# CNC机床数据采集系统 - 模拟采集服务设计文档

> 最后更新：2026-04-30
> 状态：设计中

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## 一、概述

模拟采集服务（CncSimulator）是一个独立控制台应用，用于模拟真实采集地址的HTTP JSON接口。开发采集服务时无需连接真实CNC设备，通过本工具模拟各种采集场景进行联调测试。

### 1.1 定位

| 项目 | 说明 |
|------|------|
| 性质 | 开发测试工具，不投入生产 |
| 用户 | 开发人员 |
| 运行方式 | 控制台应用，双击即运行 |
| 生命周期 | 采集服务开发完成后仍可用于回归测试 |

### 1.2 核心功能

- 在本机启动HTTP服务，模拟采集地址返回FANUC格式的JSON数据
- 浏览器管理界面，可操作启停、调整参数、触发特定事件
- 支持同时启动多个端口，模拟多个采集地址
- 按预设剧本自动循环各种真实场景
- 记录每次返回的完整数据日志，方便与采集服务核对

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## 二、技术选型

| 项 | 选型 | 说明 |
|----|------|------|
| 项目类型 | .NET Framework 4.7.2 控制台应用 | 加入CncDataSystem.sln |
| HTTP服务 | System.Net.HttpListener | 一个端口同时提供：数据API + 管理界面 |
| 管理界面 | 内嵌HTML + JavaScript | 无需前端构建，浏览器直接打开 |
| JSON | Newtonsoft.Json 12.0.3 | 与项目一致 |
| 日志 | log4net → 文件 | 每次返回完整JSON + 关键字段摘要 |
| 配置 | JSON文件 | simulator.json，运行时可热修改 |

### 2.1 双角色HTTP服务

每个端口同时承担两个职责：

```
端口 9001:
  GET /              → 返回模拟JSON数组（采集服务调用这个地址）
  GET /data           → 同上（别名）
  GET /admin          → 管理界面HTML
  GET /admin/api/status    → JSON状态数据
  POST /admin/api/start    → 启动模拟
  POST /admin/api/stop     → 停止模拟
  POST /admin/api/event    → 触发手动事件
  GET /admin/api/logs      → 返回日志列表
```

采集服务配置采集地址时，URL填 `http://localhost:9001/` 即可。

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## 三、项目结构

### 3.1 文件清单

```
src/CncSimulator/
├── CncSimulator.csproj         ← .NET Framework 4.7.2 控制台应用
├── Program.cs                  ← 主入口：读取配置→启动引擎→等待退出
│
├── Core/
│   ├── SimulatorEngine.cs      ← 引擎：管理多个SimulatorServer的生命周期
│   ├── SimulatorServer.cs      ← 单地址服务：HttpListener + 请求路由
│   └── LogRecorder.cs          ← 返回日志记录器（内存环形缓冲 + 文件写入）
│
├── Device/
│   ├── DeviceSimulator.cs      ← 单台设备状态机（维护当前状态、字段值）
│   ├── ScenarioPlayer.cs       ← 剧本播放器（按时间线切换场景）
│   └── DeviceState.cs          ← 设备状态数据结构
│
├── Generator/
│   ├── FanucDataGenerator.cs   ← FANUC品牌JSON生成器
│   └── IBrandGenerator.cs      ← 品牌生成器接口（预留扩展）
│
├── Admin/
│   ├── AdminHandler.cs         ← 管理界面请求处理器
│   └── HtmlBuilder.cs          ← 管理页面HTML生成
│
├── Config/
│   └── SimulatorConfig.cs      ← 配置数据结构 + JSON序列化
│
├── simulator.json              ← 默认配置文件
└── App.config                  ← log4net配置
```

### 3.2 项目引用

```
CncSimulator → Newtonsoft.Json（NuGet）
               log4net（NuGet）
               System.Net.Http（框架内置）

不引用 CncModels / CncRepository / CncService / CncWebApi
模拟器完全独立，不依赖生产代码。
```

