在當前的工業自動化領域，集成gaoji監控系統已成為提高生產效率和監控設備狀態的重要手段。本文將詳細介紹一個綜合使用FactoryIO、西門子PLC、ESP32和ESP8266處理器、C#應用程序和MQTT服務器的監控系統的架構和功能。該系統利用西門子PLC與各種智能設備和軟件相結合，實現對工廠生產線的高效管理和實時數據監控。

直觀的界面，易于搭建虛擬工廠環境：
      FactoryIO是一款專為工業自動化設計的三維仿真軟件，提供豐富的工業設備模型和直觀的界面，易于搭建虛擬工廠。它兼容多種PLC和OPC服務器，支持S7協議，實現PLC與虛擬工廠的實時通信和控制，提升工業系統的可視化和調試效率。

系統架構
      該系統由多個部分組成，包括ESP32用于遠程顯示生產數據，ESP8266作為數據中轉站，C#應用程序用于監控PC狀態和FactoryIO的運行，MQTT服務器用于數據傳輸和通信，西門子PLC負責工業控制，所有這些部分共同構成一個完整的監控系統。

一、C#應用程序：監控PC的系統狀態和FactoryIO的運行狀態，并通過MQTT發送數據。

      C#應用程序運行在PC上，負責監控PC的系統狀態和FactoryIO的運行狀態，并通過MQTT發送數據給ESP32。系統狀態監控：C#應用程序使用PerformanceCounter類和ManagementObjectSearcher類獲取PC的CPU、GPU、內存、網絡等狀態。這些狀態數據包括CPU使用率、GPU使用率、內存使用情況、網絡上傳和下載速度等。FactoryIO運行狀態檢測：C#應用程序通過監控進程來檢測FactoryIO的運行狀態。如果FactoryIO正在運行，C#應用程序會將其狀態發送給ESP32。MQTT通信：C#應用程序使用MQTTnet庫連接MQTT服務器，發送系統狀態和FactoryIO的運行狀態數據。

部分程序解析：

定義一個名為NetworkTrafficMonitor的類，用于監控網絡流量。類的構造函數初始化了PerformanceCounter實例，用于監控每個網絡接口的發送和接收字節數。GetNetworkTraffic方法返回當前的網絡上傳和下載速度，以KB/s為單位。

定義了Program類，并導入了kernel32.dll和user32.dll中的兩個函數，用于獲取和顯示/隱藏控制臺窗口的句柄。常量SW_HIDE和SW_SHOW用于控制窗口的顯示和隱藏。定義了一個靜態變量messagePart，用于跟蹤發送的消息部分。

Main方法是程序的入口點。首先獲取控制臺窗口句柄并隱藏控制臺窗口。然后創建并配置MQTT客戶端，連接到MQTT服務器。在成功連接和斷開連接時，輸出相應的信息。創建一個NetworkTrafficMonitor實例來監控網絡流量。設置一個定時器，每隔500毫秒發布系統狀態。Zui后，通過Task.Delay保持程序運行。

PublishSystemStatus方法分三部分構建系統狀態的JSON消息，每次發送其中一部分。根據messagePart變量，輪流發送每部分消息。使用MQTTnet庫的MqttApplicationMessageBuilder創建MQTT消息，并在MQTT客戶端連接時發布這些消息。發布成功后輸出日志并更新messagePart。

IsFactoryIORunning方法檢查名為"FactoryIO"的進程是否在運行，以確定FactoryIO的運行狀態。

GetGPUInfo方法通過調用nvidia-smi命令行工具獲取GPU信息，包括風扇速度、溫度、功率消耗、功率限制、已使用內存、總內存和GPU利用率。

GetDynamicCPUFrequency方法通過WMI查詢獲取當前CPU頻率。

GetCPUUsage方法使用PerformanceCounter獲取CPU使用率。

GetUsedMemory方法通過WMI查詢獲取當前使用的內存大小。

GetDiskRead方法使用PerformanceCounter獲取硬盤讀取速率。

GetProcessCount和GetThreadCount方法分別獲取當前系統中的進程數量和線程數量。

GetUptime方法通過PerformanceCounter獲取系統的正常運行時間。

二、MQTT服務器：位于云端，負責傳輸和中繼各部分之間的數據。

       MQTT服務器負責中繼各部分之間的數據。在本系統中，MQTT服務器位于云端，具有固定IP地址，所有設備通過MQTT協議連接到該服務器進行數據傳輸。

       數據傳輸和中繼：MQTT服務器接收來自ESP8266、ESP32和C#應用程序的數據，并將其分發給訂閱相應主題的設備。例如，ESP8266從PLC讀取的數據通過MQTT服務器發送給ESP32和C#應用程序，C#應用程序發送的系統狀態數據通過MQTT服務器發送給ESP32。

