内容（新零件号或"sameSpecs"标识）；

5、通过 TCP 客户端将指令发送至 VisionMaster（端口9527）；

6、同时启动 TCP 服务端（端口9528），监听 VisionMaster 返回的最终检测结果；

7、在界面上实时显示条码、U9单号、零件号、工序状态及最终 OK/NG 结果；

8、全程记录详细日志至本地文件（按日期分文件），便于问题追踪与审计。

项目特点

首先，系统具备严格的流程控制机制。通过 _isWaitingForResult 和 _currentProcessingBarcode 两个状态变量，确保"一件一检"，防止操作员连续扫码导致数据错乱。

其次，针对零件号重复场景做了优化：若当前产品与上次为同一型号，则发送"sameSpecs"而非完整零件号，减少视觉系统重复加载模型的开销。

另外，所有异步操作（如串口接收、HTTP 请求、TCP 通信）均通过线程安全方式更新 UI，避免界面卡死或崩溃。日志系统也兼顾了可读性与性能，支持 JSON 格式美化输出，并限制内存占用。

项目技术

基于.NET Framework 4.7.2 开发，使用 WinForm 开发图形界面。

关键技术栈包括：

System.IO.Ports 实现串口通信，处理扫码枪数据碎片；
HttpClient 调用 RESTful MES 接口，解析 JSON 响应；
自定义 TcpClientManager 与 TcpServerListener 类，分别负责与 VisionMaster 的双向通信；
Newtonsoft.Json 用于 JSON 序列化与格式化；
多线程同步机制（如 Invoke、lock）保障 UI 与文件写入的安全性；
正则表达式校验条码格式，提升输入可靠性。

项目代码

异步监听循环

private async Task ListenLoopAsync(CancellationToken token)
{try{// 监听所有网络接口的 IP 地址_resultListener = new TcpListener(IPAddress.Any, _listenPort);_resultListener.Start();WriteToLogFile($"VisionMaster 结果监听服务已启动，端口: {_listenPort}");while (!token.IsCancellationRequested){// 使用 token 优雅地处理关闭时的阻塞Task<TcpClient> acceptTask = _resultListener.AcceptTcpClientAsync();// 等待接受连接或取消信号await Task.WhenAny(acceptTask, Task.Delay(Timeout.Infinite, token));if (token.IsCancellationRequested){break; // 收到取消信号，退出循环}// 接受客户端连接TcpClient client = await acceptTask;// 异步处理该客户端数据，不阻塞主循环// 使用 _ = 忽略返回的 Task，实现 fire-and-forget_ = HandleVisionMasterResultClient(client, token);}}catch (ObjectDisposedException) when (token.IsCancellationRequested){// 正常关闭，忽略}catch (Exception ex){if (!token.IsCancellationRequested){WriteToLogFile($"VisionMaster 结果监听失败: {ex.Message}");}}
}