【硕士论文】基于以太网通信的称重数据管理系统

分类号密级UDC学校代码11065硕士学位论文基于以太网通信的称重数据管理系统吴光强指导教师徐世许教授学科专业名称控制理论与控制工程论文提交日期论文答辩日期答辩委员会主席摘要随着计算机和网络通信技术的兴起与迅速发展,引发了控制领域深刻的技术变革。控制系统结构向网络化、开放性方向发展将是控制系统技术发展的主要潮流。基于TCP/IP协议为最主要传输协议的以太网通信方式广泛应用工业领域。本课题研究了基于以太网通信的称重数据传输与管理系统和称重打标管理系统。称重数据传输与管理系统实现了称重仪表与服务器的远程以太网通信，完成称重数据的传输和管理。称重打标管理系统实现了称重仪表读取服务器数据，并完成带有条形码标签的打印和记录保存。本课题研究主要工作集中在（1）分析了梅特勒托利多智能电子秤的特点，主要是称重传感器SBC和称重仪表IND880的特点，包括其硬件配置、基本功能、支持的多种通信方式和搭载的称重软件系统。（2）在查阅了大量资料的基础上，总结以太网通信方式的特点，重点分析以太网通信的TCP/IP协议和FTP协议通信原理。（3）介绍称重数据传输和管理系统的设计思路，通过设置VB中的WINSOCK控件属性及调用控件方法编写FTP服务器程序，实现生产现场智能称重仪表与上位机的远程以太网通信，完成生产称重文件的传输，并将文件内容写入SQL数据库中。（4）介绍称重打标管理系统的设计思路，通过配置客户端的ODBC数据源和服务器的SQLSERVERCONFIGURATIONMANAGER，采用VB中ADO部件和DATAGRID控件进行编程，实现智能称重仪表读取服务器的数据并形成指定格式标签，控制斑马打印机完成标签打印，并将打印记录保存在称重仪表的ACCESS数据库中。系统经过安装调试已成功应用于企业中，提高了企业生产效率，实现称重数据的网络化管理。关键词以太网通信；FTP；SQL；VB；WINSOCK；打印ABSTRACTWITHTHERISEANDRAPIDDEVELOPMENTOFCOMPUTERANDNETWORKCOMMUNICATIONTECHNOLOGY,LEDTOPROFOUNDTECHNOLOGICALCHANGECONTROLFIELDCONTROLSYSTEMSTRUCTURETOTHENETWORK,OPENTHEDIRECTIONOFFLOWCONTROLSYSTEMSWILLBEAMAJORTECHNOLOGICALDEVELOPMENTBASEDONTCP/IPPROTOCOLASTHEMOSTIMPORTANTTRANSPORTPROTOCOLWIDELYUSEDETHERNETCOMMUNICATIONINDUSTRIESTHISRESEARCHBASEDDATATRANSMISSIONANDMANAGEMENTSYSTEMSWEIGHINGANDMARKINGWEIGHINGETHERNETCOMMUNICATIONMANAGEMENTSYSTEMWEIGHINGDATATRANSMISSIONANDMANAGEMENTSYSTEMSTOACHIEVEAWEIGHINGINSTRUMENTREMOTEETHERNETCOMMUNICATIONWITHTHESERVER,COMPLETETHETRANSFERANDMANAGEMENTOFWEIGHINGDATAWEIGHINGMARKINGMANAGEMENTSYSTEMTOACHIEVEAWEIGHINGINSTRUMENTDATAONTHESERVER,ANDCOMPLETEWITHABARCODELABELPRINTINGANDRECORDTHESAVETHISRESEARCHWORKISMAINLYFOCUSEDON1ANALYSISOFTHEMETTLERTOLEDOFEATURESINTELLIGENTELECTRONICSCALES,WEIGHINGSENSORMAINSBCANDIND880WEIGHINGINSTRUMENTCHARACTERISTICS,INCLUDINGITSHARDWARECONFIGURATION,BASICFUNCTIONS,ANDSUPPORTSAVARIETYOFCOMMUNICATIONMETHODSCARRYWEIGHINGSOFTWARESYSTEM2ACCESSTOAWEALTHOFINFORMATION,BASEDONTHESUMMARYOFTHECHARACTERISTICSOFETHERNETCOMMUNICATION,FOCUSINGONANALYSISOFTCPETHERNETCOMMUNICATIONS/IPCOMMUNICATIONPROTOCOLANDFTPPROTOCOLWORKS3DESCRIBESTHEWEIGHINGDATATRANSMISSIONANDMANAGEMENTSYSTEMDESIGN,BYSETTINGTHEVBWINSOCKCONTROLPROPERTIESANDCALLCONTROLMETHODSTOWRITEFTPSERVERPROGRAM,THEPRODUCTIONSITEREMOTEETHERNETCOMMUNICATIONBETWEENPCANDINTELLIGENTWEIGHINGINSTRUMENTS,THECOMPLETIONOFTHEPRODUCTIONWEIGHINGFILETRANSFER,ANDCONTENTFILESWRITTENTOTHESQLDATABASE4INTRODUCTIONWEIGHINGMARKINGMANAGEMENTSYSTEMDESIGN,BYCONFIGURINGODBCDATASOURCECLIENTANDSERVERSQLSERVERCONFIGURATIONMANAGER,USINGTHEVBADODATAGRIDCONTROLCOMPONENTSANDPROGRAMMING,DATAINTELLIGENTWEIGHINGMETERREADINGSERVERANDTHEFORMATIONOFTHESPECIFIEDFORMATLABELPRINTERCOMPLETECONTROLZEBRALABELPRINTING,ANDPRINTRECORDSAREKEPTINTHEWEIGHINGINSTRUMENTACCESSDATABASEAFTERINSTALLATIONANDCOMMISSIONINGOFTHESYSTEMHASBEENSUCCESSFULLYAPPLIEDINTHEENTERPRISE,IMPROVEPRODUCTIONEFFICIENCY,NETWORKMANAGEMENTWEIGHINGDATAKEYWORDSETHERNETCOMMUNICATION；SQL；VB；WINSOCK；PRINT目录第一章绪论111课题的背景112课题研究目的和意义113国内外研究动态214本文主要完成的工作2第二章梅特勒托利多智能电子秤421梅特勒托利多智能电子秤422梅特勒托利多智能称重仪表IND8804221IND880标准版4222IND880高级版623梅特勒托利多称重传感器的介绍824IND880标签打印系统10第三章以太网通信原理1331TCP/IP协议介绍1332TCP通信原理1433FTP工作机制15第四章基于以太网通信的称重数据传输和管理系统1741系统的设计方案17411系统结构17412工作流程17413操作界面1842称重数据传输程序19421建立通信连接19422接收文件2243数据管理程序24431建立与SQL数据库连接24432写入SQL数据库26第五章基于以太网通信的称重打标管理系统2851系统的设计方案28511系统结构28512工作流程2952功能设计30521登录功能30522打印界面34523系统与称重仪表通信37524打印预览39525用户设置41第六章总结分析43参考文献44攻读学位期间的研究成果46致谢48学位论文独创性声明49学位论文知识产权权属声明49第一章绪论11课题的背景本课题来源于青岛黄海橡胶厂和青岛森麒麟橡胶厂的实际生产需求。因目前在黄海橡胶厂中称重数据等生产资料的管理只能依靠人工记录，如在生产车间以外的办公区域或异地查询相关数据很不方便，数据更新效率低不利于企业宏观数据监测，无法及时作出判断，影响决策。应企业的要求，设计和开发了基于以太网通信的称重数据传输和管理系统，实现了对称重数据的实时采集，网络化传输和管理，完成了实时化、智能化和现代化，也提高管理的高效率、安全性和科学化。