# 智能称量监控系统 - 系统架构与部署文档 > **版本**：v2.0 > **日期**：2026-05-08 > **适用范围**：云服务端（PHP + MySQL + Nginx）+ 现场一体机 + 微信小程序 --- ## 一、系统概述 本系统是一个分布式工业自动化监控系统，采用**现场一体机为核心操作终端**，云端负责**数据存储与API服务**，微信小程序提供**远程监控**能力的三层架构设计。 ### 核心设计思想 - **现场自治**：生产控制、配方管理、计划下发等核心操作在本地完成，不依赖网络 - **云端存储**：所有业务数据（配方、计划、报警、报表、曲线）存储在云端 MySQL - **API服务**：云端提供 PHP REST API，微信端通过 HTTP 轮询读写数据库 - **远程可视**：管理人员通过微信小程序实时查看生产状态 - **数据库中转**：微信端只读写数据库，所有与 PLC 的交互由现场一体机完成 > **架构约束**：微信端（包括小程序 WebView 内的 H5）**不直接连接 PLC**，也不通过 WebSocket 接收实时推送。所有数据交互均通过 **PHP API + MySQL** 完成。 --- ## 二、系统架构图 ``` ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ 展会现场 │ │ ┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐ ┌──────────────┐ │ │ │ 一体机(本地) │◄───────►│ Kepware OPC │◄───────►│ 西门子S7-1500│ │ │ │ │ OPC │ │ S7协议 │ │ │ │ │ • 读取PLC数据 │ │ │ │ │ │ │ │ • 写入PLC配方 │ └─────────────────┘ └──────────────┘ │ │ │ • 数据存入云端DB │ │ │ └────────┬────────┘ │ │ │ MySQL TCP:3306 (读取待发送配方 / 写入实时数据) │ │ ▼ │ └─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ │ ▼ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ 云端服务器 │ │ ┌───────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ │ │ Nginx + PHP-FPM │ │ │ │ │ │ │ │ ┌──────────────────┐ ┌──────────────────┐ │ │ │ │ │ 静态页面服务 │ │ REST API 服务 │ │ │ │ │ │ (mobile/) │ │ (api/) │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ • 监控H5页面 │◄──────►│ • 配方查询 │◄──────┐ │ │ │ │ │ • 报表/记录页 │ │ • 发送配方(写DB) │ │ │ │ │ │ │ • 曲线查询页 │ │ • 生产数据查询 │ │ │ │ │ │ └──────────────────┘ └──────────────────┘ │ │ │ │ │ ▲ ▲ │ │ │ │ └────────────┼──────────────────────────┼──────────────────┼──────────┘ │ │ │ HTTPS │ │ │ │ ┌───────────┴──────────────────────────┘ │ │ │ │ │ │ │ ▼ ▼ │ │ 微信小程序(WebView) MySQL 8.0 数据库 │ │ • 首屏加载监控H5 • M_RECIPE 配方表 │ │ • 底部导航跳转 • M_PLAN 计划表 │ │ • 子页面WebView容器 • M_TRANSFER 待发送中转 │ │ • R_CURVE 曲线数据 │ │ • R_WEIGH 称重记录 │ │ • R_TRANSFER 生产记录 │ │ • M_MONITOR_REALTIME │ └─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ ``` --- ## 三、数据流向说明 ### 3.1 本地操作流向（主要流程） ``` 操作员 ──► 现场一体机本地Web ──► scada.js ──► Kepware ──► 西门子S7-1500 (MiniUI界面) 功能说明： • 实时监控 → 本地读取PLC，实时显示重量、车数、状态 • 配方管理 → 读写云端MySQL，本地操作界面 • 计划下发 → 写云端MySQL + 写入PLC执行 • 参数设定 → 直接写入PLC • 控制命令 → 直接写入PLC（清零/去皮/启动等） ``` ### 3.2 实时数据上报流向 ``` 西门子PLC ──► Kepware ──► scada.js ──►【变化检测】──► 写入云端MySQL │ ▼ ┌──────────────────┐ │ MySQL 数据库 │ │ • M_MONITOR_REALTIME │ • R_CURVE │ │ • R_WEIGH │ └────────┬─────────┘ │ ┌────────────────────────────────────────┘ ▼ ┌──────────────┐ │ 微信小程序 │ │ 轮询读取： │ │ • 当前重量 │ │ • 生产进度 │ │ • 设备状态 │ │ • 报警信息 │ └──────────────┘ ``` **上报机制**： - 一体机定时将 PLC 数据写入 MySQL 的 `M_MONITOR_REALTIME`、`R_CURVE`、`R_WEIGH` 等表 - 微信端通过 HTTP 轮询调用 PHP API 读取数据库最新数据 - 监控页建议轮询间隔 3 秒；曲线实时模式建议 2 秒 ### 3.3 数据库存取流向 ``` 现场一体机 ──────────────────────► 云端MySQL │ │ ├──► M_RECIPE 配方表 │◄── 公众号查询 ├──► M_PLAN 计划表 │◄── 公众号查询 ├──► M_TRANSFER 待发送中转 │◄── 公众号写入（发送配方） ├──► R_CURVE 曲线数据 │◄── 公众号查询 ├──► R_WEIGH 称重记录 │◄── 公众号查询 ├──► R_TRANSFER 生产记录 │◄── 公众号查询 └──► M_MONITOR_REALTIME 监控快照 │◄── 公众号查询 ``` ### 3.4 配方下发流向 ``` 微信小程序 │ ▼ 点击"发送配方" ┌─────────────────┐ │ 底部滑出面板 │ │ • 配方选择 │ │ • 批次输入 │ │ • 确认发送 │ └────────┬────────┘ │ POST /api/exhibition/recipe.php?action=send ▼ ┌─────────────────┐ │ 云端PHP API │ │ • 校验参数 │ │ • 生成LOT_ID │ │ • 写入M_TRANSFER │ └────────┬────────┘ │ ▼ MySQL ┌─────────────────┐ │ M_TRANSFER │◄── 一体机定时轮询（每秒） └─────────────────┘ │ ▼ ┌─────────────────┐ │ 现场一体机 │ │ • 读取M_TRANSFER │ │ • 写入PLC │ │ • 更新执行状态 │ └─────────────────┘ ``` --- ## 四、技术栈 | 层级 | 组件 | 技术 | 用途 | |------|------|------|------| | **现场层** | 操作系统 | Windows 10 IoT | 工控机运行环境 | | | OPC Server | Kepware | 连接西门子S7-1500 | | | 通信协议 | OPC/DA 或 OPC/UA | PLC数据交换 | | | 核心程序 | Node.js + scada.js | 数据采集与本地服务 | | | Web界面 | MiniUI + HTML5 | 本地操作界面 | | **传输层** | 实时通信 | HTTP 轮询 (REST API) | 微信端数据读取 | | | 数据库连接 | MySQL TCP/3306 | 一体机与云端数据同步 | | **云端层** | Web服务 | Nginx + PHP-FPM | 静态页面与API服务 | | | 数据库 | MySQL 8.0 | 数据存储 | | **移动端** | 容器 | 微信小程序WebView | 页面承载 | | | 前端 | HTML5 + JavaScript + ECharts | 监控界面 | --- ## 五、目录结构 ### 5.1 云端服务器目录 ``` api/ # PHP API服务 ├── recipe.php # 配方管理API（增删改查） ├── plan.php # 计划管理API ├── plc/ # PLC相关接口（现场一体机使用） │ ├── DB_Config.php │ ├── DB_Production.php │ ├── AjaxService_Production.php │ └── AjaxService_Sys.php │ └── exhibition/ # 小程序展会版专用API（已开发完成） ├── config.php # 数据库配置 ├── recipe.php # 配方查询 + 发送配方 ├── send-record.php # 发送记录查询 ├── report.php # 生产报表查询 ├── monitor.php # 监控实时数据查询 ├── chart.php # 曲线数据查询 └── curve.php # Canvas曲线查询 mobile/ # 移动端H5页面 ├── monitor/index.html # 现有监控页面（保留备用） ├── recipe/index.html # 现有配方页面（保留备用） └── exhibition/ # 小程序展会版专用H5（已开发完成） ├── monitor/index.html # 监控主页（带底部5按钮导航） ├── send-record/index.html # 发送记录页 ├── report/index.html # 生产报表页 ├── chart/index.html # 曲线页（ECharts） ├── curve/index.html # 