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## 四、配置文件

### 4.1 simulator.json

```json
{
  "gatewayPort": 9000,
  "addresses": [
    {
      "name": "FANUC-1号模拟",
      "port": 9001,
      "brand": "fanuc",
      "dataChangeInterval": 10,
      "scenarioMode": "auto",
      "devices": [
        {
          "deviceCode": "CNC-A001",
          "desc": "西栋1号",
          "initialProgram": "O0001",
          "initialPartCount": 50
        },
        {
          "deviceCode": "CNC-006",
          "desc": "6号机床",
          "initialProgram": "O0002",
          "initialPartCount": 120
        },
        {
          "deviceCode": "CNC-008",
          "desc": "8号机床",
          "initialProgram": "O0003",
          "initialPartCount": 0
        }
      ]
    },
    {
      "name": "FANUC-2号模拟",
      "port": 9002,
      "brand": "fanuc",
      "dataChangeInterval": 15,
      "scenarioMode": "auto",
      "devices": [
        {
          "deviceCode": "CNC-B002",
          "desc": "B栋2号",
          "initialProgram": "1566.NC",
          "initialPartCount": 80
        },
        {
          "deviceCode": "CNC-005",
          "desc": "验证机床",
          "initialProgram": "TEST001",
          "initialPartCount": 10
        }
      ]
    }
  ]
}
```

### 4.2 配置字段说明

| 字段 | 类型 | 默认值 | 说明 |
|------|------|--------|------|
| gatewayPort | int | 9000 | 总管理页面端口 |
| addresses | array | - | 采集地址列表 |
| address.name | string | - | 显示名称 |
| address.port | int | - | 本地址的监听端口 |
| address.brand | string | fanuc | 品牌标识（预留扩展） |
| address.dataChangeInterval | int | 10 | 数据变化频率（秒） |
| address.scenarioMode | string | auto | auto=自动剧本 / manual=手动触发 |
| address.devices | array | - | 模拟设备列表 |
| device.deviceCode | string | - | 设备编码（需与cnc_machine.device_code一致） |
| device.desc | string | - | 设备描述 |
| device.initialProgram | string | O0001 | 初始NC程序名 |
| device.initialPartCount | int | 0 | 初始零件数 |

---

## 五、设备状态机与场景

### 5.1 设备状态

每台设备维护以下内部状态：

```csharp
class DeviceState
{
    string DeviceCode;          // 设备编码（固定）
    string Desc;                // 设备描述（固定）

    // 动态状态
    string CurrentScenario;     // 当前场景名
    bool IsOnline;              // 是否在线（断电=false）
    string ProgramName;         // 当前NC程序名
    int PartCount;              // 当前零件数
    int DeviceStatus;           // _io_status: 0=离线, 1=在线
    int RunStatus;              // 运行状态: 0=待机, 1=运行, 3=加工中
    int OperateMode;            // 操作模式: 1=MEM, 10=JOG
    decimal SpindleSpeedSet;    // 主轴设定速度
    decimal FeedSpeedSet;       // 进给设定速度
    decimal SpindleSpeedActual; // 主轴实际速度
    decimal FeedSpeedActual;    // 进给实际速度
    decimal SpindleLoad;        // 主轴负载
    decimal SpindleOverride;    // 主轴倍率
    decimal PowerOnTime;        // 开机累计时间（秒）
    decimal RunTime;            // 运行累计时间（秒）
    decimal CuttingTime;        // 切削累计时间（秒）
    decimal CycleTime;          // 循环时间（秒）
    string MachiningStatus;     // 加工状态: G01/G00/G28/等
    string ProgramContent;      // 加工程序内容片段

    // 剧本控制
    int ScenarioTick;           // 当前场景已持续的tick数
    int ScenarioDuration;       // 当前场景总tick数
}
```

