QI Mingxuan
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XP.Hardware.RaySource
工业 X 射线源控制模块 | Industrial X-Ray Source Control Module
项目概述 | Project Overview
XP.Hardware.RaySource 是 XplorePlane X 射线检测系统的核心硬件控制模块，负责与工业 X 射线源设备进行通讯和控制。该模块采用策略模式和工厂模式设计，支持多种 X 射线源型号的统一管理，提供完整的设备生命周期控制和安全机制。
主要特性 | Key Features
- 支持多种 X 射线源型号（当前支持 Comet 225kV）
- 基于 Named Pipe IPC 的进程隔离架构（.NET 8 主进程 ↔ .NET Framework 4.8 Host 进程）
- 完整的设备生命周期管理（初始化、连接变量、暖机、训机、灯丝校准、自动定心、开关射线）
- 精确的电压电流控制（20-225kV / 10-1000μA）
- 实时状态监控和错误检测
- 基于 Prism 事件聚合器的松耦合跨模块通讯
- 安全机制：紧急关闭优先级、参数范围验证
- 灯丝寿命管理：使用时长记录、累计统计、预警提醒
- TXI 开关控制、功率模式切换（Micro Focus / High Power）
- 完整的日志记录和异常处理
框架架构 | Architecture
XP.Hardware.RaySource/
├── Abstractions/ # 抽象层 | Abstraction Layer
│ ├── IXRaySource.cs # 策略接口（同步方法）
│ ├── XRaySourceBase.cs # 抽象基类
│ ├── XRayResult.cs # 结果封装类
│ ├── IRaySourceFactory.cs # 工厂接口
│ ├── Enums/ # 枚举定义
│ │ └── RaySourceStatus.cs # 三态枚举（Unavailable/Closed/Opened）
│ └── Events/ # Prism 事件定义
│ ├── StatusUpdatedEvent.cs # 系统状态更新事件
│ ├── ErrorOccurredEvent.cs # 错误触发事件
│ ├── OperationResultEvent.cs # 操作结果事件
│ ├── RaySourceStatusChangedEvent.cs # 射线源状态变更事件
│ └── VariablesConnectedEvent.cs # PVI 变量连接状态事件
├── Implementations/ # 实现层 | Implementation Layer
│ ├── Comet225RaySource.cs # Comet 225kV 适配器（委托 IPC 客户端）
│ ├── CometHostManager.cs # Host 进程生命周期管理器
│ └── CometIpcClient.cs # Named Pipe IPC 客户端
├── Factories/ # 工厂层 | Factory Layer
│ └── RaySourceFactory.cs # 射线源工厂
├── Services/ # 业务服务层 | Service Layer
│ ├── IRaySourceService.cs # 服务接口
│ ├── RaySourceService.cs # 服务实现（单例）
│ ├── IFilamentLifetimeService.cs # 灯丝寿命服务接口
│ └── FilamentLifetimeService.cs # 灯丝寿命服务实现
├── Config/ # 配置层 | Configuration Layer
│ ├── RaySourceConfig.cs # 配置实体
│ └── ConfigLoader.cs # 配置加载器（支持保存）
├── Module/ # Prism 模块 | Prism Module
│ └── RaySourceModule.cs # 模块注册
├── ViewModels/ # 视图模型 | View Models
│ ├── RaySourceConfigViewModel.cs # 配置视图模型（初始化/连接/断开/设备状态监控/灯丝寿命）
│ └── RaySourceOperateViewModel.cs # 操作视图模型（开关/电压电流调节）
├── Views/ # WPF 视图 | WPF Views
│ ├── RaySourceConfigView.xaml # 配置视图（设备状态面板）
│ ├── RaySourceConfigWindow.xaml # 配置窗口（包裹 ConfigView）
│ └── RaySourceOperateView.xaml # 操作视图（开关/滑块）
├── Converters/ # WPF 值转换器 | WPF Value Converters
│ ├── RaySourceOperateConverter.cs # 状态→颜色/边框色/启用状态
│ └── FilamentLifetimeColorConverter.cs # 灯丝寿命百分比→颜色
└── Documents/ # 文档 | Documentation
├── README.md # 项目说明（本文档）
├── ProjectStructure.md # 项目结构详解
├── GUIDENCE.md # 使用指南
├── README_RaySourceOperateView.md # 操作视图说明
└── App.config.example # 配置文件示例
设计模式 | Design Patterns
- 策略模式：
IXRaySource接口定义统一操作，支持多种设备实现 - 工厂模式：
IRaySourceFactory根据设备类型动态创建实例 - 适配器模式：
Comet225RaySource将 IPC 通信适配为IXRaySource接口 - 进程隔离：通过
CometHostManager+CometIpcClient实现 .NET 8 与 .NET Framework 4.8 的跨框架通信 - 模板方法模式：
XRaySourceBase提供基础实现框架 - 单例模式：
IRaySourceService、IFilamentLifetimeService作为全局单例 - 依赖注入：通过 Prism 容器管理服务生命周期
- 事件聚合器：使用 Prism
IEventAggregator实现松耦合通讯
IPC 进程隔离架构 | IPC Process Isolation Architecture
┌──────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ .NET 8 主进程 (XP.Hardware.RaySource) │
│ │
│ ViewModel → RaySourceService → Comet225RaySource │
│ │ │
│ CometHostManager（管理 Host 进程生命周期）│
│ CometIpcClient（Named Pipe 双管道通信） │
│ │ │
