记一次工业软件开发经历
项目概述
项目背景：工厂表面处理产线项目
b司接了a司一条表面处理产线的项目，包含硬件及软件，由于现在b司做的软件难用且数据难以查找，a司不满意验收不通过，款项没有结清。所有b司找到我们,希望我们能帮他搞定这个软件系统。
公司关系：
- 互联网软件公司，A司（我在的公司）
- 工业服务集成商，B司（我们直接接触的客户）
- 工厂C司（制造业的工厂，B司的客户）
人员关系：
- H工，A司的软件开发人员（即在下）
- I工，A司的某部门leader（即在下领导）
- J工，B司该项目负责人
- K工，B司该项目的驻场协调人员（J工的手下）
- L工，外包人员，负责电路设计，plc开发，原有的软件系统开发。
系统架构（旧）：
- 软件（给工人使用的人机交互程序，基于组态王软件开发的工业软件）
- plc，工业中普遍采用的可编程控制器，用来控制物理设备
- 物理设备，各种传感器及物理设备。（如温度传感，水泵设备，超声设备等）
控制流程， 软件 < -----> PLC <--------->物理设备
阶段一 （10月10）
需求
此时的需求是，需要有生产数据导出的Excel.
技术准备
通过看组态王的说明文件，了解到其有一个web，api接口可拿到所有字段的数据。
技术方案
于是此时考虑的技术方案，就是从组态王里面拿到数据进行格式化后输出。
采用该技术方案的原因：
- 该方案可以满足客户需要数据的需求。
- 该方案开发周期短，不需要接管麻烦的硬件控制。
开发
我在开发电脑安装了一个演示版组态王（演示版2小时会自动关闭），开发了一个脚本不断请求组态王web接口的数据，然后格式化生成excel。
碰到的技术点：通过测试发现组态王程序不允许使用Connection: Keep-Alive,该选项会使组态王崩溃。
一两天的时间开发完成，就等待安排时间去现场部署。（因为部署时会影响生产，只能等待安排时间）
部署
部署时发生的问题：
- 现场电脑使用win7系统，缺少一些重要组件导致python无法直接安装。
- 现场的组态王程序没有我在公司测试的api接口
此时与原先的软件开发人员L工沟通这个问题，他解释说现场使用的加密狗没有开通这个功能，这个功能要单独收费。
因为组态王使用的是加密狗授权。我在公司测试运行的演示版是全功能的。
结果
所以阶段一的开发工作是无效的，主要问题是双方缺少沟通，这个技术方案需要俩套系统的功能上的支持。我对工业软件按模块收费的模式不了解，我以为花钱了就是所有的功能都有的，和演示版一样，只是不会自动关闭。
阶段二 （准备期，10月10日至11月10日）
需求
每天一个生产数据报表excel文件。
准备
下一步方案考虑绕开组态王和plc通讯。让plc开发给我一个tcp通讯口。
找了很多关于plc的资料学习，使用plc开发软件进行联系。使用仿真软件模拟测试。
- plc程序开发软件与plc设备具有很强的关联性。不同设备要使用不同的软件开发。
- 没有官方的仿真软件，且仿真软件模拟不了网络通讯。
后来强烈要求leader搞一个真实plc设备。
plc设备搞来后，花了两周了解熟悉了plc程序开发，能写一些简单的逻辑程序辑器网络通讯(socket）开发。
准备工作完成后开始正式开发，开了一个专门的工厂项目。原来只是一些单文件脚本，挂在其他项目里。
技术方案一
我在plc中的变量区定义一个地址块，plc程序把我需要的数据传到这个地址块。我会高频的读取这个地址块的数据，写入到我定义的数据库里面。然后按需求输出一个客户需要的excel文件。
开发一
进行demo开发，确认技术方案可以实现。
与L工同步这个技术方案，L工表示数据都有的组态王已经把数据存在数据库了，不需要这么麻烦。
调整技术方案
技术方案二
