MES PLC Send 项目文档

📋 项目概述

MES PLC Send 是一个基于 Spring Boot 的多设备联合测试系统，支持 PLC 设备管理、设备组配置、多设备任务编排和执行。系统实现了"模板 + 实例"的设计模式，支持一个设备类型模板对应多个设备实例，实现了设备间的协调和数据传递。

技术栈：
- Spring Boot 2.x
- MyBatis-Plus
- S7NetPlus（PLC通信）
- MySQL
- Server-Sent Events (SSE) 实时推送

服务端口：10018

🎯 核心功能

1. 设备管理

设备配置管理（PLC IP、设备类型、模块名称等）
设备状态监控（在线/离线/忙碌/错误/维护中）
支持5种设备类型：
大车设备 (LOAD_VEHICLE)：支持多实例协调，自动状态管理，MES任务处理
大理片笼 (LARGE_GLASS)：格子范围配置，逻辑判断
卧转立扫码 (WORKSTATION_SCANNER)：定时扫描，MES数据读取
卧转立 (WORKSTATION_TRANSFER)：30s缓冲判定，批量处理
卧式缓存 (GLASS_STORAGE)：玻璃存储管理（已实现，但当前不使用）

2. 设备组管理

设备组配置（支持最大并发设备数控制）
设备组拓扑可视化
设备依赖关系管理（优先级、角色、连接顺序）
设备组任务编排

3. 多设备任务执行

串行执行：按设备连接顺序执行
并行执行：支持多设备并行执行，通过 max_concurrent_devices 控制并发数
实时监控：基于 SSE（Server-Sent Events）的实时状态推送
错误处理：自动重试机制，支持指数退避
数据传递：设备间数据共享和状态同步

4. 设备协调服务

设备间数据传递机制
设备状态同步
设备依赖管理
多实例协调（如多车协调）

🏗️ 架构设计

目录结构

mes-plcSend/
├── device/                          # 设备管理层
│   ├── entity/                      # 实体类
│   │   ├── DeviceConfig.java        # 设备配置
│   │   ├── DeviceGroupConfig.java   # 设备组配置
│   │   ├── DeviceGroupRelation.java # 设备组关系
│   │   ├── DeviceStatus.java        # 设备状态
│   │   └── GlassInfo.java           # 玻璃信息
│   ├── service/                     # 服务层
│   │   ├── DeviceConfigService.java
│   │   ├── DeviceGroupConfigService.java
│   │   ├── DeviceCoordinationService.java  # 设备协调服务
│   │   └── GlassInfoService.java
│   └── controller/                  # 控制器
│       ├── DeviceConfigController.java
│       ├── DeviceGroupController.java
│       └── DevicePlcController.java
│
├── interaction/                     # 交互逻辑层
│   ├── base/                        # 基础接口
│   │   ├── BaseDeviceLogicHandler.java
│   │   ├── DeviceInteraction.java
│   │   └── InteractionContext.java
│   │
│   ├── vehicle/                     # 大车设备专用包
│   │   ├── handler/
│   │   │   └── LoadVehicleLogicHandler.java  # 共享逻辑处理器
│   │   ├── flow/
│   │   │   └── LoadVehicleInteraction.java
│   │   ├── coordination/
│   │   │   ├── VehicleStatusManager.java      # 状态管理器
│   │   │   └── VehicleCoordinationService.java # 协调服务
│   │   └── model/
│   │       ├── VehicleStatus.java
│   │       ├── VehiclePosition.java
│   │       ├── VehicleState.java
│   │       ├── VehiclePath.java
│   │       └── VehicleTask.java
│   │
│   ├── workstation/                 # 卧转立设备包
│   │   ├── base/
│   │   │   └── WorkstationBaseHandler.java
│   │   ├── config/
│   │   │   └── WorkstationLogicConfig.java
│   │   ├── scanner/
│   │   │   └── handler/
│   │   │       └── HorizontalScannerLogicHandler.java
│   │   └── transfer/
│   │       └── handler/
│   │           └── HorizontalTransferLogicHandler.java
│   │
│   ├── largeglass/                  # 大理片笼设备包
│   │   ├── handler/
│   │   │   └── LargeGlassLogicHandler.java
│   │   ├── config/
│   │   │   └── LargeGlassConfig.java
│   │   └── model/
│   │       └── GridRange.java
│   │
│   ├── flow/                        # 交互流程（通用）
│   │   ├── GlassStorageInteraction.java
│   │   └── LargeGlassInteraction.java
│   │
│   └── impl/                        # 简单设备实现
│       └── GlassStorageLogicHandler.java
│
├── task/                            # 任务管理层
│   ├── entity/
│   │   ├── MultiDeviceTask.java     # 多设备任务
│   │   └── TaskStepDetail.java      # 任务步骤详情
│   ├── service/
│   │   ├── MultiDeviceTaskService.java
│   │   ├── TaskExecutionEngine.java  # 任务执行引擎
│   │   └── TaskStatusNotificationService.java  # SSE推送服务
│   ├── controller/
│   │   ├── MultiDeviceTaskController.java
│   │   └── TaskStatusNotificationController.java
│   └── model/
│       ├── RetryPolicy.java         # 重试策略
│       ├── TaskExecutionContext.java
│       └── TaskExecutionResult.java
│
├── service/                         # PLC服务层
│   ├── PlcDynamicDataService.java   # PLC动态数据服务
│   └── PlcTestWriteService.java
│
└── s7/                              # S7通信
    └── provider/
        └── S7SerializerProvider.java