│ NamedPipe: Cmd（写入）/ Rsp（读取） │
└──────────────────────────────┬───────────────────────────────────────┘
│ Named Pipe IPC
┌──────────────────────────────┴───────────────────────────────────────┐
│ .NET Framework 4.8 Host 进程 (Comet.Host) │
│ │
│ CometPviClient ← BR.AN.PviServices.dll │
│ （PVI 通讯层，直接操作 PLC 变量） │
└──────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
核心功能 | Core Features
1. 设备生命周期管理 | Device Lifecycle Management
// 初始化射线源（类型从配置文件读取）
XRayResult result = _raySourceService.Initialize();
// 连接 PVI 变量并启动实时状态通讯
XRayResult connectResult = _raySourceService.ConnectVariables();
// 异步执行初始化 + 连接变量的完整流程
XRayResult autoResult = await _raySourceService.InitializeAndConnectAsync();
// 开启射线
_raySourceService.TurnOn();
// 关闭射线
_raySourceService.TurnOff();
// 紧急关闭（最高优先级）
_raySourceService.EmergencyShutdown();
// 断开连接（保留实例以便重连）
_raySourceService.Disconnect();
2. 电压电流控制 | Voltage and Current Control
// 设置电压（20-225kV）
_raySourceService.SetVoltage(100f);
// 设置电流（10-1000μA）
_raySourceService.SetCurrent(500f);
// 读取实际电压
XRayResult voltageResult = _raySourceService.ReadVoltage();
float voltage = voltageResult.GetFloat();
// 读取实际电流
XRayResult currentResult = _raySourceService.ReadCurrent();
float current = currentResult.GetFloat();
3. 设备操作 | Device Operations
// TXI 开启/关闭
_raySourceService.TxiOn();
_raySourceService.TxiOff();
// 暖机
_raySourceService.WarmUp();
// 训机
_raySourceService.Training();
// 灯丝校准
_raySourceService.FilamentCalibration();
// 全部电压自动定心
_raySourceService.AutoCenter();
// 设置功率模式（1=Micro Focus，2=High Power）
_raySourceService.SetPowerMode(1);
4. 状态监控 | Status Monitoring
// 读取系统状态
_raySourceService.ReadSystemStatus();
// 检查错误
_raySourceService.CheckErrors();
// 清除错误
_raySourceService.ClearErrors();
// 检查状态属性
bool isInitialized = _raySourceService.IsInitialized;
bool isConnected = _raySourceService.IsConnected;
bool isXRayOn = _raySourceService.IsXRayOn;
RaySourceStatus status = _raySourceService.CurrentStatus;
5. 灯丝寿命管理 | Filament Lifetime Management
// 初始化灯丝寿命服务（模块启动时自动调用）
_filamentLifetimeService.Initialize();
// 获取累计使用秒数
double totalSeconds = _filamentLifetimeService.GetCurrentTotalLifeSeconds();
// 获取寿命百分比
double percentage = _filamentLifetimeService.GetLifetimePercentage();
// 检查是否需要预警（≥90%）
bool shouldWarn = _filamentLifetimeService.ShouldShowLifetimeWarning();
6. 事件通讯 | Event Communication
// 订阅射线源状态变化事件（三态：Unavailable/Closed/Opened）
_eventAggregator.GetEvent<RaySourceStatusChangedEvent>()
.Subscribe(OnRaySourceStatusChanged, ThreadOption.UIThread);
// 订阅系统状态更新事件（电压/电流/各子系统状态）
_eventAggregator.GetEvent<StatusUpdatedEvent>()
.Subscribe(OnStatusUpdated, ThreadOption.UIThread);
// 订阅错误事件
_eventAggregator.GetEvent<ErrorOccurredEvent>()
.Subscribe(OnErrorOccurred, ThreadOption.UIThread);
// 订阅操作结果事件
_eventAggregator.GetEvent<OperationResultEvent>()
.Subscribe(OnOperationResult, ThreadOption.UIThread);
// 订阅 PVI 变量连接状态事件
_eventAggregator.GetEvent<VariablesConnectedEvent>()
.Subscribe(OnVariablesConnected, ThreadOption.UIThread);
技术要求 | Technical Requirements
运行环境 | Runtime Environment
- .NET 8.0 (net8.0-windows7.0)
- Windows 操作系统（WPF 依赖）
- Visual Studio 2022 或更高版本
核心依赖 | Core Dependencies
| 依赖库 | 版本 | 用途 |
|---|---|---|
| Prism.Wpf | 9.0.537 | MVVM 框架和依赖注入 |