### 5.2 场景定义

| 场景名 | 标识 | 字段变化规则 | 典型持续 |
|--------|------|-------------|---------|
| 正常加工 | `machining` | part_count +1，主轴有值，run_status=3，cutting_time递增，machining_status=G01 | 20~40个tick |
| 加工同一零件 | `same_part` | 所有值不变，只有time更新 | 5~10个tick |
| 待机空闲 | `idle` | part_count不变，主轴实际=0，run_status=0，feed=0，machining_status=G00 | 10~20个tick |
| 换零件 | `program_change` | program_name变为新值，part_count清零，cycle_time清零 | 1个tick（瞬时） |
| 手动清零 | `manual_reset` | program_name不变，part_count突然降为0 | 1个tick（瞬时） |
| 断电 | `power_off` | 设备从返回数组中消失（IsOnline=false） | 5~15个tick |
| 恢复开机 | `power_on` | 设备重新出现，_io_status从0→1，part_count从0开始 | 1个tick |
| 暂停加工 | `pause` | run_status=1（运行但非加工），主轴实际=0，feed=0 | 5~10个tick |

### 5.3 字段变化详细规则

#### 正常加工（machining）

```
每次tick:
  part_count += 1
  run_status = 3
  device_status = 1
  operate_mode = 1                          // MEM模式
  spindle_speed_actual = spindle_speed_set ± 随机波动10%
  feed_speed_actual = feed_speed_set ± 随机波动5%
  spindle_load = 随机 15~45%
  spindle_override = 100
  machining_status = 随机轮换 [G01, G01, G01, G02, G00]  // 加工中以G01为主
  cutting_time += dataChangeInterval
  run_time += dataChangeInterval
  power_on_time += dataChangeInterval
  cycle_time += dataChangeInterval
  program_content = 程序内容片段（随program_name变化）
```

#### 加工同一零件（same_part）

```
每次tick:
  所有字段值不变（包括part_count）
  只有每个tag的time更新为当前时间
  代表：机床还在加工当前零件，上一次采集和这次采集之间零件没完成
```

#### 待机空闲（idle）

```
每次tick:
  part_count 不变
  run_status = 0                            // 待机
  operate_mode = 10                         // JOG模式
  spindle_speed_actual = 0
  feed_speed_actual = 0
  spindle_load = 0
  feed_speed_set = 0
  machining_status = ""
  power_on_time += dataChangeInterval
  run_time += dataChangeInterval            // 运行时间照常增加
  // cutting_time 不增加（没有切削）
```

#### 换零件（program_change）

```
瞬时触发（1个tick）:
  旧的 program_name → 新的 program_name
    新程序名从预设列表轮换: ["O0001", "O0002", "1566.NC", "PART-A", "TEST-03"]
  part_count = 0
  cycle_time = 0
  run_status = 3                            // 立即开始加工
  machining_status = G01
  spindle_speed_set = 随机 200~800          // 新程序新的速度
  feed_speed_set = 随机 30~150
```

#### 手动清零（manual_reset）

```
瞬时触发（1个tick）:
  program_name 不变
  part_count 突然降为 0
  run_status = 3
  其他字段不变
  之后进入 normal_machining 场景继续递增
```

#### 断电（power_off）

```
触发后:
  该设备不参与JSON数组生成（从返回数据中消失）
  所有内部状态冻结
  采集服务视角：调HTTP接口正常返回，但少了这台设备的数据
```

#### 恢复开机（power_on）

```
瞬时触发（1个tick）:
  设备重新出现
  device_status (_io_status) = 0 → 1        // 开机瞬间可能先显示0
  part_count = 0                            // 重启后清零
  cycle_time = 0
  program_name = 上次断电前的程序名（设备重启不丢程序）
  然后进入 idle 或 machining 场景
```

#### 暂停加工（pause）

```
每次tick:
  part_count 不变
  run_status = 1                            // 运行但暂停
  spindle_speed_actual = 0
  feed_speed_actual = 0
  spindle_load = 0
  machining_status = ""
  power_on_time += dataChangeInterval
  run_time += dataChangeInterval
```