而在森麒麟橡胶厂中需要对完成称重的橡胶原料进行贴标，包含称重信息的标签只能依靠人工手写，造成标签内容不全面和人为误差，且已打印标签的记录无法保存和查询，生产效率较低。应企业的要求，设计和开发了基于以太网通信的称重打标管理系统，实现了读取远程服务器的数据，并自动生成带有条形码的标签，并将已打印的标签记录存入数据库中，实现追溯。满足了企业要求，提高了标准化和统一化管理水平。针对数据量大、通信距离远、实时性高的控制系统,设计和开发了基于以太网通信的称重数据管理系统，提高了自动化水平和生产效率。12课题研究目的和意义当前以电子秤为代表的计量器已经被广泛地应用于生产企业中，每个企业或多或少都使用不同的电子秤，按照企业规模大小，所使用的电子秤也少则几十台，多则上百台，且这些电子秤分布于企业的各不同车间或仓库内，有的甚至是不同的区域。长期以来我国企业大多数依靠人工取纸和人工抄表的方式进行统计生产数据，获取的称重信息不同步，存在传输速度慢和处理周期长的问题。因此实现企业称重数据的自动化、网络化、信息化管理十分必要。随着以太网通信技术的快速发展，计算机和网络智能仪表在工业现场的各种测量及控制系统中应用越来越广泛。在工业生产现场中，各种测控系统需要上位计算机与工业现场各种智能化仪表进行通信，以便及时了解掌握现场的各种分析数据和状态。现在广泛使用的RS232和RS485的通信方式在要求数据量大、通信距离远、实时性高的控制系统中则无法实现，这就使得研究以太网通信变得尤为重要和迫切。称重数据管理在工业生产中的意义重大，解决人工统计和录入的传统办法已经迫在眉睫，而以太网通信的可靠性和快速性正是这个问题的突破口。13国内外研究动态近年来，我国企业生产数据的网络化和信息化建设在企业内部信息管理、办公自动化和生产自动化方面取得了比较显著的进步。但对于绝大多数的中小型企业来说，在生产数据的网络化信息化建设方面存在很多的问题。虽然大部分中小企业配备了计算机，有些也已经使用财务软件或仓储管理软件等信息化管理软件，有的企业还创建自己的网站或者实施了ERP项目。但总体来讲应用层次较浅，且存在重要的缺陷是不同软件间，尤其是不同部门间的数据信息不能共享。设计、管理、生产的数据不能进行交流，数据出现脱节，信息需要多次重复输入，信息交流的一致性无法保证。特别是对于橡胶企业来说，生产设备所产生的数据如称重仪器仪表上的信息仍需通过人工记录后再输入到电脑中，造成生产数据与系统信息脱节，速度慢，而且人工输入中经常会出现人为错误的现象，造成信息输入的不准确和不完整，影响公司的生产、管理、效益和决策。随着橡胶企业的不断发展遍布厂内的多个生产车间的称重点距离有近有远，这些称重点的数据都是相对孤立的，导致无法对数据进行汇总，而只能采用人工方式，大大增加了人力物力，有些称重数据目前只是保存在各生产车间的记事本上，数据较为分散，不便统计汇总，而且数据也不及时，甚至产生人为误差。随着工作量和数据的增加，使得数据称重信息的统一管理及查询工作也越来越繁琐，为了更加快速有效的管理各称重点的称重数据，对称重信息进行统一汇总，应对现有情况进行技术改造，从而更好的为企业的长远发展做好规划。随着称重仪表的智能化和网络化，研究基于以太网通信的称重数据传输和管理意义重大，可将各称重点的数据及时准确的汇总统计到公司相关部门的服务器上，并对其进行统一规范化保存及管理，实现实时和高效办公。14本文主要完成的工作本课题以梅特勒托利多的智能电子秤为硬件基础，可视化编程工具VB中为软件基础进行设计和开发，分析研究了智能电子秤的特性及功能，在工业中的广泛应用，并研究了TCP/IP协议和FTP协议的工作原理，着重研究了VB中WINSOCK控件、ADO控件和DATAGRID控件的属性和事件方法，读写SQL和ACCESS数据库的方法，进行编程、调试和分析，主要工作集中在（1）本课题分析了梅特勒托利多称重传感器SBC和称重仪表IND880的特点，包括其硬件配置、基本功能、支持的多种通信方式和搭载的称重软件系统。（2）本课题介绍了在查阅了大量资料的基础上，总结以太网通信方式的特点，重点分析以太网通信的的TCP/IP协议和FTP协议原理。