技术架构设计
1. 整体架构
graph TD A[UI层] --> B[业务逻辑层] B --> C[通信驱动层] C --> D[设备接口层] D --> E[物理设备]- 设备接口层：封装SEMI E5/E30通信协议
- 通信驱动层：OPC UA/RabbitMQ实现实时数据传输
- 业务逻辑层：配方管理、报警处理、状态机引擎
- UI层：MVVM模式实现数据绑定
2. 核心框架选择
- .NET 6 + WPF
- Prism框架（模块化/松耦合）
- ReactiveUI（响应式数据处理）
- OPC UA .NET Stack（SEMI标准通信）
软件分层实现
1. 设备驱动层示例
public interface IDeviceDriver { Task<Recipe> LoadRecipe(string recipeId); Task<ProcessData> ExecuteRecipe(Recipe recipe); event EventHandler<AlarmEventArgs> AlarmTriggered; } public class SEMIDeviceDriver : IDeviceDriver { // 实现SEMI E30报警标准 public override void HandleAlarm(AlarmCode code) { // 报警分级处理逻辑 } }2. 业务逻辑层设计
public class RecipeEngine { private ConcurrentDictionary<string, Recipe> _recipes; public void AddRecipeStep(Step step) { // 线程安全操作 } public void MonitorVariable(string variableId) { // 实时监控工艺变量 } }3. UI层MVVM实现
<!-- 配方管理界面 --> <DataGrid ItemsSource="{Binding Recipes}" SelectedItem="{Binding SelectedRecipe}"> <DataGrid.Columns> <DataGridTextColumn Header="ID" Binding="{Binding Id}"/> <DataGridTemplateColumn Header="操作"> <Button Content="执行" Command="{Binding ExecuteCommand}"/> </DataGridTemplateColumn> </DataGrid.Columns> </DataGrid>关键功能实现
1. 实时数据监控
public class RealtimeDataViewModel : ReactiveObject { [Reactive] public double Temperature { get; set; } [Reactive] public double Pressure { get; set; } public RealtimeDataViewModel() { // 创建OPC UA订阅 var subscription = opcClient.Subscribe("ns=2;s=Temperature"); subscription.ValueChanged += (s, e) => { Temperature = Convert.ToDouble(e.Value); }; } }2. 报警处理系统
public class AlarmService { private readonly List<Alarm> _activeAlarms = new(); public void RegisterAlarm(Alarm alarm) { // SEMI E30标准报警分级 if (alarm.Severity >= AlarmLevel.Critical) { TriggerEmergencyStop(); } } }性能优化策略
数据通信优化
- 使用二进制序列化（MessagePack）
- OPC UA批量订阅（100ms采样周期）
UI渲染优化
// 高频数据采用异步渲染 CompositionTarget.Rendering += (s, e) => { Dispatcher.InvokeAsync(() => UpdateWaveform(), DispatcherPriority.Background); };内存管理
- 对象池重用工艺数据对象
- WeakReference缓存配方模板
学习曲线建议
基础阶段（2周）
- WPF数据绑定/MVVM模式
- OPC UA基础通信
进阶阶段（4周）
- Prism模块化开发
- SEMI E5/E30标准文档
高级阶段（持续）
- 实时系统性能调优
- 分布式事务处理
技术栈依赖
| 层级 | 技术框架 | 用途 |
|---|---|---|
| 通信 | OPC UA .NET | SEMI标准设备通信 |
| 数据 | EntityFramework Core | 配方持久化存储 |
| UI | MaterialDesignInXaml | 现代化界面 |
| 异步 | TPL Dataflow | 工艺流水线处理 |
该方案通过分层架构实现高内聚低耦合，采用响应式编程处理实时数据流，OPC UA保障SEMI标准合规性，WPF的MVVM模式确保UI与业务逻辑分离，可支撑200+工艺参数实时监控，满足半导体设备严苛性能要求。