### 5.4 自动剧本

自动模式下，每台设备按以下顺序循环场景：

```
剧本循环（每个地址的设备剧本独立运行）:

  [正常加工] × 随机20~40个tick
      ↓
  [加工同一零件] × 随机5~10个tick
      ↓
  [正常加工] × 随机10~20个tick
      ↓
  [换零件] × 1个tick
      ↓
  [正常加工] × 随机15~30个tick
      ↓
  [暂停加工] × 随机5~10个tick
      ↓
  [正常加工] × 随机10~15个tick
      ↓
  [加工同一零件] × 随机3~5个tick
      ↓
  [手动清零] × 1个tick
      ↓
  [正常加工] × 随机20~30个tick
      ↓
  [待机空闲] × 随机10~20个tick
      ↓
  [正常加工] × 随机15~25个tick
      ↓
  [断电] × 随机5~15个tick
      ↓
  [恢复开机] × 1个tick
      ↓
  回到开头

每个tick间隔 = dataChangeInterval（秒）
每台设备的剧本随机偏移，避免所有设备同步变化
```

### 5.5 网络异常模拟

网络异常不是设备状态，而是**整个地址级别**的事件。通过管理界面手动触发。

| 异常类型 | 标识 | 模拟方式 | 持续 |
|---------|------|---------|------|
| 正常 | `normal` | 正常返回JSON | - |
| HTTP 500 | `http500` | 返回 HTTP 500 + 纯文本错误信息 | 手动恢复 |
| 连接超时 | `timeout` | 收到请求后延迟60秒才返回（模拟网络慢） | 手动恢复 |
| 拒绝连接 | `refuse` | 停止HttpListener，端口不通 | 手动恢复 |
| 空数组 | `empty` | 返回 `[]`，正常HTTP 200 | 手动恢复 |
| 畸形JSON | `malformed` | 返回 `{broken`，HTTP 200 | 手动恢复 |

---

## 六、FANUC数据模板

### 6.1 Tag结构

基于示例数据，每台设备返回18个Tag：

| Tag ID | desc | value格式 | 标准字段映射 |
|--------|------|----------|-------------|
| `_io_status` | 设备状态 | `"1.00000"` / `"0.00000"` | device_status |
| `Tag2` | 当前轴数 | `"4.00000"` | （非标准字段，extra_data） |
| `Tag5` | 执行的NC主程序名 | `"1566.NC"` / `"O1"` | program_name |
| `Tag6` | 执行的NC主程序号 | `"N0"` / `"N20"` | （非标准字段） |
| `Tag7` | 当前加工程序内容 | 多行文本 | （非标准字段） |
| `Tag8` | 当前加工零件数 | `"1219.00000"` | part_count |
| `Tag9` | 运行状态 | `"0.00000"` / `"3.00000"` | run_status |
| `Tag11` | 操作模式 | `"1.00000"` / `"10.00000"` | operate_mode |
| `Tag14` | 当前主轴倍率 | `"100.00000"` | spindle_override |
| `Tag17` | 主轴设定速度 | `"300.00000"` | spindle_speed_set |
| `Tag18` | 进给设定速度 | `"60.00000"` | feed_speed_set |
| `Tag19` | 主轴实际速度 | `"450.00000"` | spindle_speed_actual |
| `Tag20` | 进给实际转速 | `"60.00000"` | feed_speed_actual |
| `Tag21` | 主轴负载 | `"25.00000"` | spindle_load |
| `Tag22` | 开机时间 | `"23558160.00000"` | power_on_time |
| `Tag23` | 运行时间 | `"18224.00000"` | run_time |
| `Tag24` | 切削时间 | `"6848959.00000"` | cutting_time |
| `Tag25` | 循环时间 | `"699.00000"` | cycle_time |
| `Tag26` | 加工状态 | `"G01"` | machining_status |

### 6.2 时间处理

```
每个tag的time字段:
  基准时间 = DateTime.Now
  每个tag在基准时间上随机偏移 -5秒 ~ 0秒
  格式: "yyyy-MM-dd HH:mm:ss"

示例:
  Tag5  time = "2026-04-30 14:30:25"   ← 偏移-5秒
  Tag8  time = "2026-04-30 14:30:28"   ← 偏移-2秒
  Tag26 time = "2026-04-30 14:30:30"   ← 无偏移
```