调整技术方案， 直接从组态王的数据库提取数据，不做plc通讯。
通过沟通发现L工并不懂数据库，经过自己研究发现他所谓的数据库是ms access。
不断读取ms access的数据来生成今日报表excel文件，每当有新的数据产生，今日报表文件就会刷新。
到了第二天，就会产生一个不断更新的excel文件。（为什么不生成昨日的数据？忘了，且客户需要当日数据）
开发二
通过观察组态王的演示程序，其中演示功能有数据库存储即ms access的模块。我可以直接基于这个演示模块进行开发， 到现场只要替换掉字段名称，即ms access 文件即可。
- 通过统计行数来判断是否有的新的数据产生。 有新的数据则重新加载数据。
- 加载的数据放在内存，当重新加载时，把新的数据添加内存。
- 当有新数据重写整个excel文件。由于数据时基于每天的，所以量不可能很大。
- 原来是生成2013的excel文件， 为了适应现场改成2007的excel文件。
- python程序打包Windows系统服务
部署
约时间到现场部署， 这次L工也在现场。L工见到我马上抛出一个重要问题。
数据只有行车是自动模式才会存，手动模式不存数据。（此时心里mmp）
感觉又是浪费时间，因为这个线基本不用自动模式，win7系统组件装上去，python环境安装。部署服务。
看了一下历史数据只有少数的几次，估计还是测试的数据。所以这个功能虽然可行，但是源头上就没有数据。
结果
功能可行，部署也很顺利。 但是源头没有数据，后来去看确实没有数据。
阶段三 （11月14日至12月22日）
需求
完成对产线的自动化生产的控制，在实现原来组态王实现的所有功能上增加数据保存
解除原来程序的一些操作限制方便工人使用。
准备
和leader即b司leader沟通， 直接把整个组态王干掉。我这个写一个界面程序直接与plc通讯。
leader 出原型图，我负责系统结构设计及开发，另外一个同事配合我与L工沟通一些问题。
技术方案
- 使用cs结构socket通讯，因为后面可能会有前端来配合我完成开发工作，也可能做成ipad应用。
- 目前前台使用使用pyqt5 实现。
- 操作方式尽可能倾向与触摸操作。
- 与plc的通讯使用S7协议
- 上位机与plc的协作方式。
在plc变量区中定义一个上位机只读块，和上位机只写块。通过这两个块的字段修改进行控制反馈。
开发
前台开发：基于pyqt5进行开发，一边开发一边学。官网文档主要是c++的，只能看个大概，多多谷歌。
有个pyqt5群，这帮人闲得很，可以解答各种问题。
- 数据模块，利用import实现单例, 主要衔接了界面和通讯。对接口进行分发处理
- 网络通讯模块
- qt designer 生成的界面模型
- 界面程序，继承界面模型，定义槽及事件关联。
- tableview 模块
- tablemodel模块
- 对话框模块
后台开发：基于Python开发
- 数据模块, 使用Init()实例引用传递的方式实现单例（缺点，pycharm不知道具体结构，无法自动提示）
- s7 协议模块， 用于和西门子plc通信
- plc字段对象，协商的地址块的每个此段抽象出来的对象
- socketserver， 与界面程序通信。
- 数据库结构定义模块。
- 数据库操作模块。
写给plc使用的接口文档。 即地址断的定义说明
开发过程心得，
- 由于采用了这个分离结构，导致工作量翻倍。要时刻记得这是客户端尽量不要有逻辑处理。
- 如果是一个人开发再也不要使用这种结构。
- 用了非常多的动态挂载，导致到了后面查找一个功能要用全局搜索。
- 数据满天乱飞，自己看了都怕。
- 轻重缓急要分清楚，要为最核心的功能做最简单的实现，再去优化。类似于TDD。
