三层架构——工业控制领域简单理解

前言闲话

工业领域对好滴软件架构的需求不高，但不意味着可以用纯面向过程式编程解决问题，这样后期维护必将大乱。

曾经和一位从业30年的老电气工程师交流工业控制编程：
我问：为啥富士康这些大厂以前的机器都不联网？（挖个坑）
他答：为什么要联网，稳定就好，没什么数据要上传的。
我问：现在不是很多工厂都在弄什么智慧工厂，这不就连网了？
他回：是啊，MES系统最近10年都用得比较广泛了，但这个也是只是连内部。
我回：随着工厂的智能化，工厂内部数据的统计收集会更加广泛的，全厂数据联网云端控制是可以实现的。
他回：行业在发展，05年前没有你现在的这个职业（我从事工业软件自动化设备上位机开发）,未来可期。

我问：你以前写程序用PLC写设备动作有什么好方法吗？
他回：状态机和写好注释
我回：是啊，我现在写上位机也是用状态机，很多公司也都是这种模式，但状态机有比较好的方式实现吗？
他答：有，每种设备都用不同的动作，也就是不同的状态，对于不同设备有不同的写法，不是一成不变的。（感觉像说了和没说一样）

印象中的三层架构

UI(表现层): 主要是指与用户交互的界面。用于接收用户输入的数据和显示处理后用户需要的数据。

BLL:(业务逻辑层): UI层和DAL层之间的桥梁。实现业务逻辑。业务逻辑具体包含：验证、计算、业务规则等等。

DAL:(数据访问层): 与数据库打交道。主要实现对数据的增、删、改、查。将存储在数据库中的数据提交给业务层，同时将业务层处理的数据保存到数据库。（当然这些操作都是基于UI层的。用户的需求反映给界面（UI），UI反映给BLL，BLL反映给DAL，DAL进行数据的操作，操作后再一一返回，直到将用户所需数据反馈给用户）

这里的三层架构在传统IT行业中的应用，但工业控制中，数据访问层貌似没有，但实际上数据访问层，应该为我们设备中的配置文件和产品信息数据，下面我们就对工业控制中的三层进行细致梳理。

工业控制中的三层

UI层：上位机的操作界面，通常会区分几个模块，自动画面，手动操作界面，参数配置界面。
BLL层：设备的动作逻辑全放在这一层，我们需要做的是尽量减少UI层对BLL的操作，但不限制UI层对BLL的读取，这个读取的主要作用是让操作者尽量多的了解设备的工作状态，这一层的构建是一门艺术，好的BLL层是可以很好的应对不同客户对同类型设备的特殊定制化需求，我们需要尽力的减少这设备各部分的动作逻辑耦合，同时提高复用，但在复用提高时不能引用太多的条件判断，过多的判断会给后面接收的同事制造很多的困难。
DAL层: 配置文件+产品信息数据，一款设备客户一般情况下会应对多款不相干产品的生产，此时DAL的作用就是存储生产时需要的动作数据信息（Recipe）。

三层以外

说到三成以外，就不得不说Mes，几乎所有的大厂都会上mes，但mes的使用程度都不尽相同，传统制造业行业（3c，新能源等）很难现在真正的黑灯工厂，主要原因是处于成本考虑，全车间自动化，搬运系统和EAP的成本非一般企业所能承受，到目前为止我也只在Fab厂里见过真正的黑灯工厂，Fab厂之所以能实现黑灯工厂，主要原因就是设备较为集中，产品的价值高，模糊的了解到一个光一套天车系统前期投资都在5-6亿，同时在半导体行业很有名的就是全部设备厂商都遵循Semi协议，只有这样才可能实现黑灯工厂，同时遵循Semi协议也给设备厂商增加了不少软件开发和维护成本，这里主要的成本就是人。简而言之卷的厂上不了EAP，人比机器便宜，除非能完成一个产品的创新化升级，能有较高的利润，同时对产品的每道工序的良率管理都有及其咳咳的行业。
一般情况，传统行业对Mes的需求主要集中在两点，当前机台状态和生成产品信息的收集；

当前机台状态

机台运行状态
机台各部件状态
机台报警
WPH

生成产品信息

良率
产品ID
产品加工前后特效

这里不在深入说了，后面会写一篇关于Mes和EAP理解文章；

对于工业控制，除了本身设备的稳定高效运行外，还需要将设备对接到工厂，这也就是三层架构以外的东西。

想法实现

实现三层架构的好处在文章开头有说：避免混乱。
这里我简单的说一下想法实现。
整个软件分为几个模块：
硬件模块
逻辑模块
数据管理模块
UI模块
进程管理模块
看门狗模块（进程管理模块双机）

各模块最好采用单独进程，之所以采用单独进程的原因主要是windous其实在某种程度上是没办法保证软件的绝对稳定，在一个模块崩溃后，不应影响整个软件运行，这是工业设备控制的一个重点（稳定），这也是为什么PLC能流行半个世纪兴盛不衰的原因之一。

各模块之间通过进程管理模块进行通讯，避免各模块的耦合，这里UI通过信号通道操作的就是逻辑模块和数据管理模块，后期Mes和EAP读取和操作的也是这两个模块。当前这里也可以用数据驱动UI，UI中预留号对应的数据槽。

上面只是提供一个简单的思路，其实有很多方法可以实现~~~