曲线页（Canvas） └── about/index.html # 关于我们页 web/ # Web端管理界面（MiniUI，现场一体机） ├── index.html ├── scripts/ │ ├── scada.ts # SCADA核心 - TypeScript │ ├── tags.ts # PLC标签定义 - TypeScript │ ├── scada.js # SCADA核心 - 编译后 │ ├── tags.js # PLC标签定义 - 编译后 │ ├── boot.js # MiniUI启动脚本 │ ├── core.js # MiniUI核心 │ ├── plc.js # PLC基础功能 │ ├── jquery.min.js │ ├── miniui/ # MiniUI库 │ └── global.d.ts # TypeScript全局类型声明 ├── common/ │ └── common.ts # 公共工具函数 ├── forms/cm/ │ ├── module.js # 表单公共模块 │ ├── monitor/ # 自动监控页面 │ ├── recipe/ # 配方管理 │ ├── plan/ # 计划管理 │ ├── alarm/ # 报警管理 │ └── report/ # 报表管理 └── res/images/ # 图片资源 ``` ### 5.2 现场电脑（一体机）目录 ``` C:\SiteSystem\ # 现场系统根目录 │ ├── Kepware/ # Kepware OPC Server │ ├── servermain.exe │ └── Siemens_S7_1500.opf # S7-1500项目配置 │ ├── SiteApp/ # 现场应用程序 │ ├── package.json # Node依赖配置 │ │ │ ├── config/ │ │ └── config.json # 现场配置 │ │ │ ├── src/ │ │ ├── index.js # 主入口 │ │ ├── plc/ # PLC通信层 │ │ │ ├── scada.js │ │ │ ├── tags.js │ │ │ └── kepware-client.js │ │ ├── database/ # 数据库操作（连云端MySQL） │ │ │ ├── connection.js │ │ │ ├── recipe.js │ │ │ ├── plan.js │ │ │ ├── alarm.js │ │ │ └── report.js │ │ ├── cloud-sync/ # 云端数据同步 │ │ │ ├── monitor-publisher.js # 监控快照定时写入 │ │ │ ├── curve-publisher.js # 曲线数据定时写入 │ │ │ └── command-poller.js # 待执行指令轮询 │ │ ├── local-server/ # 本地Web服务（Express） │ │ │ ├── server.js │ │ │ ├── routes/ │ │ │ └── middleware/ │ │ └── utils/ │ │ │ ├── web/ # 本地监控界面（MiniUI） │ │ ├── index.html │ │ ├── main.html │ │ ├── pages/ │ │ ├── scripts/ │ │ └── css/ │ │ │ └── logs/ # 本地日志 │ ├── start.bat └── install-service.bat ``` --- ## 六、数据库层架构 ### 6.1 表职责划分 #### 【配置类】由现场一体机维护，微信端只读 | 表名 | 职责 | 微信端权限 | 一体机权限 | |------|------|-----------|-----------| | `M_RECIPE` | 配方主数据 | 只读（下拉选择） | 读写 | | `CM_MENU` | 系统菜单配置 | 不使用 | 读写 | #### 【计划/指令类】微信端写入，一体机读取执行 | 表名 | 职责 | 微信端权限 | 一体机权限 | |------|------|-----------|-----------| | `M_PLAN` | 生产计划。`STATE=0`为待下达，微信端创建；一体机读取后改为`STATE=1`执行中 | 读写 | 读写 | | `M_TRANSFER` | **配方/计划中转表**。微信端"发送配方"时写入此表；一体机读取后下发到PLC，并删除或标记已执行 | 写（插入） | 读+删/改 | #### 【实时/历史数据类】由一体机写入，微信端只读 | 表名 | 职责 | 微信端权限 | 一体机权限 | |------|------|-----------|-----------| | `R_CURVE` | **实时曲线数据**。一体机每秒/每周期将PLC压力数据写入 | 只读（查询历史/实时） | 写（插入） | | `R_WEIGH` | 称重记录。每批每次称重的实际重量 | 只读 | 写（插入） | | `R_TRANSFER` | 生产执行汇总。每批生产完成后的汇总数据 | 只读 | 写（插入/更新） | | `R_RECIPE` | 配方下发记录。记录每次实际下发到PLC的配方参数 | 只读 | 写（插入） | | `M_PRODUCTION` | 生产批次汇总。