在云服務器上部署MQTT服務器的程序及方法：

工業數據從PLC經過MQTT協議到云端+AI的歷程之一

三、西門子PLC：負責控制生產線設備，提供生產數據。

1.      MHJ-PLC-Lab-Function-S71200（FC）: 這段代碼展示了如何在西門子PLC1200上與FactoryIO進行通訊。

讀取當前值并遞增：

PEEK函數用于讀取特定存儲區的值。area := 16#82表示讀取的是輸入（I區）數據。dbNumber := 0表示數據塊編號。byteOffset := 511表示讀取的字節偏移量。將讀取的值存儲在變量#Value中并遞增1。

寫入遞增后的值：

POKE函數用于向特定存儲區寫入值。向與上一步讀取相同的存儲區寫入遞增后的#Value。

向輸出區寫入新值：

area := 16#81表示輸出（Q區）數據。向指定的偏移量（1016和1020）寫入值#Value_01_DW和#Value_02_DW。

重置特定位置的值：

將偏移量為511的值重置為0。目的是為了進行狀態復位或同步操作。

同步操作和循環：

外層循環運行121次，內層循環運行11次，每次循環讀寫系統時間。RD_SYS_T和WR_SYS_T分別讀取和寫入系統時間，模擬同步操作。讀取偏移量為511的值并存儲在#SyncVal中。如果#SyncVal等于#CompVal，跳轉到標簽M_1。

標簽M_1的操作：

將偏移量為511的值重置為0。

這段PLC程序的功能是實現I區和Q區的讀寫操作以及控制邏輯。在I區（輸入區），程序讀取偏移量為511的當前值，將其遞增后寫回。隨后在Q區（輸出區），程序將特定值寫入偏移量1016和1020處，同時將偏移量511處的值重置為0。接著程序進入一個嵌套循環，反復讀寫系統時間，并在每次外層循環結束時讀取Q區偏移量511處的值。如果該值等于預設比較值，則跳轉到標簽M_1，重新將Q區偏移量511處的值重置為0。通過這種方式，程序實現了I區和Q區的數據讀寫及同步控制。

接著就只需要在PLC上實現功能即可：

四、FactoryIO：一個3D工廠仿真軟件，用于模擬工業自動化系統和分揀流水線。

設置西門子PLC的連接參數（使用仿真PLC的要選擇PLCSIM）：

設置完后會自動連接：

設備組件：

以下是針對PLC程序組建的：

五、ESP32模塊：用于顯示來自PLC和PC的數據，使用LVGL庫創建圖形界面。

系統啟動（2.0寸顯示屏）：

系統暫停（2.0寸顯示屏）：

ESP32是一個強大的微控制器，內置Wi-Fi和藍牙功能，非常適合物聯網應用。在本系統中，ESP32使用LVGL庫創建圖形界面，顯示生產數據和PC系統狀態。

LVGL圖形界面：LVGL（LightandVersatileGraphicsLibrary）是一個開源的圖形庫，支持各種顯示屏和輸入設備。它具有高效、靈活、易于使用等特點，非常適合嵌入式系統。在本系統中，LVGL用于顯示來自PLC和PC的數據，包括生產線設備狀態、生產數據、CPU使用率、GPU使用率、內存使用情況、網絡流量等。

Wi-Fi連接和MQTT通信：ESP32通過Wi-Fi連接到MQTT服務器，從MQTT服務器接收來自ESP8266和C#應用程序的數據，并將其顯示在圖形界面上。

六、ESP8266模塊：連接PLC，讀取和寫入數據，通過MQTT與ESP32和C#應用程序通信。

ESP8266是一個低成本的Wi-Fi微控制器，適合用作物聯網設備。在本系統中，ESP8266連接到西門子PLC，讀取和寫入生產數據，通過MQTT與ESP32和C#應用程序通信。