基于QtPy (PySide6) 的PLC-HMI工程项目（二）系统规划

曾多年使用wincc等专业软件进行组态，对HMI（人机交互界面）项目有一定的了解。与前面做过的AI项目demo不同的是，PLC的HMI项目是基于PLC通信的，大部分的操作和更新都是基于PLC变量的读写。

一、系统框架设计

项目的基本框架：

项目主要由UI项目容器（QObject）和 PLC容器（QObject）以及PLC实体组成；
UI项目容器由画面管理、数据管理、用户管理组成；
PLC容器被定义为QObject类，使用信号槽机制与UI项目容器进行交互；
PLC容器与PLC实体的交互：PLC容器作为连接UI与实体PLC的桥梁，在PLC容器中定义了映射到PLC地址的变量，并通过变量的映射地址读写PLC的存储单元和I/O接口状态；
画面的刷新：通过网络周期性地读取PLC实体的存储单元和IO状态，并刷新PLC容器内的变量，使用信号槽机制刷新画面，画面的刷新原则是：无变化不刷新，以节约系统资源。
上行数据：PLC 上位机：周期发送，内容固定，长度固定。上位机解包以后对变量赋值，有变化就刷新UI。由于上行数据是周期发送的，所以不再设上行心跳。
下行数据：上位机 PLC：有UI操作后把UI操作产生的数据立即发送给PLC，没有UI操作的时候，周期发送下行心跳，在PLC中保活。
上下行报文均使用和校验作为帧校验，以确保不会因为粘包、干扰等因素造成数据错误。
使用自定义socket协议通信，以保留不同品牌PLC的兼容能力。

二、数据的具体规划

简化数据交换过程，降低程序难度。上下行数据不关联，不回应，对于PLC而言，上行只读、下行只写。

PLC 上位机（上行）：单向读PLC操作，周期发送，固定长度、固定内容、按需更新上位UI。
. 上位机中的准备工作：
将西门子的变量表导出为excel文件，从文件中自动获取变量字典，字典的键是PLC内部的变量名，值是地址和数据类型，将字典保存为本地文件并导入UI项目使用。
在UI项目中创建变量类（QObject），变量类拥有自定义的valueCharged信号，当变量值发生变化后发射valueCharged信号并将信号绑定到功能槽函数用以更新UI。
依据变量字典的键创建变量库，变量库中的变量按名查找，变量名就是变量字典的键名，每个变量对应的变量地址是变量字典中的地址。
. 发送数据：
上行数据由PLC主动发起，周期发送，固定长度、固定内容。PLC中将所有用到的PLC变量打包后一次性发送。在上位中依据PLC打包顺序解包，解包后按址分配变量，变量发生变化发射valueCharged信号刷新UI。
上行数据的开头是PLC地址，结尾是校验和。
由于上行数据是周期发送的，可以将其作为心跳信号使用。
上位机 PLC（下行）：单向写PLC操作，内容不确定，按需发送。
上位机周期发送固定的心跳数据以保活连接，当上位机产生了需要对PLC进行写操作的数据，比如操作了UI按钮、设置了工艺数值，将数据增加到心跳内容后面并打破发送周期立即发送给PLC。
下行数据的内容包含了需要写的PLC地址Area、偏移量、变量数据、校验和，每条下行数据只执行一次写操作。
PLC地址Area用可以Area功能名称代替，比如：DI、DQ、M、DB等，不携带具体地址值（类似0x81这种），在PLC中编程解包后计算地址并按址写数据。也可以按照不同的PLC的具体地址在上位机中计算好实际地址，并在下行数据中携带地址指针，PLC根据指针按址写数据即可。