LOT级别的生产汇总 | 只读 | 写（插入/更新） | ### 6.2 新增表 #### `M_MONITOR_REALTIME` — 监控实时数据快照表 一体机定时将关键PLC数据写入此表，微信端监控页轮询此表获取最新状态。 ```sql CREATE TABLE `M_MONITOR_REALTIME` ( `ID` bigint NOT NULL AUTO_INCREMENT, `LOT_ID` varchar(20) DEFAULT NULL COMMENT '当前计划号', `RECIPE_NAME` varchar(30) DEFAULT NULL COMMENT '当前配方', `BATCH_SET` int DEFAULT '0' COMMENT '设定批次', `BATCH1_FINISH` int DEFAULT '0' COMMENT '1#完成批次', `BATCH2_FINISH` int DEFAULT '0' COMMENT '2#完成批次', `BATCH3_FINISH` int DEFAULT '0' COMMENT '3#完成批次', `WEIGHT1_ACT` decimal(8,3) DEFAULT '0.000' COMMENT '1#当前重量', `WEIGHT2_ACT` decimal(8,3) DEFAULT '0.000' COMMENT '2#当前重量', `WEIGHT3_ACT` decimal(8,3) DEFAULT '0.000' COMMENT '3#当前重量', `STATUS` tinyint(1) DEFAULT '0' COMMENT '设备状态：0-停机 1-运行 2-报警', `ALARM_CODE` varchar(20) DEFAULT NULL COMMENT '当前报警码', `UPDATE_TIME` varchar(14) NOT NULL DEFAULT ' ' COMMENT '更新时间', PRIMARY KEY (`ID`) ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COMMENT='实时监控快照'; ``` > **说明**：此表只有1条记录（ID=1），每次更新即`REPLACE INTO`或`UPDATE`。 --- ## 七、一体机交互协议 ### 7.1 一体机 → 云端（写入实时数据） #### A. 写入实时监控快照 ```sql -- 每 1~3 秒执行一次 REPLACE INTO M_MONITOR_REALTIME ( ID, LOT_ID, RECIPE_NAME, BATCH_SET, BATCH1_FINISH, BATCH2_FINISH, BATCH3_FINISH, WEIGHT1_ACT, WEIGHT2_ACT, WEIGHT3_ACT, STATUS, ALARM_CODE, UPDATE_TIME ) VALUES ( 1, '{当前LOT_ID}', '{当前配方}', {设定批次}, {1#完成}, {2#完成}, {3#完成}, {1#重量}, {2#重量}, {3#重量}, {状态码}, {报警码}, DATE_FORMAT(NOW(),'%Y%m%d%H%i%s') ); ``` #### B. 写入曲线数据 ```sql -- 每秒执行一次（或根据PLC扫描周期） INSERT INTO R_CURVE ( LOT_ID, BATCH_SET, BATCH, SYS_NO, RECIPE_NAME, MAX_PRESSURE, FEED_PRESSURE, SAVE_TIME ) VALUES ( '{LOT_ID}', {设定批次}, {当前批次}, {系统号}, '{配方名}', {最大压力}, {喂料压力}, DATE_FORMAT(NOW(),'%Y%m%d%H%i%s') ); ``` #### C. 写入称重记录 ```sql -- 每批次称重完成后执行 INSERT INTO R_WEIGH ( LOT_ID, BATCH, SYS_NO, RECIPE_NAME, WEIGHT_SET, TOLERANCE_SET, WEIGHT, SAVE_TIME, BATCH_SET ) VALUES (...); ``` ### 7.2 一体机 → 云端（读取待执行指令） 一体机每 1~2 秒轮询以下逻辑： ```sql -- 查询待发送的配方/计划 SELECT * FROM M_TRANSFER WHERE LOCAL_FLAG = 0 OR LOCAL_FLAG IS NULL ORDER BY SAVE_TIME ASC LIMIT 1; ``` 读取到记录后： 1. 将配方参数写入PLC 2. 更新 `M_TRANSFER.LOCAL_FLAG = 1`（已执行） 3. 更新 `M_PLAN.STATE = 1`（执行中） 4. 同时插入 `R_RECIPE` 记录实际下发的配方 ### 7.3 生产完成同步 当PLC报告某批次/计划完成时： 1. 更新 `R_TRANSFER` 的完成数量和完成时间 2. 更新 `M_PLAN.STATE = 2`（已完成） 3. 插入或更新 `M_PRODUCTION` --- ## 八、部署说明 ### 8.1 云端部署（Nginx + PHP + MySQL） ```bash # 1. 