腾智微丝产线包装系统

项目概述

腾智微丝产线包装系统是一个基于PySide6（Qt for Python）开发的工业自动化控制系统，用于管理和监控微丝产线的包装过程。该系统集成了相机监控、称重、条码扫描、PLC通信等功能，为微丝产品的质量控制与包装提供全面的解决方案。

系统架构

系统采用MVC（模型-视图-控制器）架构，并集成了多种工业通信协议：

1. 模型层（Model）：

   • 采用DAO（数据访问对象）模式访问数据库
   • 支持多种数据库（SQLite、PostgreSQL、MySQL）
   • 核心数据表包括用户表、检验配置表、检验数据表、电力消耗表、托盘类型表等

2. 视图层（View）：

   • 基于PySide6构建UI界面
   • 界面包括登录界面、主窗口、设置界面、相机配置界面、检验设置等
   • 支持多语言界面（中文简体为主）

3. 控制器层（Controller）：

   • 主要控制逻辑在widgets目录下实现
   • 使用Qt信号槽机制进行组件间通信
   • 采用单例模式管理全局资源和服务

4. 工具层（Utils）：

   • 配置加载器（config_loader.py）
   • 本地图像播放器（local_image_player.py）
   • 串口管理器（serial_manager.py）
   • Modbus通信工具（modbus_utils.py和modbus_monitor.py）
   • 电力监控（electricity_monitor.py）
   • 键盘监听器（keyboard_listener.py）
   • 数据库工具（sql_utils.py）
   • 检验配置管理器（inspection_config_manager.py）

5. 硬件集成：

   • 相机子系统：基于海康威视SDK集成（camera目录）
   • 串口通信：支持多种设备（称重设备、扫描器等）
   • Modbus通信：与PLC设备通信
   • 本地图像模式：支持离线使用本地图像序列

技术栈

1. 前端技术：

   • PySide6（Qt for Python）用于GUI开发
   • Qt样式表(QSS)用于界面美化

2. 后端技术：

   • Python 3.7+
   • 支持多种数据库（SQLite、PostgreSQL、MySQL）
   • 多线程处理模型
   • 进程间通信

3. 通信技术：

   • Modbus TCP协议（与PLC设备通信）
   • 串口通信（RS-232/485协议）
   • HTTP RESTful API（API模式）

4. 设计模式：

   • 单例模式（ConfigLoader、ElectricityMonitor等）
   • DAO模式（数据访问层）
   • 观察者模式（基于Qt信号槽）
   • 工厂模式（数据库连接）
   • 策略模式（不同通信协议的实现）

代码结构

1. 主要目录：

   • main.py：程序入口，初始化应用
   • widgets/：窗口控制器类（包含主窗口、设置窗口、相机窗口等）
   • ui/：UI定义类（使用PySide6的界面描述）
   • utils/：工具类（配置、串口、Modbus、电力监控等）
   • dao/：数据访问对象（用户、检验、电力数据等）
   • db/：数据库文件和工具
   • config/：配置文件目录
   • logs/：日志文件存储目录
   • camera/：相机模块和SDK集成
   • apis/：API接口定义（用于接口模式）
   • inspection/：检验相关业务逻辑

2. 关键组件：

   • 主窗口（widgets/main_window.py）：系统核心界面，集成所有功能
   • 相机管理器（widgets/camera_manager.py）：管理相机设备连接与图像获取
   • 串口管理器（utils/serial_manager.py）：管理多个串口设备连接
   • Modbus工具（utils/modbus_utils.py）：Modbus协议通信
   • 电力监控（utils/electricity_monitor.py）：监控电力消耗
   • 检验DAO（dao/inspection_dao.py）：处理检验数据存储与检索
   • 本地图像播放器（utils/local_image_player.py）：模拟相机图像源

