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。

项目架构

系统采用典型的MVC（模型-视图-控制器）架构：

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）
   • 主要数据表包括用户表、检验配置表、检验数据表、电力消耗表等

2. 视图层（View）：

   • 基于PySide6构建UI界面
   • 主要界面包括登录界面、主窗口、设置界面等
   • 采用分离的UI类设计，如LoginUI、MainWindowUI等

3. 控制器层（Controller）：

   • 主要控制逻辑在widgets目录下的类中实现
   • 使用信号槽机制进行组件间通信
   • 采用单例模式管理全局资源

4. 工具层（Utils）：

   • 提供各种工具类，如配置加载器、Modbus通信、串口管理等
   • 采用单例模式确保资源共享

5. 硬件集成层：

   • 相机子系统：基于海康威视SDK进行集成
   • 串口通信：与称重设备、扫描器等外设通信
   • 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进行模拟测试

技术栈

1. 前端技术：

   • PySide6（Qt for Python）用于GUI开发
   • 使用Qt的信号槽机制实现组件间通信

2. 后端技术：

   • Python 3.7+作为主要开发语言
   • 支持SQLite、PostgreSQL和MySQL数据库
   • Modbus协议用于与PLC设备通信
   • 多线程处理耗时操作

3. 通信技术：

   • Modbus TCP用于与PLC设备通信
   • 串口通信用于与称重设备、条码扫描器等外设通信
   • 支持键盘监听用于扫码枪等输入设备

4. 设计模式：

   • 单例模式（配置加载器、电力监控器、相机管理器等）
   • DAO模式（数据访问）
   • 观察者模式（信号槽）
   • 工厂模式（数据库连接）

代码结构

1. 主要目录：

   • widgets/：包含所有窗口控制器类
   • ui/：包含所有UI定义类
   • utils/：包含工具类
   • dao/：包含数据访问对象
   • db/：包含数据库文件
   • config/：包含配置文件
   • logs/：包含日志文件
   • camera/：包含相机模块和SDK接口类
   • apis/：API接口（用于接口模式）

2. 核心文件：

   • main.py：程序入口点
   • modbus_server.py：Modbus服务器模拟
   • utils/config_loader.py：配置加载器
   • utils/local_image_player.py：本地图像序列播放器
   • widgets/camera_manager.py：相机管理器
   • dao/login_dao.py：用户认证数据访问

系统特点与功能

1. 两种运行模式：

   • 单机模式（standalone）：完整的独立系统
   • 接口模式（api）：作为其他系统的接口组件运行

2. 本地图像模式：

   • 支持本地图像序列播放，模拟相机实时画面
   • 适用于开发测试和演示场景，无需连接实际相机设备
   • 可调整播放帧率、设置循环播放等参数

3. 相机管理：

   • 支持海康威视相机设备管理
   • 自动发现和枚举可用相机设备
   • 相机参数设置和保存（曝光、增益、帧率等）

4. Modbus通信：

   • 与PLC设备进行Modbus TCP通信
   • 支持自动模式和手动模式切换
   • 内置Modbus服务器模拟功能，便于开发测试

5. 电力监控：

   • 实时监控和记录电力消耗数据
   • 数据可视化和统计分析

6. 数据管理：

   • 支持用户认证和权限控制
   • 检验数据的采集、存储和分析
   • 托盘类型管理

7. 日志系统：

   • 详细的日志记录
   • 自动日志轮换
   • 支持多级日志级别

安装与运行

系统要求

• Python 3.7+
• 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、Modbus设置等

3. 运行应用：

   python main.py
   

配置说明

1. 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"
           }
       }
   }
   

2. 本地图像模式配置：

   "local_image_mode": {
       "enabled": true,
       "folder_path": "/path/to/images",
       "framerate": 15,
       "loop": true
   }
   

3. 应用模式配置：

   "app": {
       "mode": "standalone",  // 或 "api"
       "features": {
           "enable_serial_ports": false,
           "enable_keyboard_listener": false,
           "enable_camera": false
       }
   }
   

开发与扩展

系统采用模块化设计，可以方便地进行功能扩展：

1. 添加新的数据源：扩展DAO层，实现对应的数据访问对象

2. 添加新的硬件支持：

   • 参考widgets/camera_manager.py添加新的硬件管理器
   • 参考utils/local_image_player.py添加新的设备模拟器

3. 扩展UI界面：

   • 在ui/目录下创建新的UI类
   • 在widgets/目录下创建对应的控制器类

4. 添加新的通信协议：参考modbus_server.py实现新的通信接口

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. 如果使用相机功能，需确保已安装海康威视SDK

4. 在测试环境中，可使用本地图像模式替代实际相机

故障排除

1. 日志查看：

   • 检查logs/目录下的日志文件
   • 日志格式为app_YYYY-MM-DD.log

2. 数据库问题：

   • 确认数据库配置正确
   • 查看数据库连接错误日志

3. 相机连接问题：

   • 确认相机驱动已正确安装
   • 尝试启用本地图像模式进行测试

4. Modbus通信问题：

   • 检查PLC设备IP和端口配置
   • 使用modbus_server.py进行通信测试