核心设计模式

1. 模板 + 实例模式

设计理念：一个设备类型模板（共享逻辑）+ 多个设备实例（独立状态）

LoadVehicleLogicHandler (共享逻辑处理器)
    ↓
┌─────────┐  ┌─────────┐  ┌─────────┐
│ 大车实例1│  │ 大车实例2│  │ 大车实例3│
│ 状态独立 │  │ 状态独立 │  │ 状态独立 │
└─────────┘  └─────────┘  └─────────┘

优势：
- 共享逻辑：所有实例使用同一个逻辑处理器
- 独立状态：每个实例有独立的运行时状态
- 灵活配置：设备组可以包含任意数量的实例
- 易于扩展：新增实例只需在数据库添加记录

2. 混合分层架构

复杂设备（如大车）：独立包，包含协调服务、状态管理等
简单设备（如玻璃存储）：放在通用包中

🔧 核心组件说明

1. 大车设备（LoadVehicle）

功能特性

空闲状态监控：没有任务时，plcRequest 保持为 1
MES任务读取：当 mesSend=1 时，读取 MES 参数（玻璃ID、起始位置、目标位置等）
位置映射：将 MES 位置编号（如 900、901）映射为实际网格位置（如 100、500）
时间计算：根据车辆速度（grids/second）、当前位置、目标位置计算 gotime 和 cartime
状态管理：state1~6 状态流转（0→1→2），自动触发 MES 汇报
自动协调：当 state=1（上车完成）时，自动将"卧转立"设备的 plcRequest 设置为 0
出片逻辑：支持进片和出片任务，根据 startSlot 和 outboundSlotRanges 自动判断任务类型

配置参数（extraParams.deviceLogic）

{
  "vehicleCapacity": 6,
  "vehicleSpeed": 1.0,
  "minRange": 1,
  "maxRange": 100,
  "homePosition": 50,
  "idleMonitorIntervalMs": 1000,
  "taskMonitorIntervalMs": 1000,
  "mesConfirmTimeoutMs": 30000,
  "positionMapping": {
    "900": 100,
    "901": 500
  },
  "outboundSlotRanges": [
    {"start": 1000, "end": 2000}
  ],
  "gridPositionMapping": {
    "1000": 80
  }
}

状态流转

IDLE (空闲) → EXECUTING (执行中) → IDLE (空闲)

2. 卧转立扫码（HorizontalScanner）

功能特性

定时扫描：可配置扫描间隔（默认 10s）
MES数据读取：当 mesSend=1 时，读取玻璃信息（mesGlassId、mesWidth、mesHeight、workLine）
数据落库：将玻璃信息保存到 glass_info 表

配置参数（extraParams.deviceLogic）

{
  "scanIntervalMs": 10000,
  "workLine": 1
}

3. 卧转立（HorizontalTransfer）

功能特性

30s缓冲判定：等待 30s，如果没有下一片玻璃扫码，则认为是最后一片
容量判断：判断能否放下第二片玻璃
批量处理：将多片玻璃组装成批次
PLC写入：写入 plcGlassId1~6、plcGlassCount、inPosition、plcRequest

