C#上位機開發一本通（簡體書）

本書針對自動化工程師，全面、深入地介紹了C#上位機開發的基礎知識、設計思路與功能實現，旨在幫助讀者快速掌握上位機開發的基本原理、技術要點和實踐方法。本書內容主要包括C#基本語法、常用控件和布局技巧，C#與WinCC數據交互，SCADA面向組件開發，利用C#實現設備通信，通信驅動庫封裝，數據庫應用開發，文件操作與訪問，程序安裝與部署等。本書內容翔實、實用性強，緊密結合自控行業技術人員的IT知識需求，在C#語法講解中穿插大量程序實例，提高讀者學習興趣和編程成就感。同時，通過典型的上位機應用開發講解，幫助讀者掌握實際應用開發技能，學以致用。本書適合從事上位機開發的自動化工程師學習，也可供控制工程、自動化相關專業的師生參考。

本書內容系統全面，適合有意從事上位機開發的自動化工程師學習。1.對利用C#開發上位機進行了系統詳盡的闡述，包括多線程采集、自定義控件開發、wincc控件開發、數據庫操作、SCADA開發等內容。2.針對自動化工程師，緊密結合工控行業，對C#語法講解部分進行精簡，重點闡釋核心語法，摒棄那些不適用於自控工程師的知識，並穿插講解應用程序開發，提高讀者閱讀興趣。3.搭配工程案例，並且提供程序源文件，方便讀者學以致用。

以前我常在想，對於自動化工程師來說，如果你一直想走技術路線，那麼該往哪個方向發展？我相信很多人肯定也考慮過這個問題。以我個人的經驗來看，從自動化到信息化，融合OT和IT，是個不錯的選擇。目前自動化和信息化中間像是有個鴻溝，懂自動化的人不懂信息化，懂信息化的人又不懂自動化。這樣會有什麼問題？首先，對於一個複雜的智能製造項目來說，溝通成本高，架構無法合理設計。因為有些任務放在自動化裡實現比較合理，而有的任務則放在信息化裡實現更為合理。面對這種情況，只有同時熟悉自動化和信息化的人才會懂得合理規劃項目架構。其次，對於項目中的問題，很容易出現自動化的人和信息化的人互相推諉、扯皮。這時如果有一位同時熟悉自動化和信息化的工程師就可以避免這種情況。未來，伴隨著產業升級，同時精通自動化和信息化的智能製造架構師將會非常搶手。只要你稍微留意一下，就會發現目前市場上這類人才需求已經越來越多了。
另一方面，自動化技術發展一日千裡，客戶的控制需求也越來越高，相信很多自動化工程師已經感覺到因為缺乏高級編程語言技能而越來越使自己對很多工作感覺力不從心。比如在工廠數據采集中的各種非標協議轉換、報表需求、數據存儲、視覺識別，以及MES/ERP之間的信息交互等。在互聯網浪潮下，很多新興企業顛覆了傳統行業，對於自動化行業來說亦是如此，僅僅擁有傳統自控知識顯然已經無法適應現如今的工業製造對自動化的要求。
微軟的C#語言憑借完整而強大的技術體系，使其在工業生產領域的信息化系統中占據了主流地位。很多上位機(這裡的上位機指的是SCADA)和生產過程管理系統都是採用C#開發。本書緊密結合自控行業對IT知識的需求，專門針對自動化工程師學習運用C#開發上位機或管理系統而編寫。
本書是一本零基礎入門教程，在內容上摒棄了那些不適用於自控工程師的知識點，比如控制臺應用等，因為通常自控工程師不會涉及此類工作。另外，編程語言的學習通常是枯燥的，很多人往往還沒有入門就放棄了！為了避免此類情況發生而使大家很快就可以獲得編程成就感，本書減少了語法篇幅，將應用程序開發穿插在語法中來提高讀者學習興趣，而不至於半途而廢。
本書的章節編排如下：前8章是C#的一些基本知識，涵蓋了對C#的基本語法、常用控件、布局技巧等的介紹。這些知識點是開發C#應用程序的基礎，如果你是從零開始學習，那麼建議你一定要完整地學習完。如果你對C#的基本知識有過了解，那麼可以不必在這部分花費太多時間。第9章我們安排了C#和WinCC的數據交互內容。這裡開始了第一次實際應用開發，通過本章的學習，可以初步了解到C#的強大功能。第10～12章是三個章節的語法知識學習，結合SCADA開發中常用的Icon和Faceplate來演示面向組件開發。第13章講解C#如何和設備通信，包含了S7、OPC、Modbus、Fins等主流通信協議。另外還引入了設計模式，講解如何封裝自己的通信驅動庫。第14章結合數據庫應用開發講解了數據存儲和展示。在數據庫開發方面，從最基礎的SQL語句使用到ORM使用都有涉及，涵蓋面很完整。第15章講解了常用的文件操作和訪問、程序安裝部署等一些C#應用開發中經常用到的技能。
本書在內容編排上涉及的知識點比較多，不可能對每個知識點面面俱到，所以我們對每個知識點進行了一定的裁剪，力求能夠使用較小的篇幅就把每個知識點講明白。因此我們建議大家在學習時除了基本語法外，部分知識點可以先有個基本了解，知道它的使用場景以及如何簡單地應用，在接觸到項目需求時可以結合實際情況再深入學習。比如OPC、Fins通信等一些未必馬上能用到的技術。
編程技術的學習是需要持之以恒的，對於自控工程師來說尤其如此。希望大家在學習過程中不要急躁，只要穩扎穩打，持續保持學習熱情，肯定可以實現自己的目標。
本書側重於C#在工控行業中的應用開發，對於C#及.Net類庫的知識難以全面介紹，所以大家在看完本書後如果還有興趣深入了解它們，可以自行參考微軟的幫助文檔。
由於著者本人對C#的認知有限，書中不當之處在所難免，懇請工控界同行及IT界相關人士不吝指教，任何問題請發送郵件至huangwei@hwlib.cn，謝謝大家！