花了一些时间在无关紧要的细节上（细节最后还没用上），最后只能把需求砍了。 - 日志模块真的是挺难的。由于代码复杂，出了问题也不好复现。一般都需要查日志解决。
一个好的日志应该能帮助快速且正确的定位问题。现在这个日志用得太烂了。
联调
早上到了现场准备联调， 结果工厂说线停错了，等到下午才开始联调。
因为我们这里开始联调的话现场无法进行生产。
碰到了一个plc浮点数问题，一开始我让另一个同事跟L工对好字段的数据类型，
这个工作没做到位。因为我觉得出了问题我也还能hold住，也就没管了。
花了一个多小时解决整个问题。
碰到了一个位的问题，我代码里的bit位是按字节流顺序的即高位到低位的顺序，
而PLC代码里的位是按低位到高位的顺序排的。最后把所有位类型的数据改成字节类型。浪费了空间。
然后就是对天车的控制，整个中间出了很多问题。
基本就是我这边出问题改半天，L工在边上等着。L工那边PLC出问题改半天，我在边上等着。
就这样搞了一个通宵，只对完了一些基本控制。只好约下次再去搞了。让他们还是先用原来的系统。
结果
只完成了一部分的联调，联调必须在现场才能完成。
阶段四 （12月30日至 1月2日）
联调
元旦工厂放假三天，给了我们充足的联调时间。
第一天 12月30日
动作联调，改了很多逻辑。晚上11点就撤了，第二天早上继续搞。
晚上在酒店看俄罗斯电影，《夜空飞燕》真的挺好看，俄罗斯妹子真漂亮
第二天 12月31日
联调基本完成，优化了一下策略及界面，准备部署。内部联合验收时出了问题，
因为我的程序是没有保存过程数据。每天开始要手动录入数据昨天没做完的数据，因为设备晚上会断电。
为什么不保存过程数据？
- 因为在我的设计里活每天都要干完的。活不可能干到一半的。这钱算谁的。
- 保存数据需要进行数据库操作，我的逻辑很多这样实现起来很麻烦。
- 工人可以每天早上来的时候录一下数据。
我们几个重新沟通了一下，确定了这个功能必须实现。 然后我就回酒店加班改代码。
那天是跨年夜，而我在酒店里加班改代码。浙江卫视放着《追梦》的节目。我在想我是不是在
追梦。我想应该不是，那天我在群里和朋友说，这不是我心爱的代码，这只是让我我苟且的代码。
我心爱的代码平时不肯多花点时间去写，现在却在为这破玩意而竭尽全力。真是想打自己一顿。
这个其实不是一天时间内可以写完的（以我目前的能力），但我挑战一下这个极限编程，
我不想认输，想把他做好。我在工作上总是有一种莫名的责任感，鞭策我吧，公瑾！
那天晚上本来想晚上12点睡的，但是压力太大实在睡不着。 在床上失眠了一个小时决定起来继续写代码。
在这个极限编程的时候发现了自己的一些问题，过度依赖ide的提示及自动补全。自己取得名字自己记不住，
英文太差了。（最近正好学词根词缀，感觉这个非常适合用来写代码）。对多线程的理解不到位，直到在真正调试的时候我才意识到这个问题，多线程必须结合类似于队列的东西使用。
我的多线打破了我分模块解耦的设计。由于这个多线程的错误使用导致代码高度耦合，
还好python内置全局锁，没有出现错误数据。代码正常运行。只是我也难以把握代码代码运行轨迹。
差不到写到了早上五点，终于有了困意就开始睡觉，定了个8点半的闹钟，
第三天 1月1日
8点半爬起来去酒店吃早餐，被告知没有早餐，只好拿出百度地图开始找吃的。找到了一家快餐店。吃了早饭就回去改代码，从早上9点改代码，中午1点的时候花了半个小时去吃饭， 就这样改到了下午3点半，然后我让K工和L工接我到现场调试。
调试过程依然不顺利，搞到了晚上22点才把联调完成，动作符合预期行为。开始准备进行部署。
由于我的分离结构，设备部署也很麻烦，服务端我部署在centos上，使用了多网卡，网络问题也搞了半天才接通。客户端部署发现了由于目标设备分辨率问题，导致整个页面显示效果很不理想。然后调整代码。还出了界面显示修改，一开始以为是硬件问题导致，到了后面才发现是代码里有个路径问题。这样差不多折腾到了早上6点，才把流程跑通。我教了一下K工如何使用我开发的这个软件，等工人上班由K工教工人如何使用。