配置参数（extraParams.deviceLogic）

{
  "scanIntervalMs": 10000,
  "bufferTimeoutMs": 30000,
  "vehicleCapacity": 2,
  "monitorIntervalMs": 1000,
  "workLine": "LINE_001",
  "positionValue": 100
}

4. 大理片笼（LargeGlass）

功能特性

格子范围配置：支持多行格子配置（如第一行 1~52 格，第二行 53~101 格）
格子尺寸配置：每格的长、宽、厚可配置
逻辑判断：用于位置验证和格子管理，不涉及 PLC 写入

配置参数（extraParams.deviceLogic）

{
  "gridRanges": [
    {"row": 1, "start": 1, "end": 52},
    {"row": 2, "start": 53, "end": 101}
  ],
  "gridLength": 2000,
  "gridWidth": 1500,
  "gridThickness": 5
}

🚀 使用指南

1. 设备配置

创建设备

DeviceConfig device = new DeviceConfig();
device.setDeviceId("DEVICE_001");
device.setDeviceCode("DEV_001");
device.setDeviceName("大车设备1");
device.setDeviceType(DeviceConfig.DeviceType.LOAD_VEHICLE);
device.setPlcIp("192.168.1.101");
device.setPlcPort(102);
device.setPlcType(DeviceConfig.PlcType.S7_1200);
device.setModuleName("DB1");
device.setProjectId(1L);
device.setEnabled(true);
// 设置逻辑参数
device.setExtraParams(extraParams);
deviceConfigService.createDevice(device);

配置设备逻辑参数

在 extraParams.deviceLogic 中配置设备特定的逻辑参数，如车辆速度、位置映射等。

2. 设备组配置

创建设备组

DeviceGroupConfig group = new DeviceGroupConfig();
group.setGroupCode("GROUP_001");
group.setGroupName("生产线A");
group.setGroupType(1);  // 1-生产线，2-测试线，3-辅助设备组
group.setProjectId(1L);
group.setStatus(1);  // 0-停用，1-启用，3-维护中
group.setMaxConcurrentDevices(3);  // 最大并发设备数
group.setHeartbeatInterval(30);
group.setCommunicationTimeout(5000);
deviceGroupService.createGroup(group);

添加设备到设备组

// 添加设备，设置优先级、角色、连接顺序
deviceGroupService.addDevicesToGroup(groupId, deviceIds, priorities, roles, connectionOrders);

3. 任务执行

启动多设备任务

MultiDeviceTaskRequest request = new MultiDeviceTaskRequest();
request.setGroupId(groupId);
request.setTaskName("测试任务");
request.setProjectId("PROJECT_001");
request.setParameters(taskParameters);
MultiDeviceTask task = multiDeviceTaskService.startTask(request);

API 端点

POST /device/task/start - 启动任务
POST /device/task/list - 查询任务列表
GET /device/task/{taskId} - 查询任务详情
GET /device/task/{taskId}/steps - 查询任务步骤详情
POST /device/task/{taskId}/cancel - 取消任务

实时监控（SSE）

前端通过 SSE 连接实时接收任务状态更新：
```javascript
// 监听指定任务
const eventSource = new EventSource('/task/notification/sse?taskId=xxx');
eventSource.addEventListener('taskStatus', (event) => {
const data = JSON.parse(event.data);
// 处理任务状态更新
});
eventSource.addEventListener('stepUpdate', (event) => {
const data = JSON.parse(event.data);
// 处理步骤更新
});

// 监听所有任务
const eventSourceAll = new EventSource('/task/notification/sse/all');
```

SSE 端点：
- GET /task/notification/sse?taskId=xxx - 监听指定任务
- GET /task/notification/sse/all - 监听所有任务
- POST /task/notification/close/{taskId} - 关闭指定任务的SSE连接
- POST /task/notification/close/all - 关闭所有SSE连接