著者　

第1章 C#上位機開發概述 001
1.1 .Net Framework 002
1.2 .Net Standard 002
1.3 .Net Core/.Net 004
1.4 C# 004
1.5 Native和Managed程序 006
1.6 Visual Studio 006
1.7 安裝Visual Studio 006
1.8 第一個C#程序 006
1.9 WinForm和WPF 015
1.10 RAD工具 015
1.11 事件驅動模型 016
1.12 Runtime 016

第2章 數據類型與運算符 017
2.1 變量 017
2.2 常量 019
2.3 基本數據類型 020
2.4 枚舉 022
2.5 結構 023
2.6 數組 025
2.6.1　一維數組 025
2.6.2　多維數組 026
2.6.3　數組的數組 028
2.7 object 028
2.8 var 029
2.9 變量命名規則 029
2.10 運算符 030
2.10.1　一元運算符 031
2.10.2　二元運算符 032
2.10.3　三元運算符 032
2.11 程序注釋 032
2.12 代碼折疊 033
2.13 變量作用域 033
2.13.1　循環體中的變量 034
2.13.2　方法或者事件中的變量 035
2.13.3　類字段 036
2.14 關鍵字 037
2.15 命名空間 038
2.16 實用技巧 039
2.16.1　快速輸入 039
2.16.2　錯誤提示 040

第3章 流程控制 041
3.1 條件語句 041
3.2 選擇語句 043
3.3 循環語句 045
3.3.1　for 045
3.3.2　while 046
3.3.3　do…while 047
3.3.4　foreach 048
3.4 跳轉語句 048
3.4.1　goto 048
3.4.2　break 049
3.4.3　continue 049
3.4.4　return 050

第4章 高級類型 051
4.1 數據字典 051
4.2 dynamic 054
4.3 list 055
4.4 泛型 056

第5章 常用控件 059
5.1 公共屬性 059
5.1.1　Name 059
5.1.2　Text 060
5.1.3　Enabled 060
5.1.4　Location 061
5.1.5　FlatStyle 063
5.1.6　BackColor 063
5.1.7　Font 063
5.1.8　ForeColor 063
5.1.9　BackgroundImage 064
5.1.10　Visible 064
5.1.11　Size 065
5.1.12　Dock 065
5.1.13　Locked 065
5.2 按鈕控件(Button) 066
5.3 文本框控件(TextBox) 067
5.4 標籤控件(Label) 068
5.5 下拉列表框控件(ComboBox) 069
5.6 ListBox 071
5.7 DateTimePicker 072
5.8 ListView 073
5.9 DataGridView 078
5.9.1　綁定數據表(Access) 078
5.9.2　綁定數據表(SQL Server) 083
5.9.3　代碼操作DataGridView 085
5.10 菜單(MenuStrip) 088
5.11 工具欄(ToolStrip) 090
5.12 狀態欄(StatusStrip) 092
5.13 Timer 093
5.14 LinkLabel 095
5.15 TreeView 096
5.16 contextMenuStrip 097
5.17 PictureBox 099

第6章 窗體布局 103
6.1 默認布局 103
6.2 邊界布局 103
6.3 流式布局 104
6.4 網格布局 106
6.5 卡片布局 108
6.6 混合布局 108