数据库 mysql -u dev -p miniprogram_exhibition < sql/exhibition_new_tables.sql # 2. API文件 rsync -av api/exhibition/ /var/www/html/api/exhibition/ # 3. H5页面 rsync -av mobile/exhibition/ /var/www/html/mobile/exhibition/ # 4. Nginx 确保移动端路径可访问 # location /mobile/exhibition/ { ... } # 5. 配置SSL证书（HTTPS必需） mkdir -p /etc/ssl/certs /etc/ssl/private cp cert.pem /etc/ssl/certs/ cp key.pem /etc/ssl/private/ ``` ### 8.2 现场电脑部署 ```batch REM 1. 安装Node.js (Windows) REM 下载并安装 https://nodejs.org/dist/v18.17.1/node-v18.17.1-x64.msi REM 2. 安装依赖 cd C:\SiteSystem\SiteApp npm install REM 3. 配置config.json REM 修改siteId、云端服务器地址、MySQL连接信息 REM 特别注意配置 cloud.sync 参数： REM - realtimeInterval: 2000 (监控快照写入间隔) REM - curveInterval: 1000 (曲线数据写入间隔) REM - commandPollInterval: 1000 (待执行指令轮询间隔) REM 4. 启动 cd C:\SiteSystem start.bat REM 5. 设置为开机启动（可选） install-service.bat ``` --- ## 九、启动流程 ### 现场一体机上电启动顺序 ``` 1. Windows 启动 │ ▼ 2. Kepware 服务启动 │ └──► 连接西门子 S7-1500 (S7协议) │ ▼ 3. SiteApp 启动 │ ├──► 连接 Kepware (OPC/DA) │ ├──► 连接云端 MySQL (TCP:3306) │ │ ├──► 定时写入 M_MONITOR_REALTIME（监控快照，每2秒） │ │ ├──► 定时写入 R_CURVE（曲线数据，每1秒） │ │ └──► 定时轮询 M_TRANSFER（读取待发送配方，每1秒） │ └──► 启动本地 Web 服务 (HTTP:8080) │ ▼ 4. Chrome 全屏启动 └──► 访问 http://localhost:8080 ``` --- ## 十、关键设计说明 ### 10.1 为什么配方/计划管理以现场操作为主？ - **可靠性**：网络中断不影响生产操作 - **实时性**：本地操作延迟 < 10ms - **安全性**：关键操作在封闭内网完成 - **便利性**：操作员直接使用工控机，无需手机 > **小程序端发送配方说明**：展会版小程序允许用户从移动端"发送配方"，但其实现方式是**将配方参数写入云端 MySQL 的 `M_TRANSFER` 表**，由现场一体机轮询读取后写入PLC。实际的PLC写入操作仍然由一体机完成，微信端不直接触碰PLC。 ### 10.2 为什么使用云端MySQL？ - **数据集中**：多个现场的数据统一管理 - **远程可查**：小程序随时查询历史记录 - **数据安全**：云端备份，防止现场数据丢失 - **扩展性**：便于后续数据分析、报表统计 ### 10.3 为什么微信端不直接连接PLC？ - **安全性**：PLC 属于工业控制网络，不应暴露给公网访问 - **稳定性**：数据库比直接 PLC 通信更稳定，支持断线重连和缓存 - **简化架构**：微信端只需处理 HTTP 请求，无需维护 OPC/WebSocket 连接 - **职责分离**：云端只做数据存储，PLC 交互由现场一体机专业处理 --- ## 十一、技术要点 1. **数据库轮询频率**：微信端监控页建议 3 秒轮询一次；曲线实时模式建议 2 秒轮询一次 2. **数据量控制**：R_CURVE 表数据增长快，建议一体机保留最近 7 天详细数据，历史数据归档或降采样 3. **并发写入控制**：M_MONITOR_REALTIME 只有 1 条记录，一体机使用 `REPLACE INTO` 避免锁竞争 4. **配方下发延迟**：一体机轮询 M_TRANSFER 间隔建议 1 秒，展会演示前可预先下发测试配方 5. **状态同步**：M_PLAN 的 STATE 字段由一体机主导变更；微信端只创建 STATE=0（待执行）的记录 6. **MySQL连接池**：现场使用连接池管理数据库连接，避免频繁创建 7. **跨域处理**：云端API需配置CORS允许现场域名访问 8. **断线重连**：现场MySQL客户端需实现自动重连机制 9. **数据缓存**：微信端可缓存最近一次的API响应，在断网时显示最后已知状态 10. **时间同步**：一体机与云端服务器需保持时间同步，确保 SAVE_TIME 字段准确 --- ## 十二、联系方式 - **公司**：北京翔远同创科技有限公司 - **客服电话**：400-810-0069转3676 - **公司地址**：北京市丰台区大成里秀园13号楼东侧楼