📊 数据库设计

核心表结构

device_config（设备配置表）

id：主键（BIGINT）
device_id：设备唯一标识（VARCHAR(50)，唯一）
device_code：设备编码（VARCHAR(50)，唯一）
device_name：设备名称（VARCHAR(100)）
device_type：设备类型（VARCHAR(50)）
project_id：所属项目ID（BIGINT）
plc_ip：PLC IP地址（VARCHAR(15)）
plc_port：PLC端口（INT）
plc_type：PLC类型（VARCHAR(20)）
module_name：模块名称（VARCHAR(50)）
status：设备状态（VARCHAR(20)）
is_primary：是否主控设备（BOOLEAN）
enabled：是否启用（BOOLEAN）
config_json：设备特定配置（TEXT，JSON格式）
extra_params：扩展参数（JSON）
description：设备描述（VARCHAR(200)）
is_deleted：是否删除（INT，0-否，1-是）
created_time、updated_time：创建/更新时间
created_by、updated_by：创建/更新人

device_group_config（设备组配置表）

id：主键（BIGINT）
group_code：设备组编码（VARCHAR(50)，唯一）
group_name：设备组名称（VARCHAR(100)）
group_type：设备组类型（INT，1-生产线，2-测试线，3-辅助设备组）
project_id：所属项目ID（BIGINT）
status：设备组状态（INT，0-停用，1-启用，3-维护中）
max_concurrent_devices：最大并发设备数（INT）
heartbeat_interval：心跳检测间隔（INT，秒）
communication_timeout：通信超时时间（INT，毫秒）
description：设备组描述（VARCHAR(200)）
extra_config：扩展配置（JSON）
is_deleted：是否删除（INT）
created_time、updated_time：创建/更新时间
created_by、updated_by：创建/更新人

device_group_relation（设备组关系表）

id：主键（BIGINT）
group_id：设备组ID（BIGINT）
device_id：设备ID（BIGINT）
priority：设备在组内的优先级（INT，1-最高，10-最低）
role：设备在组内的角色（INT，1-主控，2-协作，3-监控）
status：设备在该组中的状态（INT，0-未配置，1-正常，2-故障，3-维护）
connection_order：连接顺序（INT，数值越小越先连接）
relation_desc：关联描述（VARCHAR(200)）
extra_params：扩展参数（JSON）
is_deleted：是否删除（INT）
created_time、updated_time：创建/更新时间
created_by、updated_by：创建/更新人

multi_device_task（多设备任务表）

id：主键（BIGINT）
task_id：任务唯一标识（VARCHAR(50)，唯一）
group_id：设备组ID（VARCHAR(50)）
project_id：项目ID（VARCHAR(50)）
status：任务状态（ENUM：PENDING, RUNNING, COMPLETED, FAILED, CANCELLED）
current_step：当前执行步骤（INT）
total_steps：总步骤数（INT）
start_time：开始时间（DATETIME）
end_time：结束时间（DATETIME）
error_message：错误信息（TEXT）
result_data：结果数据（JSON）
created_time、updated_time：创建/更新时间

task_step_detail（任务步骤详情表）

id：主键（BIGINT）
task_id：任务ID（VARCHAR(50)）
step_order：步骤顺序（INT）
device_id：设备ID（VARCHAR(50)）
step_name：步骤名称（VARCHAR(100)）
status：步骤状态（ENUM：PENDING, RUNNING, COMPLETED, FAILED, SKIPPED）
start_time：步骤开始时间（DATETIME）
end_time：步骤结束时间（DATETIME）
duration_ms：执行耗时（BIGINT，毫秒）
input_data：输入数据（JSON）
output_data：输出数据（JSON）
error_message：错误信息（TEXT）
retry_count：重试次数（INT）
created_time：创建时间（DATETIME）

glass_info（玻璃信息表）

id：主键（BIGINT）
glass_id：玻璃ID（VARCHAR(50)）
width：宽度（DECIMAL）
height：高度（DECIMAL）
work_line：产线编号（VARCHAR(50)）
scan_time：扫码时间（DATETIME）
status：状态（VARCHAR(20)）
created_time、updated_time：创建/更新时间

device_status（设备状态监控表）

id：主键（BIGINT）
device_id：设备ID（VARCHAR(50)）
task_id：关联任务ID（VARCHAR(50)，可选）
status：设备状态（ENUM：ONLINE, OFFLINE, BUSY, ERROR, MAINTENANCE）
last_heartbeat：最后心跳时间（DATETIME）
cpu_usage：CPU使用率（DECIMAL(5,2)）
memory_usage：内存使用率（DECIMAL(5,2)）
plc_connection_status：PLC连接状态（ENUM：CONNECTED, DISCONNECTED, ERROR）
current_operation：当前操作（VARCHAR(100)）
operation_progress：操作进度（DECIMAL(5,2)，0-100）
alert_message：告警信息（TEXT）
created_time：记录时间（DATETIME）

