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C#
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using System;
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using System.Collections.Generic;
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using System.Diagnostics;
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using System.Linq;
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using System.Threading;
|
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using System.Threading.Tasks;
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using Microsoft.Extensions.Hosting;
|
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using Microsoft.Extensions.Logging;
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using S7.Net;
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using PMSWPF.Models;
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using PMSWPF.Enums;
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using PMSWPF.Helper;
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namespace PMSWPF.Services
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{
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/// <summary>
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||
/// S7后台服务，继承自BackgroundService，用于在后台周期性地轮询S7 PLC设备数据。
|
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/// </summary>
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public class S7BackgroundService : BackgroundService
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{
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// 数据服务实例，用于访问和操作应用程序数据，如设备配置。
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private readonly DataServices _dataServices;
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// 存储S7 PLC客户端实例的字典，键为设备ID，值为Plc对象。
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private readonly Dictionary<int, Plc> _s7PlcClients = new Dictionary<int, Plc>();
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||
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// 轮询数据的线程。
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private Thread _pollingThread;
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// 用于取消轮询操作的CancellationTokenSource。
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private CancellationTokenSource _cancellationTokenSource;
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// 读取变量计数器。
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private int readCount = 0;
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// 跳过变量计数器（未到轮询时间）。
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private int TGCount = 0;
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||
// 定义不同轮询级别的间隔时间。
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private readonly Dictionary<PollLevelType, TimeSpan> _pollingIntervals = new Dictionary<PollLevelType, TimeSpan>
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||
{
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||
{ PollLevelType.TenMilliseconds, TimeSpan.FromMilliseconds((int)PollLevelType.TenMilliseconds) },
|
||
{
|
||
PollLevelType.HundredMilliseconds, TimeSpan.FromMilliseconds((int)PollLevelType.HundredMilliseconds)
|
||
},
|
||
{
|
||
PollLevelType.FiveHundredMilliseconds,
|
||
TimeSpan.FromMilliseconds((int)PollLevelType.FiveHundredMilliseconds)
|
||
},
|
||
{ PollLevelType.OneSecond, TimeSpan.FromMilliseconds((int)PollLevelType.OneSecond) },
|
||
{ PollLevelType.FiveSeconds, TimeSpan.FromMilliseconds((int)PollLevelType.FiveSeconds) },
|
||
{ PollLevelType.TenSeconds, TimeSpan.FromMilliseconds((int)PollLevelType.TenSeconds) },
|
||
{ PollLevelType.TwentySeconds, TimeSpan.FromMilliseconds((int)PollLevelType.TwentySeconds) },
|
||
{ PollLevelType.ThirtySeconds, TimeSpan.FromMilliseconds((int)PollLevelType.ThirtySeconds) },
|
||
