告别人工干预！C# 轻量级上位机自动联动 MES 与视觉检测

前言

工业自动化与智能制造日益普及，如何高效、稳定地将现场设备（如扫码枪、视觉检测系统）与企业信息系统（如MES）打通，成为许多制造业关注的核心问题。

本文将介绍一个基于 .NET 开发的实际项目——"上位机扫码联动视觉检测系统"，从整体架构到关键逻辑，详细解析其设计思路与实现方式。

场景描述

项目源于某工厂产线的实际需求：操作员通过扫码枪扫描产品条码后，系统需自动向MES查询该产品的工艺状态，并根据结果决定是否允许进入下一道视觉检测工序。

整个过程要求实时、可靠、可追溯，且具备良好的用户交互体验。为满足这些需求，采用 WinForm 搭建上位机应用，结合串口通信、TCP 网络交互及 HTTP 接口调用开发了一套轻量但功能完整的闭环控制系统。

项目介绍

一个 Windows 桌面应用程序，主要运行于产线工位的工控机上。其核心任务是监听扫码枪输入，验证条码格式，调用 MES 接口获取产品信息，并将处理结果发送给视觉检测系统，最终接收并展示检测结果（OK/NG）。

整个流程实现了"扫一次码 → 查一次MES → 发一次指令 → 等一次结果"的完整闭环。

项目功能

1、支持通过配置窗口设置扫码枪所连接的串口参数；

2、自动监听串口数据，识别完整条码并进行格式校验；

3、调用企业 MES 系统接口，查询当前产品的前工序完成状态；

4、根据 MES 返回结果，动态决定发送给视觉系统的数据内容（新零件号或"sameSpecs"标识）；

5、通过 TCP 客户端将指令发送至 VisionMaster（端口9527）；

6、同时启动 TCP 服务端（端口9528），监听 VisionMaster 返回的最终检测结果；

7、在界面上实时显示条码、U9单号、零件号、工序状态及最终 OK/NG 结果；

8、全程记录详细日志至本地文件（按日期分文件），便于问题追踪与审计。

项目特点

首先，系统具备严格的流程控制机制。通过 _isWaitingForResult 和 _currentProcessingBarcode 两个状态变量，确保"一件一检"，防止操作员连续扫码导致数据错乱。

其次，针对零件号重复场景做了优化：若当前产品与上次为同一型号，则发送"sameSpecs"而非完整零件号，减少视觉系统重复加载模型的开销。

另外，所有异步操作（如串口接收、HTTP 请求、TCP 通信）均通过线程安全方式更新 UI，避免界面卡死或崩溃。日志系统也兼顾了可读性与性能，支持 JSON 格式美化输出，并限制内存占用。

项目技术

基于.NET Framework 4.7.2 开发，使用 WinForm 开发图形界面。

关键技术栈包括：

• System.IO.Ports 实现串口通信，处理扫码枪数据碎片；

• HttpClient 调用 RESTful MES 接口，解析 JSON 响应；

• 自定义 TcpClientManager 与 TcpServerListener 类，分别负责与 VisionMaster 的双向通信；

• Newtonsoft.Json 用于 JSON 序列化与格式化；

• 多线程同步机制（如 Invoke、lock）保障 UI 与文件写入的安全性；

• 正则表达式校验条码格式，提升输入可靠性。

项目代码

异步监听循环

private async Task ListenLoopAsync(CancellationToken token)
{
    try
    {
        // 监听所有网络接口的 IP 地址
        _resultListener = new TcpListener(IPAddress.Any, _listenPort);
        _resultListener.Start();
        WriteToLogFile($"VisionMaster 结果监听服务已启动，端口: {_listenPort}");

        while (!token.IsCancellationRequested)
        {
            // 使用 token 优雅地处理关闭时的阻塞
            Task<TcpClient> acceptTask = _resultListener.AcceptTcpClientAsync();

            // 等待接受连接或取消信号
            await Task.WhenAny(acceptTask, Task.Delay(Timeout.Infinite, token));

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

            // 接受客户端连接
            TcpClient client = await acceptTask;
            // 异步处理该客户端数据，不阻塞主循环
            // 使用 _ = 忽略返回的 Task，实现 fire-and-forget
            _ = HandleVisionMasterResultClient(client, token);
        }
    }
    catch (ObjectDisposedException) when (token.IsCancellationRequested)
    {
        // 正常关闭，忽略
    }
    catch (Exception ex)
    {
        if (!token.IsCancellationRequested)
        {
            WriteToLogFile($"VisionMaster 结果监听失败: {ex.Message}");
        }
    }
}

项目效果

系统显著提升了产线作业效率与准确性。操作员只需扫码，后续流程全自动执行，无需人工判断是否可检测。

MES 数据与视觉检测结果紧密联动，杜绝了"未完成前工序却进入检测"的风险。

项目源码

代码结构清晰，主窗体 Main.cs 集成了串口、TCP、HTTP、日志等核心模块，并通过职责分离（如 MesService、TcpServerListener 等类）提升可维护性。

大家可根据自身产线需求，灵活调整条码规则、接口地址或通信协议。

Gitee：https://gitee.com/w22222h/sjsw

总结

项目是一个基于Windows窗体应用程序的自动化检测系统，集成了串口通信、TCP/IP网络通信、日志记录以及MES接口查询等功能。通过模块化设计、线程安全、异常处理等技术确保系统的稳定性和可靠性。

看似简单的扫码联动系统，实则融合了工业通信、业务逻辑与用户体验的多重考量。它不仅解决了具体产线痛点，也为类似场景提供可复用的技术示例。

在智能制造向纵深发展的当下，此类"小而美"的上位机应用，正是连接物理世界与数字系统的桥梁。还可进一步集成 OPC UA、数据库持久化或 Web 管理后台，拓展其应用场景。

关键词

上位机、扫码枪、MES、VisionMaster、串口通信、TCP通信、C#、WinForm、工业自动化、闭环控制、自动化检测系统、TCP/IP网络通信、MES接口查询、日志记录

最后

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