🔄 任务执行流程

串行执行流程

1. 创建任务记录（status = PENDING）
2. 获取设备组中的设备列表（按 connection_order 排序）
3. 依次执行每个设备：
   a. 检查前置条件
   b. 更新步骤状态为 RUNNING
   c. 执行设备交互逻辑
   d. 传递数据到下一个设备
   e. 更新步骤状态为 COMPLETED
4. 所有设备执行完成后，更新任务状态为 COMPLETED

并行执行流程

1. 创建任务记录（status = PENDING）
2. 获取设备组中的设备列表
3. 使用线程池并行执行设备：
   a. 使用 max_concurrent_devices 控制并发数
   b. 每个设备独立执行
   c. 等待所有设备完成
4. 所有设备执行完成后，更新任务状态为 COMPLETED

⚙️ 配置说明

应用配置（application.yml）

server:
  port: 10018

spring:
  profiles:
    active: dev
  application:
    name: plcSend
  liquibase:
    enabled: true
    change-log: classpath:changelog/changelogBase.xml

# PLC配置
s7:
  load:
    dbArea: DB1
    beginIndex: 0
  raw:
    dbArea: DB2
    beginIndex: 0

# PLC模拟配置
plc:
  simulate:
    enabled: false
    interval: 5000
    failure-rate: 0
    task-count: 10
    task-type: normal

# MES配置
mes:
  width: 2800
  height: 5000

设备逻辑参数配置

每个设备类型的逻辑参数在 extraParams.deviceLogic 中配置，具体参数见各设备类型的说明。

🛠️ 扩展开发

添加新设备类型

在 DeviceConfig.DeviceType 中添加常量
java public static final class DeviceType { public static final String NEW_DEVICE = "新设备类型"; }
创建设备处理器
```java
@Component
public class NewDeviceLogicHandler extends BaseDeviceLogicHandler {
@Override
public String getDeviceType() {
return DeviceConfig.DeviceType.NEW_DEVICE;
}
@Override
protected DevicePlcVO.OperationResult doExecute(
DeviceConfig deviceConfig,
String operation,
Map<String, Object> params,
Map<String, Object> logicParams) {
// 实现设备逻辑
}
}
```
创建交互流程（可选）
java @Component public class NewDeviceInteraction implements DeviceInteraction { @Override public InteractionResult execute(InteractionContext context) { // 实现交互流程 } }

添加设备协调逻辑

对于需要多实例协调的复杂设备，可以创建专用包：
interaction/ └── newdevice/ ├── handler/ ├── coordination/ └── model/

📝 注意事项

1. 状态管理

大车设备的状态存储在内存中（VehicleStatusManager），服务重启后会丢失
如需持久化，可以扩展支持数据库存储

2. 并发安全

状态管理器使用 ConcurrentHashMap，支持并发访问
任务执行使用线程池和 max_concurrent_devices 控制并发

3. 错误处理

支持自动重试机制（默认最多3次）
支持指数退避策略
错误分类：网络错误、超时错误可重试，业务错误不可重试

4. 实时监控

SSE 连接超时时间：30分钟
支持监听指定任务或所有任务
连接断开后需要重新连接

5. 设备类型说明

卧式缓存（GLASS_STORAGE）：代码中已实现，但当前业务场景不使用，保留用于未来扩展

🎯 已完成功能

✅ 核心功能

[x] 设备管理（配置、状态监控）
[x] 设备组管理（并发控制、优先级、角色）
[x] 多设备任务执行引擎（串行/并行）
[x] 设备协调服务（数据传递、状态同步）
[x] 实时监控推送（SSE）
[x] 错误处理和重试机制

✅ 设备类型支持

[x] 大车设备（多实例协调、状态管理、MES任务处理、进片/出片）
[x] 卧转立扫码（定时扫描、数据落库）
[x] 卧转立（30s缓冲、批量处理）
[x] 大理片笼（格子配置、逻辑判断）
[x] 卧式缓存（已实现，当前不使用）

✅ API 端点

[x] 设备管理 API（/device/*）
[x] 设备组管理 API（/device/group/*）
[x] 多设备任务 API（/device/task/*）
[x] SSE 实时通知 API（/task/notification/*）

📚 相关文档

数据库迁移脚本：src/main/resources/db/migration/
API 文档：通过 Swagger 访问 /swagger-ui.html
前端文档：见 mes-web 项目

📞 联系方式

如有问题或建议，请联系开发团队。