{ PollLevelType.OneMinute, TimeSpan.FromMilliseconds((int)PollLevelType.OneMinute) },
|
||
{ PollLevelType.ThreeMinutes, TimeSpan.FromMilliseconds((int)PollLevelType.ThreeMinutes) },
|
||
{ PollLevelType.FiveMinutes, TimeSpan.FromMilliseconds((int)PollLevelType.FiveMinutes) },
|
||
{ PollLevelType.TenMinutes, TimeSpan.FromMilliseconds((int)PollLevelType.TenMinutes) },
|
||
{ PollLevelType.ThirtyMinutes, TimeSpan.FromMilliseconds((int)PollLevelType.ThirtyMinutes) }
|
||
};
|
||
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||
// 存储S7设备列表。
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private List<Device>? _s7Devices;
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||
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/// <summary>
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||
/// 构造函数，注入ILogger和DataServices。
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/// </summary>
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/// <param name="logger">日志记录器实例。</param>
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/// <param name="dataServices">数据服务实例。</param>
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public S7BackgroundService(DataServices dataServices)
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{
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_dataServices = dataServices;
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||
// 订阅设备列表变更事件，以便在设备配置更新时重新加载。
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||
_dataServices.OnDeviceListChanged += HandleDeviceListChanged;
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||
}
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||
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/// <summary>
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||
/// 处理设备列表变更事件的回调方法。
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/// </summary>
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||
/// <param name="sender">事件发送者。</param>
|
||
/// <param name="devices">更新后的设备列表。</param>
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||
private void HandleDeviceListChanged(object sender, List<Device> devices)
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||
{
|
||
// 过滤出S7协议且激活的设备。
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_s7Devices = devices.Where(d => d.ProtocolType == ProtocolType.S7 && d.IsActive)
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.ToList();
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||
// 当设备列表变化时，更新PLC客户端
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// 这里需要更复杂的逻辑来处理连接的关闭和新连接的建立
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||
// 简单起见，这里只做日志记录
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||
NlogHelper.Info("设备列表已更改。S7客户端可能需要重新初始化。");
|
||
}
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||
/// <summary>
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||
/// 后台服务的执行方法，当服务启动时调用。
|
||
/// </summary>
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||
/// <param name="stoppingToken">用于取消操作的CancellationToken。</param>
|
||
/// <returns>表示异步操作的任务。</returns>
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||
protected override Task ExecuteAsync(CancellationToken stoppingToken)
|
||
{
|
||
NlogHelper.Info("S7后台服务正在启动。");
|
||
// 创建一个CancellationTokenSource，用于控制轮询线程的取消。
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||
_cancellationTokenSource = CancellationTokenSource.CreateLinkedTokenSource(stoppingToken);
|
||
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||
// 创建并启动轮询线程。
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||
_pollingThread = new Thread(() => PollingLoop(_cancellationTokenSource.Token))
|
||
{
|
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IsBackground = true // 设置为后台线程，随主程序退出而退出
|
||
};
|
||
_pollingThread.Start();
|
||
|
||
return Task.CompletedTask;
|
||
}