### 6.3 数值格式

```
数字类型Tag的value格式: "{值}.00000"
  整数值: "1219.00000", "0.00000", "25.00000"
  无小数的真实值加固定5位小数

字符串类型Tag的value格式: 原样
  "1566.NC", "G01", "N20"
```

### 6.4 JSON输出示例

```json
[
    {
        "device": "CNC-A001",
        "desc": "西栋1号",
        "tags": [
            { "id": "_io_status", "desc": "设备状态", "quality": "0", "value": "1.00000", "time": "2026-04-30 14:30:30" },
            { "id": "Tag2", "desc": "当前轴数", "quality": "0", "value": "4.00000", "time": "2026-04-30 14:30:28" },
            { "id": "Tag5", "desc": "执行的NC主程序名", "quality": "0", "value": "O0001", "time": "2026-04-30 14:30:27" },
            { "id": "Tag6", "desc": "执行的NC主程序号", "quality": "0", "value": "N0", "time": "2026-04-30 14:30:27" },
            { "id": "Tag7", "desc": "当前加工程序内容", "quality": "0", "value": "<O0001>\nG40G49G80\n( SIMULATOR )", "time": "2026-04-30 14:30:27" },
            { "id": "Tag8", "desc": "当前加工零件数", "quality": "0", "value": "53.00000", "time": "2026-04-30 14:30:27" },
            { "id": "Tag9", "desc": "运行状态", "quality": "0", "value": "3.00000", "time": "2026-04-30 14:30:28" },
            { "id": "Tag11", "desc": "操作模式", "quality": "0", "value": "1.00000", "time": "2026-04-30 14:30:28" },
            { "id": "Tag14", "desc": "当前主轴倍率", "quality": "0", "value": "100.00000", "time": "2026-04-30 14:30:28" },
            { "id": "Tag17", "desc": "主轴设定速度", "quality": "0", "value": "450.00000", "time": "2026-04-30 14:30:28" },
            { "id": "Tag18", "desc": "进给设定速度", "quality": "0", "value": "60.00000", "time": "2026-04-30 14:30:28" },
            { "id": "Tag19", "desc": "主轴实际速度", "quality": "0", "value": "448.00000", "time": "2026-04-30 14:30:29" },
            { "id": "Tag20", "desc": "进给实际转速", "quality": "0", "value": "58.00000", "time": "2026-04-30 14:30:29" },
            { "id": "Tag21", "desc": "主轴负载", "quality": "0", "value": "32.00000", "time": "2026-04-30 14:30:29" },
            { "id": "Tag22", "desc": "开机时间", "quality": "0", "value": "23559020.00000", "time": "2026-04-30 14:30:29" },
            { "id": "Tag23", "desc": "运行时间", "quality": "0", "value": "18384.00000", "time": "2026-04-30 14:30:29" },
            { "id": "Tag24", "desc": "切削时间", "quality": "0", "value": "6849019.00000", "time": "2026-04-30 14:30:30" },
            { "id": "Tag25", "desc": "循环时间", "quality": "0", "value": "759.00000", "time": "2026-04-30 14:30:30" },
            { "id": "Tag26", "desc": "加工状态", "quality": "0", "value": "G01", "time": "2026-04-30 14:30:30" }
        ]
    }
]
```

---

## 七、管理界面设计

### 7.1 总管理页面（http://localhost:9000/admin）

```
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  CNC 模拟采集服务                               [全部启动] [全部停止] │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                             │
│  ┌ 地址列表 ──────────────────────────────────────────────┐ │
│  │                                                        │ │
│  │  名称            端口   状态    设备数  数据频率  操作   │ │
│  │  FANUC-1号模拟   9001   ●运行中   3台    10秒   [管理]  │ │
│  │  FANUC-2号模拟   9002   ○已停止   2台    15秒   [管理]  │ │
│  │                                                        │ │
│  └────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│                                                             │
│  ┌ 控制台日志 ────────────────────────────────────────────┐ │
│  │  14:30:30 [9001] 返回3台设备, 总耗时5ms                 │ │
│  │  14:30:28 [9002] 已停止                                  │ │
│  │  14:30:20 [9001] 返回3台设备, 总耗时4ms                 │ │
│  │  ...                                                    │ │
│  └────────────────────────────────────────────────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
```