第7章 常用類庫 113
7.1 Convert 113
7.2 BitConvert 114
7.3 DateTime 115
7.3.1　屬性 115
7.3.2　方法 116
7.4 GDI 119
7.4.1　幾個概念 119
7.4.2　繪製直線 119
7.4.3　繪製矩形 121
7.4.4　繪製圓形 122
7.4.5　繪製文本 123
7.4.6　填充矩形 124
7.5 常見應用 125
7.5.1　進制轉換 125
7.5.2　vbpowerpacks 126

第8章 第三方UI控件庫 130
8.1 CSkin 130
8.2 ReaLTaiizor 132
8.3 NuGet簡介 134

第9章 C#與WinCC 135
9.1 C#訪問WinCC 135
9.1.1　COM技術 135
9.1.2　訪問WinCC變量 135
9.1.3　訪問WinCC控件 139
9.2 使用C#開發WinCC控件 142
9.2.1　自定義控件 142
9.2.2　自定義按鈕控件 143
9.2.3　開發WinCC支持的控件 152
9.2.4　自定義控件和WinCC交互 154

第10章 多線程 159
10.1 進程和線程 159
10.2 進程中的循環 160
10.3 多線程例子 161
10.4 Thread類 162
10.4.1　構造函數 162
10.4.2　屬性 162
10.4.3　方法 163
10.5 ThreadPool 164
10.6 Task 167
10.7 async/await 170

第11章 面向物件與面向組件編程 173
11.1 面向物件編程概述 173
11.2 閥門物件 175
11.2.1　屬性 176
11.2.2　方法 177
11.2.3　事件 178
11.2.4　實例化 179
11.3 面向組件編程概述 181
11.4 閥門組件 181
11.4.1　在項目中創建組件 182
11.4.2　接口信號 184
11.4.3　組件屬性 185
11.4.4　組件方法 187
11.4.5　Faceplate 190

第12章 委托、事件與回調 194
12.1 委托 194
12.2 事件 198
12.3 回調 199

第13章 設備通信 202
13.1 串口通信 203
13.2 Socket通信 209
13.2.1　Socket基本知識 209
13.2.2　Socket通信適用場景 211
13.2.3　Socket通信流程 211
13.2.4　Socket通信實例 212
13.3 S7通信 222
13.3.1　幾種常用的通信庫介紹 223
13.3.2　S7NetPlus的使用 223
13.3.3　Sharp7的使用 233
13.4 OPC DA 241
13.4.1　添加OPC DA Client 241
13.4.2　使用OPC DA Client 243
13.5 OPC UA 247
13.5.1　OPC UA Server配置 247
13.5.2　導入類庫 249
13.5.3　設計界面和編碼 251
13.6 Modbus 255
13.6.1　NModbus4簡介 255
13.6.2　NModbus的使用(TCP Client) 257
13.6.3　EasyModbus的使用(TCP Server) 265
13.7 FINS通信 269
13.7.1　FINS協議簡介 270
13.7.2　FINS的使用 271
13.8 多任務通信 277
13.8.1　主界面 277
13.8.2　設置界面 278
13.8.3　連接PLC 281
13.8.4　輪詢程序 283
13.9 通信驅動的設計模式 285
13.9.1　適配器模式 285
13.9.2　公共通信驅動 286
13.9.3　使用通信驅動 290

第14章 工廠數據中心 292
14.1 數據庫與數據庫管理系統 292
14.1.1　實時數據庫 293
14.1.2　在Visual Studio裡管理數據庫 294
14.1.3　SQL語句 296
14.1.4　ADO.Net 299
14.1.5　Access 300
14.1.6　SQL Server 307
14.1.7　SQLite 315
14.1.8　SQLiteHelper 325
14.1.9　ORM框架 328
14.2 數據中心框架 336
14.2.1　接入設備 336
14.2.2　網關 338
14.2.3　交換機 339
14.2.4　數據庫 340
14.2.5　服務器 340
14.2.6　云服務器(ECS) 341
14.3 物聯網平臺 344
14.3.1　物聯網與MQTT 344
14.3.2　搭建物聯網云平臺 344
14.3.3　基於C#的物聯網云平臺 353
14.4 數據展示分析 358
14.4.1　LiveChart 359
14.4.2　準備工作 360
14.4.3　支持縮放的數據展示窗體 360
14.4.4　查詢並展示數據 363

第15章 文件操作及其他 368
15.1 C#操作文件 368
15.1.1　txt 368
15.1.2　Excel 371
15.1.3　ini 374
15.1.4　設置文件 380
15.1.5　XML文件 383
15.2 多語言界面 386
15.2.1　配置資源文件 387
15.2.2　語言切換 389
15.3 異常處理 391
15.4 安裝與部署 392
15.4.1　安裝插件 392
15.4.2　打包項目 392