系统特点与功能

1. 运行模式：

   • 单机模式（standalone）：完整独立系统
   • API模式（api）：作为其他系统的接口组件运行
   • 开发/测试模式：支持模拟器和测试工具

2. 本地图像模式：

   • 支持从本地图像序列模拟相机画面
   • 可配置播放速率、循环模式
   • 支持多种图像格式（JPG、PNG、BMP等）

3. 相机管理：

   • 支持海康威视相机设备
   • 相机参数配置（曝光、增益、帧率等）
   • 实时图像显示和处理

4. 通信功能：

   • Modbus通信：支持读写PLC寄存器
   • 串口通信：支持多种设备协议（称重设备、扫描器等）
   • 键盘监听：支持扫码枪等输入设备

5. 检验管理：

   • 检验配置管理
   • 检验数据记录和分析
   • 检验报告生成

6. 电力监控：

   • 定时记录电力消耗数据
   • 电力数据分析和报表

7. 安全与用户管理：

   • 用户认证系统
   • 操作日志记录
   • 系统异常处理和恢复

8. 日志系统：

   • 多级日志记录
   • 自动日志轮换
   • 异常信息捕获与记录

安装与运行

系统要求

• Python 3.7+
• PySide6 6.2.0+
• 相关依赖库（见requirements.txt）
• 支持Windows、macOS、Linux操作系统

安装步骤

1. 安装依赖：

   pip install -r requirements.txt
   

2. 配置应用：

   • 配置文件位于config/app_config.json
   • 默认使用SQLite数据库，位于db/jtDB.db
   • 可配置数据库连接、相机参数、串口设置等

3. 运行应用：

   python main.py
   

配置说明

1. 应用配置：

   "app": {
       "name": "腾智微丝产线包装系统",
       "version": "1.0.0",
       "features": {
           "enable_serial_ports": true,
           "enable_keyboard_listener": false,
           "enable_camera": false
       },
       "mode": "api"  // 或 "standalone"
   }
   

2. 数据库配置：

   "database": {
       "default": "sqlite",
       "sources": {
           "sqlite": {
               "path": "db/jtDB.db",
               "description": "默认SQLite数据库"
           },
           "postgresql": {
               "host": "localhost",
               "port": "5432",
               "user": "postgres",
               "password": "",
               "name": "jtDB"
           }
       }
   }
   

3. 相机配置：

   "camera": {
       "enabled": false,
       "default_exposure": 20000,
       "default_gain": 10,
       "default_framerate": 30,
       "local_mode": {
           "enabled": true,
           "folder_path": "/path/to/images",
           "framerate": 15,
           "loop": true
       }
   }
   

4. Modbus配置：

   "modbus": {
       "host": "localhost",
       "port": "5020"
   }
   

5. 串口配置：

   "serial": {
       "cz": {  // 称重设备
           "code": "cz",
           "ser": "COM2",
           "port": "9600",
           "data_bits": 8,
           "stop_bits": 1,
           "parity": "N",
           "timeout": 1
       },
       // 其他串口设备配置...
   }
   

开发与扩展

系统设计采用模块化和松耦合原则，便于扩展：

1. 添加新的数据源：

   • 在dao/目录下创建新的DAO类
   • 遵循现有DAO模式和接口约定

2. 添加新的硬件支持：

   • 在utils/目录下创建新的硬件管理类
   • 实现相应的信号机制与主程序通信

3. 扩展UI界面：

   • 在ui/目录下创建新的UI定义类
   • 在widgets/目录下创建对应控制器类

4. 添加新的通信协议：

   • 参考utils/modbus_utils.py和utils/serial_manager.py实现

注意事项

1. 首次运行时，系统将自动创建默认配置和数据库

2. 日志文件位于logs/目录，按日期自动轮换

3. 使用相机功能前，确保已安装相应的SDK

4. 在开发/测试环境中，可使用本地图像模式和Modbus服务器模拟

5. 系统支持热插拔设备，但建议在操作前确认设备状态

故障排除

1. 日志查看：

   • 检查logs/目录下的日志文件（app_YYYY-MM-DD.log格式）
   • 查看控制台输出信息

2. 数据库问题：

   • 确认数据库配置正确
   • 检查数据库文件权限
   • 可使用SQLite浏览工具查看数据库内容

3. 设备连接问题：

   • 检查设备是否正确连接
   • 确认设备驱动已安装
   • 验证设备配置参数（串口、波特率等）

4. Modbus通信问题：

   • 使用modbus_server.py进行通信测试
   • 检查网络连接和防火墙设置
   • 验证Modbus寄存器地址配置