K工把L工和我送回酒店休息，L工中午要赶火车就先和我回酒店休息。
第四天 1月2日
我睡到了9点多，有点不放心打车跑现场去看看，毕竟这个代码我自己都没测过。K工在现场教工人使用我开发的软件，使用过程中由于代码出了bug导致自动化跑不起来。在我配合实际生产使用的时候，发现我这个软件不能帮助工人提高生产效率，手自动模式衔接的不是很好。这整个交互可能需要重新进行设计。我在现场留下了我的电话，一再叮嘱工人出了问题打我电话， 因为这个未经过测试，我也不清楚会出现什么问题。我和K工一起去吃饭，K工送我回酒店，就回去睡觉了毕竟昨晚通宵一直没睡。然后我就回酒店把那个bug改掉，还有一个页面优化的问题。晚上7点的时候我打电话给K工让他接我去现场，
因为这个bug不是我预料的错误，必须在现场才能调试出来。到了现场，工人反馈说，
因为我软件崩溃一直打不开，泵关不掉，水溢出了。这个是由于前天晚上赶出来的代码，没有添加限制导致下标越位，工人在操作的不知道有这个要求。而且因为数据是持久化的，所有每次程序重启的使用的时候会
加载这个错误数据，然后程序报错退出。我首先简单修改了一下程序，能正常打开程序，先帮工人把泵关了。考虑了一下这其中的风险，我程序崩溃会导致现场无法进行生产，而且现在用我的程序并不能提高生产效率。我打电话给 leader说明一下现场情况及我的考虑。准备回滚为原来旧的系统。leader和B司的leader沟通后同意我的做法，于是我准备进行系统回滚。打电话给L工，让他把原来的PLC代码发给我，因为我部署的方式是直接换硬盘的所有他这个回滚倒是方便的。这个时候发现了一个问题，原来系统的加密狗不见了（应该是L工拿走了）L工说会寄一个新的加密狗过来。这样只有明天才能回滚了。我在代码把自动化相关的那块，具有复杂逻辑的东西给禁用了。减少出问题的概率。再三叮嘱工人出了问题一定要打电话给我。我开发的电脑先放在现场，等明天加密狗到了再去现场代码进行回滚。就这样我们折腾到了晚上11点才走。晚上终于可以好好睡觉了，电视放着百家讲坛。
阶段五 （1月3日至1月4日）
1月3日
这天睡到10天，我电话给L工追问加密狗的事，让他寄快递加急件，把快递单号发给我。我看快递单号是标快，打电话过去追问情况，他说寄不了加急，只有标快的。这样的今天就到不了。我打电话给leader说明情况，leader让我把操作步骤写下来，让K工找个现场的人明天配合我进行远程回滚。我把步骤写下给leader看，leader认为步骤过于复杂，工人搞不定的。说明天带我去现场回滚。中午时候K工来酒店接我。我告诉K工，人不用安排，明天我们会过来回滚的。让他和现场的人交代一下，出了问题一定要打电话给我。我们就一起回杭州了，我的东西先扔现场，反正明天就过来了。回来高速还堵车了。
下午我和leader碰了一下，沟通一下现状和后续计划。leader表示工人先这么用着，出了问题开车过去也就一个小时。明天和b司leader碰一下。
晚上我在家的时候用远程连了一下，看了下现场服务端代码的运行情况，正常使用，我把数据库同步脚本开起来。
1月4日
K工打电话说了现场有了问题，我告诉他正确的操作流程。晚上远程的修改了一下代码，初始化时加载持久化数据的功能。减少问题发生的概率
结语
- 需求搞错了
我是基于leader的ppt进行开发和构思的，leader和b司的leader也一起对过了ppt。
然而这俩人压根不知道现场情况，导致我很多设计是错误的。 - 工业软件一定到了解真实的使用场景。挖到客户的真正需求。
- 代码一到现场就大改了，所以一开始在公司写的很多的代码都是无效的。