### 7.2 单地址管理页面（http://localhost:9001/admin）

```
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  FANUC-1号模拟 (端口 9001)                     [启动] [停止] │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                             │
│  ┌ 全局设置 ──────────────────────────────────────────────┐ │
│  │  数据变化频率: [====10====] 秒                           │ │
│  │  剧本模式: (●) 自动循环  ( ) 手动触发                    │ │
│  │  网络异常模拟: [正常 ▼]                                  │ │
│  │                    正常 / HTTP 500 / 连接超时 / 拒绝连接  │ │
│  │                    / 返回空数组 / 畸形JSON                │ │
│  └────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│                                                             │
│  ┌ 设备状态卡片 ──────────────────────────────────────────┐ │
│  │                                                        │ │
│  │  ┌ CNC-A001 西栋1号 ──────────┐                        │ │
│  │  │ 场景: 正常加工              │ [换零件] [手动清零]     │ │
│  │  │ 程序: O0001                 │ [断电]   [暂停]        │ │
│  │  │ 零件数: 53                  │ [恢复]                │ │
│  │  │ 运行状态: 3 (加工中)        │                        │ │
│  │  │ 主轴: 448/450 负载32%       │                        │ │
│  │  └────────────────────────────┘                        │ │
│  │                                                        │ │
│  │  ┌ CNC-006 6号机床 ────────────┐                       │ │
│  │  │ 场景: 待机空闲              │ [换零件] [手动清零]     │ │
│  │  │ 程序: O0002                 │ [断电]   [暂停]        │ │
│  │  │ 零件数: 120                 │ [恢复]                │ │
│  │  │ 运行状态: 0 (待机)          │                        │ │
│  │  │ 主轴: 0/0 负载0%            │                        │ │
│  │  └────────────────────────────┘                        │ │
│  │                                                        │ │
│  │  ┌ CNC-008 8号机床 ────────────┐                       │ │
│  │  │ 场景: 断电 (已断电3个tick)  │ [恢复]                │ │
│  │  │ (设备离线，不返回数据)       │                        │ │
│  │  └────────────────────────────┘                        │ │
│  └────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│                                                             │
│  ┌ 当前返回JSON预览 ─────────────────────────────────────┐ │
│  │  [                                                    │ │
│  │    { "device": "CNC-A001", "desc": "西栋1号", ... },  │ │
│  │    { "device": "CNC-006", "desc": "6号机床", ... }    │ │
│  │  ]                                                    │ │
│  │  ↑ 每次 tick 自动刷新                                  │ │
│  └────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│                                                             │
│  ┌ 返回数据日志（最近100条）──────────────────────────────┐ │
│  │  #    时间            设备数  关键变化                   │ │
│  │  100  14:30:30        2      CNC-A001 零件53, 程序O0001  │ │
│  │  99   14:30:20        2      CNC-A001 零件52, 程序O0001  │ │
│  │  98   14:30:10        2      CNC-008 断电消失            │ │
│  │  97   14:30:10        3      CNC-A001 零件51, 程序O0001  │ │
│  │  ...                                                  │ │
│  │  [点击展开完整JSON]                                    │ │
│  └────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│                                                             │
│  ┌ 统计 ─────────────────────────────────────────────────┐ │
│  │  总请求次数: 256                                       │ │
│  │  成功次数: 253   失败次数: 3 (网络异常模拟)              │ │
│  │  平均响应时间: 4ms                                     │ │
│  │  本次启动时长: 42分30秒                                │ │
│  └────────────────────────────────────────────────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
```