| Telerik UI for WPF | 2024.1.408 | UI 控件库 |
| System.Configuration.ConfigurationManager | 8.0.0 | 配置文件管理 |
| XP.Common | - | 日志、数据库、多语言基础设施 |
| XP.Hardware.RaySource.Comet.Messages | - | IPC 消息定义（netstandard2.0 共享库） |
关联项目 | Related Projects
| 项目 | 框架 | 用途 |
|---|---|---|
| XP.Hardware.RaySource.Comet.Host | .NET Framework 4.8 | Host 子进程，运行 B&R PVI 通讯 |
| XP.Hardware.RaySource.Comet.Messages | netstandard2.0 | IPC 命令/响应消息定义 |
快速开始 | Quick Start
1. 配置文件设置
2. 注册模块
在 App.xaml.cs 中：
protected override void ConfigureModuleCatalog(IModuleCatalog moduleCatalog)
{
moduleCatalog.AddModule<RaySourceModule>();
}
3. 使用服务
在 ViewModel 中注入并使用：
public class YourViewModel : BindableBase
{
private readonly IRaySourceService _raySourceService;
private readonly IEventAggregator _eventAggregator;
public YourViewModel(
IRaySourceService raySourceService,
IEventAggregator eventAggregator)
{
_raySourceService = raySourceService;
_eventAggregator = eventAggregator;
_eventAggregator.GetEvent<RaySourceStatusChangedEvent>()
.Subscribe(OnStatusChanged, ThreadOption.UIThread);
}
public void Initialize()
{
XRayResult result = _raySourceService.Initialize();
if (result.Success)
{
_raySourceService.ConnectVariables();
}
}
}
配置参数说明 | Configuration Parameters
| 参数 | 类型 | 默认值 | 说明 |
|---|---|---|---|
| SourceType | string | Comet225 | 射线源类型 |
| PlcIpAddress | string | 192.168.12.10 | PLC IP 地址 |
| PlcPort | int | 11159 | PLC 端口号 |
| StationNumber | int | 1 | 源站号 |
| PortNumber | int | 11 | 源端口号 |
| CpuName | string | cpu | CPU 名称 |
| ConnectionTimeout | int | 5000 | 连接超时（毫秒） |
| MinVoltage | float | 20 | 最小电压（kV） |
| MaxVoltage | float | 225 | 最大电压（kV） |
| MinCurrent | float | 10 | 最小电流（μA） |
| MaxCurrent | float | 1000 | 最大电流（μA） |
| AdvanceExePath | string | FXEControl.exe 路径 | 高级设置外部程序路径 |
| HostExePath | string | 空（自动查找） | Host 进程可执行文件路径 |
| InitializationTimeout | int | 30000 | 初始化超时（毫秒） |
| WarmUpTimeout | int | 300000 | 暖机超时（5分钟） |
| StartUpTimeout | int | 180000 | 启动超时（3分钟） |
| AutoCenterTimeout | int | 120000 | 自动定心超时（2分钟） |
| FilamentAdjustTimeout | int | 120000 | 灯丝调整超时（2分钟） |
| GeneralOperationTimeout | int | 10000 | 一般操作超时（毫秒） |
| SerialNumber | string | 空 | 射线源序列号（灯丝寿命管理） |
| TotalLifeThreshold | int | 1000 | 灯丝总寿命阈值（小时） |
安全机制 | Safety Mechanisms
1. 参数范围验证
所有参数在设置前都会进行范围验证，超出范围返回错误结果。
2. 紧急关闭优先级
紧急关闭具有最高优先级，可以在任何状态下执行，会依次关闭射线、完全关闭设备。
3. 业务规则校验
- 未初始化禁止操作
- 防重复开启/关闭（双重检查锁定）
- 异常断联自动检测和状态重置
4. 灯丝寿命预警
灯丝使用时长达到阈值 90% 时，系统自动弹出预警对话框。
文档索引 | Documentation Index
- README.md - 本文档，项目概述和快速参考
- ProjectStructure.md - 项目结构详解和调用链路
- GUIDENCE.md - 详细使用指南，包含完整代码示例
- README_RaySourceOperateView.md - 操作视图使用说明
- App.config.example - 配置文件示例
故障排查 | Troubleshooting
初始化失败
- 检查 Host 进程可执行文件是否存在（默认路径：
{主程序目录}/Host/XP.Hardware.RaySource.Comet.Host.exe） - 检查 PLC IP 地址和端口配置
- 确认 PLC 网络连接正常
- 查看日志中 Named Pipe 连接状态
射线无法开启
- 确认已成功初始化并连接变量（
IsInitialized && IsConnected） - 检查设备错误状态
- 验证互锁信号
电压电流设置失败
- 验证参数在有效范围内
- 确认射线源已初始化
- 检查 IPC 管道连接状态
Host 进程异常
- 检查 Host 进程是否正常启动（查看日志中 PID 信息）
- 确认 BR.AN.PviServices.dll 已正确部署到 Host 目录
- 检查是否有残留的 Host 进程（CometHostManager 会自动清理）
详细故障排查请参考 GUIDENCE.md 第 14 节。
许可证 | License
本模块是 XplorePlane 项目的一部分，遵循项目整体许可协议。
最后更新 | Last Updated: 2026-03-26