告別人工干預！C# 輕量級上位機自動聯動 MES 與視覺檢測詳情 - 後端,.NET 小碼編匠博客

前言

工業自動化與智能製造日益普及，如何高效、穩定地將現場設備（如掃碼槍、視覺檢測系統）與企業信息系統（如MES）打通，成為許多製造業關注的核心問題。

本文將介紹一個基於 .NET 開發的實際項目——"上位機掃碼聯動視覺檢測系統"，從整體架構到關鍵邏輯，詳細解析其設計思路與實現方式。

場景描述

項目源於某工廠產線的實際需求：操作員通過掃碼槍掃描產品條碼後，系統需自動向MES查詢該產品的工藝狀態，並根據結果決定是否允許進入下一道視覺檢測工序。

整個過程要求實時、可靠、可追溯，且具備良好的用户交互體驗。為滿足這些需求，採用 WinForm 搭建上位機應用，結合串口通信、TCP 網絡交互及 HTTP 接口調用開發了一套輕量但功能完整的閉環控制系統。

項目介紹

一個 Windows 桌面應用程序，主要運行於產線工位的工控機上。其核心任務是監聽掃碼槍輸入，驗證條碼格式，調用 MES 接口獲取產品信息，並將處理結果發送給視覺檢測系統，最終接收並展示檢測結果（OK/NG）。

整個流程實現了"掃一次碼 → 查一次MES → 發一次指令 → 等一次結果"的完整閉環。

項目功能

1、支持通過配置窗口設置掃碼槍所連接的串口參數；

2、自動監聽串口數據，識別完整條碼並進行格式校驗；

3、調用企業 MES 系統接口，查詢當前產品的前工序完成狀態；

4、根據 MES 返回結果，動態決定發送給視覺系統的數據內容（新零件號或"sameSpecs"標識）；

5、通過 TCP 客户端將指令發送至 VisionMaster（端口9527）；

6、同時啓動 TCP 服務端（端口9528），監聽 VisionMaster 返回的最終檢測結果；

7、在界面上實時顯示條碼、U9單號、零件號、工序狀態及最終 OK/NG 結果；

8、全程記錄詳細日誌至本地文件（按日期分文件），便於問題追蹤與審計。

項目特點

首先，系統具備嚴格的流程控制機制。通過 _isWaitingForResult 和 _currentProcessingBarcode 兩個狀態變量，確保"一件一檢"，防止操作員連續掃碼導致數據錯亂。

其次，針對零件號重複場景做了優化：若當前產品與上次為同一型號，則發送"sameSpecs"而非完整零件號，減少視覺系統重複加載模型的開銷。

另外，所有異步操作（如串口接收、HTTP 請求、TCP 通信）均通過線程安全方式更新 UI，避免界面卡死或崩潰。日誌系統也兼顧了可讀性與性能，支持 JSON 格式美化輸出，並限制內存佔用。

項目技術

基於.NET Framework 4.7.2 開發，使用 WinForm 開發圖形界面。

關鍵技術棧包括：

System.IO.Ports 實現串口通信，處理掃碼槍數據碎片；
HttpClient 調用 RESTful MES 接口，解析 JSON 響應；
自定義 TcpClientManager 與 TcpServerListener 類，分別負責與 VisionMaster 的雙向通信；
Newtonsoft.Json 用於 JSON 序列化與格式化；
多線程同步機制（如 Invoke、lock）保障 UI 與文件寫入的安全性；
正則表達式校驗條碼格式，提升輸入可靠性。

項目代碼

異步監聽循環

private async Task ListenLoopAsync(CancellationToken token)
{
    try
    {
        // 監聽所有網絡接口的 IP 地址
        _resultListener = new TcpListener(IPAddress.Any, _listenPort);
        _resultListener.Start();
        WriteToLogFile($"VisionMaster 結果監聽服務已啓動，端口: {_listenPort}");

        while (!token.IsCancellationRequested)
        {
            // 使用 token 優雅地處理關閉時的阻塞
            Task<TcpClient> acceptTask = _resultListener.AcceptTcpClientAsync();

            // 等待接受連接或取消信號
            await Task.WhenAny(acceptTask, Task.Delay(Timeout.Infinite, token));

            if (token.IsCancellationRequested)
            {
                break; // 收到取消信號，退出循環
            }

            // 接受客户端連接
            TcpClient client = await acceptTask;
            // 異步處理該客户端數據，不阻塞主循環
            // 使用 _ = 忽略返回的 Task，實現 fire-and-forget
            _ = HandleVisionMasterResultClient(client, token);
        }
    }
    catch (ObjectDisposedException) when (token.IsCancellationRequested)
    {
        // 正常關閉，忽略
    }
    catch (Exception ex)
    {
        if (!token.IsCancellationRequested)
        {
            WriteToLogFile($"VisionMaster 結果監聽失敗: {ex.Message}");
        }
    }
}