### 7.3 管理界面技术实现

```
HTML生成方式：
  服务端拼接HTML字符串（HtmlBuilder.cs）
  不使用任何前端框架
  CSS内联，JavaScript内联
  页面通过 setInterval 每2秒 AJAX 刷新状态

AJAX接口:
  GET  /admin/api/status           → 所有设备当前状态
  GET  /admin/api/logs?page=1      → 日志列表
  POST /admin/api/start            → 启动
  POST /admin/api/stop             → 停止
  POST /admin/api/interval?value=15 → 修改数据变化频率
  POST /admin/api/event            → 触发手动事件
       body: { deviceId: "CNC-A001", eventType: "program_change" }
  POST /admin/api/network          → 设置网络异常类型
       body: { type: "http500" }
  POST /admin/api/mode             → 切换剧本模式
       body: { mode: "manual" }
```

---

## 八、日志记录

### 8.1 文件日志

```
logs/simulator-2026-04-30.log

[14:30:30 INFO ] [9001] 返回请求: 3台设备, 耗时4ms
[14:30:30 DEBUG] [9001] 完整JSON: [{"device":"CNC-A001","desc":"西栋1号","tags":[...]}, ...]
[14:30:30 INFO ] [9001] 关键数据: CNC-A001(P=53,Prog=O0001,Run=3) CNC-006(P=120,Prog=O0002,Run=0)
[14:30:20 INFO ] [9001] 返回请求: 3台设备, 耗时5ms
[14:30:20 INFO ] [9001] 关键数据: CNC-A001(P=52,Prog=O0001,Run=3) CNC-006(P=120,Prog=O0002,Run=0)
```

### 8.2 日志级别

| 级别 | 内容 |
|------|------|
| INFO | 每次请求摘要（设备数、耗时） |
| DEBUG | 完整JSON响应（默认关闭，调试时开启） |
| WARN | 场景切换事件（换零件、断电、恢复等） |
| ERROR | 网络异常模拟触发 |

### 8.3 关键数据摘要格式

```
设备编码(P=零件数,Prog=程序名,Run=运行状态,Status=设备状态)

示例:
CNC-A001(P=53,Prog=O0001,Run=3,St=1) CNC-006(P=120,Prog=O0002,Run=0,St=1)
```

### 8.4 内存环形缓冲

管理界面的日志列表不查文件，从内存环形缓冲读取：

```
RingBuffer<LogEntry>
  容量: 200条
  每条记录: { timestamp, addressPort, deviceCount, keyData, fullJson, duration }
  溢出时覆盖最旧的记录
```

---

## 九、数据流时序

### 9.1 正常流程

```
采集服务                     CncSimulator(:9001)
    │                              │
    │  GET /                       │
    │ ───────────────────────────→ │
    │                              │ ← ScenarioPlayer tick（按interval）
    │                              │ ← 每台DeviceSimulator生成当前状态
    │                              │ ← FanucDataGenerator组装JSON
    │                              │ ← LogRecorder记录日志
    │  HTTP 200 + JSON Array       │
    │ ←─────────────────────────── │
    │                              │
    │  （等30秒 collect_interval）   │
    │                              │ ← ScenarioPlayer tick
    │                              │ ← 数据变化（part_count+1等）
    │  GET /                       │
    │ ───────────────────────────→ │
    │  HTTP 200 + 新JSON           │
    │ ←─────────────────────────── │
```

### 9.2 断电场景

```
Tick N-1:  返回 [CNC-A001, CNC-006, CNC-008]    ← 3台设备正常
Tick N:    ScenarioPlayer触发 CNC-008 断电
           返回 [CNC-A001, CNC-006]               ← CNC-008消失
           日志: [WARN] CNC-008 断电，从返回数据中移除

采集服务视角:
  第N-1次采集: 3台设备，CNC-008 last_program_name = O0003
  第N次采集: 2台设备，CNC-008 不在列表中
  → CNC-008 不更新 last_collect_time，状态停留在上次
```

