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工业级零丢失、高并发 PLC 数据采集系统（支持 .NET 8/10）

news 2026/5/12 12:18:02

前言

工业级 PLC 数据采集系统

项目简介

一个基于 .NET 开发的高性能、高可靠工业数据采集系统，专为 PLC（可编程逻辑控制器）场景设计。支持 .NET 8.0 和 .NET 10.0 两个 LTS 版本，采用 WAL-first（Write-Ahead Logging）架构，确保数据零丢失，并提供多 PLC 并行采集、条件触发、批量读取等高级功能。

核心特性

WAL-first 架构：先写本地 Parquet 日志，再写入时序数据库，保障数据不丢

多 PLC 并行采集：支持 Modbus、Beckhoff ADS、汇川、三菱、西门子等主流协议

条件触发采集：支持边沿触发（Rising/Falling Edge）、值变化触发等智能模式

批量读取优化：减少网络往返，提升吞吐效率

配置热更新：JSON 配置 + 文件监听，无需重启服务

实时监控：内置 Prometheus 指标 + Vue3 可视化界面

双存储策略：InfluxDB（主存） + Parquet（本地 WAL）

自动重试机制：网络异常自动重连，失败数据由 RetryWorker 重传

系统架构

整体架构

PLC Device │ ▼ Heartbeat Monitor Layer │ ▼ Data Acquisition Layer (ChannelCollector) │ ▼ Queue Service Layer (LocalQueueService) │ ▼ Storage Layer → WAL (Parquet) → InfluxDB │ ▲ └── RetryWorker ←┘ (失败重试)

核心数据流

1、采集：PLC → ChannelCollector

2、聚合：LocalQueueService 按 BatchSize 缓存

3、持久化：立即写入 Parquet WAL 文件、同步写入 InfluxDB

4、清理：两者成功 → 删除 WAL；任一失败 → 保留 WAL，由 RetryWorker 重试

项目结构

├── Application/ # 应用层（接口定义） ├── Domain/ # 领域模型（数据结构、事件） ├── Infrastructure/ # 基础设施（PLC 客户端、存储、指标） ├── Gateway/ # Web 网关（API + 配置 + 前端） ├── Simulator/ # PLC 模拟器（用于测试）

项目使用

环境要求

.NET 8.0 或 .NET 10.0 SDK（LTS 版本）
InfluxDB 2.x（可选，用于时序存储）
支持的 PLC（或使用内置模拟器）

版本建议

.NET 10.0：最新 LTS，支持至 2028 年（推荐新项目）
.NET 8.0：稳定 LTS，支持至 2026 年（推荐生产环境）

安装与运行

# 克隆项目 # 恢复依赖 dotnet restore # 运行（默认框架） dotnet run --project xx.Gateway # 指定框架运行 dotnet run -f net10.0 --project xx.Gateway

使用 PLC 模拟器（无需真实设备）

# 启动模拟器（模拟三菱 PLC） cd xx.Simulator dotnet run

模拟器提供：

心跳寄存器（D100 自增）
7 个传感器指标（温度、压力、电流等）
条件触发测试（基于生产序号）
交互式命令（set/get/info）

配置说明

设备配置示例 (`M01C123.json`)

{ "IsEnabled": true, "PLCCode": "PLC01", "Host": "192.168.1.100", "Port": 502, "Type": "Mitsubishi", "Channels": [ { "Measurement": "temperature", "ChannelCode": "PLC01C01", "AcquisitionInterval": 100, "AcquisitionMode": "Conditional", "EnableBatchRead": true, "BatchReadRegister": "D200", "BatchReadLength": 20, "DataPoints": [ { "FieldName": "temp_value", "Register": "D200", "Index": 0, "DataType": "short", "EvalExpression": "value * 0.1" } ], "ConditionalAcquisition": { "Register": "D210", "DataType": "short", "StartTriggerMode": "RisingEdge", "EndTriggerMode": "FallingEdge" } } ] }

注意：RisingEdge/FallingEdge指数值增减变化（非 0/1 跳变），适用于计数器、状态码等场景。

InfluxDB 映射规则

配置项	InfluxDB 结构	示例
Measurement	Measurement	sensor
PLCCode	Tag`plc_code`	M01C123
ChannelCode	Tag`channel_code`	M01C01
FieldName	Field	up_temp=250i
采集时间	Timestamp	1705312200000000000
条件周期 ID	Field`cycle_id`	"guid-xxx"

Line Protocol 示例：

sensor,plc_code=M01C123,channel_code=M01C01,event_type=Start up_temp=250i,cycle_id="..." 1705312200000000000

API 使用示例

# 获取 Prometheus 指标 curl http://localhost:8000/metrics # 获取 JSON 格式指标 curl http://localhost:8000/api/metrics-data # 查询 PLC 连接状态 curl http://localhost:8000/api/xx/GetPLCConnectionStatus

C# 写入示例

var request = new PLCWriteRequest { PLCCode = "M01C123", Items = new[] { new PLCWriteItem { Address = "D300", DataType = "short", Value = 100 } } }; await httpClient.PostAsJsonAsync("/api/xx/WriteRegister", request);