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||
|
||
/// <summary>
|
||
/// 轮询循环方法，在新线程中执行，周期性地读取S7设备数据。
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||
/// </summary>
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||
/// <param name="stoppingToken">用于取消轮询的CancellationToken。</param>
|
||
private void PollingLoop(CancellationToken stoppingToken)
|
||
{
|
||
NlogHelper.Info("S7轮询线程已启动。");
|
||
// 注册取消回调，当服务停止时记录日志。
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||
stoppingToken.Register(() => NlogHelper.Info("S7后台服务正在停止。"));
|
||
|
||
// 初始加载S7设备列表。
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||
_s7Devices = _dataServices.Devices?.Where(d => d.ProtocolType == ProtocolType.S7 && d.IsActive)
|
||
.ToList();
|
||
|
||
// 轮询循环，直到收到取消请求。
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while (!stoppingToken.IsCancellationRequested)
|
||
{
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// _logger.LogDebug("S7后台服务正在执行后台工作。");
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||
// _logger.LogDebug($"开始轮询变量,当前时间：{DateTime.Now}");
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readCount = 0;
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||
TGCount = 0;
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||
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||
Stopwatch stopwatch = Stopwatch.StartNew(); // 启动计时器，测量轮询耗时
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||
PollS7Devices(stoppingToken); // 执行S7设备轮询
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||
stopwatch.Stop(); // 停止计时器
|
||
// _logger.LogDebug($"结束轮询变量,当前时间：{DateTime.Now}");
|
||
NlogHelper.Info($"读取变量数：{readCount}个，跳过变量数：{TGCount}总耗时：{stopwatch.ElapsedMilliseconds}ms");
|
||
|
||
// 短暂休眠以防止CPU占用过高，并控制轮询频率。
|
||
Thread.Sleep(1000);
|
||
}
|
||
|
||
NlogHelper.Info("S7轮询线程已停止。");
|
||
}
|
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|
||
|
||
/// <summary>
|
||
/// 初始化或重新连接PLC客户端。
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||
/// </summary>
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||
/// <param name="device">S7设备。</param>
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||
/// <returns>连接成功的Plc客户端实例，如果连接失败则返回null。</returns>
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||
private Plc? InitializePlcClient(Device device)
|
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{
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||
// 检查字典中是否已存在该设备的PLC客户端。
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||
if (!_s7PlcClients.TryGetValue(device.Id, out var plcClient))
|
||
{
|
||
// 如果不存在，则创建新的Plc客户端。
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||
try
|
||
{
|
||
plcClient = new Plc(device.CpuType, device.Ip, (short)device.Prot, device.Rack, device.Slot);
|
||
plcClient.Open(); // 尝试打开连接。
|
||
_s7PlcClients[device.Id] = plcClient; // 将新创建的客户端添加到字典。
|
||
NlogHelper.Info($"已连接到S7 PLC: {device.Name} ({device.Ip})");
|
||
}
|
||
catch (Exception ex)
|
||
{
|
||
NotificationHelper.ShowError($"连接S7 PLC失败: {device.Name} ({device.Ip})", ex);
|
||
return null; // 连接失败，返回null。
|
||
}
|
||
}
|
||
else if (!plcClient.IsConnected)
|
||
{
|
||
// 如果存在但未连接，则尝试重新连接。
|
||
try
|
||
{
|
||
plcClient.Open(); // 尝试重新打开连接。
|
||
NlogHelper.Info($"已重新连接到S7 PLC: {device.Name} ({device.Ip})");
|
||
}
|
||
catch (Exception ex)
|
||
{
|
||
NotificationHelper.ShowError($"重新连接S7 PLC失败: {device.Name} ({device.Ip})", ex);
|
||
return null; // 重新连接失败，返回null。
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
return plcClient; // 返回连接成功的Plc客户端。
|
||
}
|
||
|
||
/// <summary>
|
||
/// 轮询S7设备数据。
|
||
/// </summary>
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||
/// <param name="stoppingToken">取消令牌。</param>
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||
private void PollS7Devices(CancellationToken stoppingToken)
|
||
{
|
||
// 如果没有活跃的S7设备，则等待一段时间后重试。