### 9.3 换零件场景

```
Tick N-1:  CNC-A001 part_count=52, program_name=O0001
Tick N:    ScenarioPlayer触发 CNC-A001 换零件
           CNC-A001: program_name=O0002, part_count=0
           返回数据中 CNC-A001 的 Tag5="O0002", Tag8="0.00000"
           日志: [WARN] CNC-A001 换零件: O0001 → O0002, part_count 52 → 0

采集服务视角:
  → 检测到 program_name 变化
  → 结账旧段(O0001, qty=52)
  → 开新段(O0002, start=0)
```

---

## 十、扩展其他品牌

### 10.1 品牌生成器接口

```csharp
interface IBrandGenerator
{
    /// <summary>品牌标识（配置文件用）</summary>
    string BrandKey { get; }

    /// <summary>根据设备状态生成一个设备的JSON对象</summary>
    /// <param name="state">设备当前状态</param>
    /// <returns>Newtonsoft.Json.Linq.JObject（一个设备对象，含device/desc/tags）</returns>
    JObject GenerateDevice(DeviceState state);
}
```

### 10.2 新增品牌步骤

```
1. 创建 {BrandName}DataGenerator.cs，实现 IBrandGenerator
2. 在 SimulatorEngine 中注册新品牌生成器
3. simulator.json 中 brand 字段填新品牌标识
4. 设备状态机共用，只是输出JSON格式不同
```

### 10.3 预留扩展

| 品牌 | JSON结构差异 | Tag体系 |
|------|-------------|---------|
| FANUC | device/desc/tags 数组 | Tag5=程序名, Tag8=零件数, ... |
| Siemens | 待确认 | 可能是不同的tag命名 |
| Mitsubishi | 待确认 | 可能是不同的tag命名 |
| 兄弟 | 待确认 | 可能是不同的tag命名 |

不同品牌的差异仅在 `IBrandGenerator.GenerateDevice()` 中处理，状态机、剧本、管理界面完全复用。

---

## 十一、启动与运行

### 11.1 控制台输出

```
CNC 模拟采集服务 v1.0
================================================
加载配置: simulator.json
  - 地址1: FANUC-1号模拟 (:9001) 3台设备
  - 地址2: FANUC-2号模拟 (:9002) 2台设备

启动服务...
  [✓] 总管理页面: http://localhost:9000/admin
  [✓] FANUC-1号模拟: http://localhost:9001/ (管理: http://localhost:9001/admin)
  [✓] FANUC-2号模拟: http://localhost:9002/ (管理: http://localhost:9002/admin)

按任意键退出...
```

### 11.2 运行时控制台

```
14:30:30 [9001] GET / → 3台设备, 4ms
14:30:30 [9001] 场景: CNC-A001 正常加工(P=53) CNC-006 待机(P=120) CNC-008 断电
14:30:35 [9001] GET / → 3台设备, 3ms
14:30:40 [9001] GET / → 2台设备, 4ms  ← CNC-008 断电消失
14:30:45 [9002] GET / → 2台设备, 5ms
...
```

### 11.3 退出

```
按任意键后:
  停止所有HttpListener...
  保存日志...
  已退出。
```

---

## 十二、开发顺序

| 步骤 | 内容 | 可验证结果 |
|------|------|-----------|
| 1 | 项目骨架 + HttpListener + 返回固定JSON | 浏览器访问localhost:9001看到固定JSON |
| 2 | DeviceSimulator 状态机 + ScenarioPlayer | 每次请求返回不同数据（part_count递增） |
| 3 | FanucDataGenerator 完整Tag生成 | 返回18个Tag，格式与示例一致 |
| 4 | 所有场景实现（断电/换零件/手动清零等） | 剧本自动循环 |
| 5 | 管理界面HTML + AJAX | 浏览器操作启停、查看日志 |
| 6 | 多端口支持 + 总管理页面 | 同时模拟2个地址 |
| 7 | 网络异常模拟 | 手动触发HTTP 500/超时等 |
| 8 | 日志记录（文件+内存缓冲） | 日志文件可查、管理界面可看 |
| 9 | 配置文件读写 | 修改simulator.json后重启生效 |