|
||
if (_s7Devices == null || !_s7Devices.Any())
|
||
{
|
||
NlogHelper.Info(
|
||
"未找到活跃的S7设备进行轮询。等待5秒后重试。");
|
||
try
|
||
{
|
||
// 使用CancellationToken来使等待可取消。
|
||
Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(5), stoppingToken)
|
||
.Wait(stoppingToken);
|
||
}
|
||
catch (OperationCanceledException)
|
||
{
|
||
// 如果在等待期间取消，则退出。
|
||
return;
|
||
}
|
||
|
||
return;
|
||
}
|
||
|
||
// 遍历所有S7设备。
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||
foreach (var device in _s7Devices)
|
||
{
|
||
if (stoppingToken.IsCancellationRequested) return; // 如果收到取消请求，则停止。
|
||
|
||
// 尝试获取或初始化PLC客户端连接。
|
||
var plcClient = InitializePlcClient(device);
|
||
if (plcClient == null)
|
||
{
|
||
continue; // 如果连接失败，则跳过当前设备。
|
||
}
|
||
|
||
|
||
// 读取设备变量。
|
||
ReadDeviceVariables(plcClient, device, stoppingToken);
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
/// <summary>
|
||
/// 读取设备的S7变量并更新其值。
|
||
/// </summary>
|
||
/// <param name="plcClient">已连接的Plc客户端实例。</param>
|
||
/// <param name="device">S7设备。</param>
|
||
/// <param name="stoppingToken">取消令牌。</param>
|
||
private void ReadDeviceVariables(Plc plcClient, Device device, CancellationToken stoppingToken)
|
||
{
|
||
// 过滤出当前设备和S7协议相关的变量。
|
||
var s7Variables = device.VariableTables
|
||
.Where(vt => vt.ProtocolType == ProtocolType.S7 && vt.IsActive)
|
||
.SelectMany(vt => vt.DataVariables)
|
||
.ToList();
|
||
|
||
if (!s7Variables.Any())
|
||
{
|
||
NlogHelper.Info($"设备 {device.Name} 没有找到活跃的S7变量。");
|
||
return;
|
||
}
|
||
|
||
try
|
||
{
|
||
// 遍历并读取每个S7变量。
|
||
foreach (var variable in s7Variables)
|
||
{
|
||
// Stopwatch stopwatch = Stopwatch.StartNew();
|
||
if (stoppingToken.IsCancellationRequested) return; // 如果取消令牌被请求，则停止读取。
|
||
|
||
// 获取变量的轮询间隔。
|
||
if (!_pollingIntervals.TryGetValue(variable.PollLevelType, out var interval))
|
||
{
|
||
NlogHelper.Info($"未知轮询级别 {variable.PollLevelType}，跳过变量 {variable.Name}。");
|
||
continue;
|
||
}
|
||
|
||
// 检查是否达到轮询时间。
|
||
if ((DateTime.Now - variable.LastPollTime) < interval)
|
||
{
|
||
TGCount++;
|
||
continue; // 未到轮询时间，跳过。
|
||
}
|
||
|
||
try
|
||
{
|
||
// 从PLC读取变量值。
|
||
var value = plcClient.Read(variable.S7Address);
|
||
if (value != null)
|
||
{
|
||
// 更新变量的原始数据值和显示值。
|
||
variable.DataValue = value.ToString();
|
||
variable.DisplayValue
|
||
= SiemensHelper.ConvertS7Value(value, variable.DataType, variable.Converstion);
|
||
variable.UpdateTime = DateTime.Now;
|
||
|
||
variable.LastPollTime = DateTime.Now; // 更新最后轮询时间。
|
||
readCount++;
|
||
// _logger.LogDebug($"线程ID：{Environment.CurrentManagedThreadId},已读取变量 {variable.Name}: {variable.DataValue}");
|
||
}
|
||
}
|
||
catch (Exception ex)
|
||
{
|
||
NotificationHelper.ShowError( $"从设备 {device.Name} 读取变量 {variable.Name} 失败。",ex);
|
||
}
|
||
// stopwatch.Stop();
|
||
// NlogHelper.Info($"读取变量耗时:{stopwatch.ElapsedMilliseconds}ms ");
|
||
}
|
||
}
|
||
catch (Exception ex)
|
||
{
|
||
NotificationHelper.ShowError($"设备 {device.Name} 批量读取过程中发生错误。",ex);
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
/// <summary>
|
||
/// 后台服务的停止方法，当服务停止时调用。
|
||
/// </summary>
|
||
/// <param name="stoppingToken">用于取消操作的CancellationToken。</param>
|
||
/// <returns>表示异步操作的任务。</returns>
|
||
public override async Task StopAsync(CancellationToken stoppingToken)
|
||
{
|
||
NlogHelper.Info("S7 Background Service is stopping.");
|
||
|
||
// 发出信号，请求轮询线程停止。
|
||
_cancellationTokenSource?.Cancel();
|
||
// 等待轮询线程完成。
|
||
_pollingThread?.Join();
|
||
|
||
// 关闭所有活跃的PLC连接。
|
||
foreach (var plcClient in _s7PlcClients.Values)
|
||
{
|
||
if (plcClient.IsConnected)
|
||
{
|
||
plcClient.Close();
|
||
NlogHelper.Info($"Closed S7 PLC connection: {plcClient.IP}");
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
_s7PlcClients.Clear(); // 清空PLC客户端字典。
|
||
|
||
await base.StopAsync(stoppingToken);
|
||
}
|
||
}
|
||
} |