（3）介绍称重数据传输和管理系统的设计思路，通过设置VB中的WINSOCK控件属性及调用控件方法编写FTP服务器程序，实现生产现场智能称重仪表与上位机的远程以太网通信，完成生产文件传输和数据处理。（4）介绍称重打标管理系统的设计思路，通过配置客户端的ODBC数据源和服务器的SQLSERVERCONFIGURATIONMANAGER，采用VB中ADO控件和DATAGRID控件进行编程，实现智能称重仪表读取服务器的数据并形成指定格式标签，控制斑马打印机完成标签打印，并将打印记录保存在称重仪表的ACCESS数据库中。最后进行了总结分析。第二章梅特勒托利多智能电子秤21梅特勒托利多智能电子秤梅特勒托利多（METTLERTOLEDO），作为全球领先的精密仪器及衡器制造商，在百年悠久发展历程中一直保持着技术和市场的领先性。如今，梅特勒托利多提供的解决方案遍布实验室、工业及零售业（商业）的各个流程与环节，从高精度的微量分析到千吨以上的称重应用。电子秤是配有电子称量装置的衡器，主要由称重传感器、秤架、称重仪表三部分组成。电子衡器的工作原理是将作用在承载器上的质量或力的大小，通过称重传感器转换为与之成正比的电信号，并且以模拟或数字量的形式在称重仪表上显示出来。梅特勒托利多电子秤提供从300到3000KG不等的称重量程范围，提供分辨率为1X7500E的高精度称重。秤台规格从800X800MM到1500X1500MM不等。秤体使用电磁力补偿装置TBRICKEX和杠杆系统以获得更好的重复性、线性、角差。内置软件调整器，使称重系统适应多种环境应用。20HZ的数据刷新速度使分装和填充过程获得最高效率。内置校正砝码，充分考虑由于重力加速度引起的称重误差。具有IP67保护等级，可防止水和灰尘进入。材质有不锈钢、粉末涂层、热浸镀锌可选，产品适用于制药和化工等多个行业。系统采用梅特勒托利多智能称重仪表IND880和称重传感器SBC，下面就这两部分结构分别介绍如下。22梅特勒托利多智能称重仪表IND880IND880是梅特勒托利多公司开发的一款技术先进、功能强大的通用称重仪表，能满足各种特定应用要求。IND880有标准版和高级版两种版本，显示屏为65寸的为标准版STANDARD，显示屏为15寸的为高级版ADVANCED。221IND880标准版IND880标准版具有面板式、台式和墙式安装方式。IND880可用于包括汽车衡称重在内的多种应用领域。IND880性能出众，可连接不同的秤台类型，它同时可连接4个称重通道，可连接模拟传感器、POWERCELLPDX数字传感器、POWERCELLMTX数字传感器、IDNET秤台、SICS秤台。IND880可提供RS232/422/485及ETHERNETTCP/IP网络接口，USB接口，DI/O输入输出接口，还支持不同的PLC接口包括PROFIBUSDP、DEVICENET、ETHERNET/IP，CONTROLNET，420MA/010V模拟量输出等。IND880标准版面板如图21所示。图21IND880标准版面板IND880标准版的主板提供一个以太网接口、一个USB接口、三个串口。COM1提供RS232、RS422和RS485通讯，COM2提供RS232通讯，COM3提供RS232和20MA电流环通讯。通过串口可以进行命令打印、连续输出、SICS通讯、ASCII码输入、报表打印、累计打印和连接ARM100。IND880可以安装以下秤接口板选件模拟秤接口板、POWERCELLPDX数字传感器秤接口板、POWERCELLMTX数字传感器秤接口板和IDNET数字秤接口板。IND880最多可以接4个模拟秤接口板，每个模拟式接口板最多可接8只350传感器，每台仪表最多可接16只350传感器。IND880最多可以连接一个POWERCELLPDX数传传感器秤接口板，该接口板必须安装在插槽1，最多可以连接24个PDX数字传感器。IND880最多可以连接一个POWERCELLMTX数传传感器秤接口板，该接口板必须安装在插槽1，最多可以连接24个MTX数字传感器。IND880最多可以连接两个INDET高精度数字秤接口板，每块接口板可以连接一台INDET高精度数字秤。IDNET秤接口板必须安装在插槽1和插槽2。IND880可以安装以下选件1）输入输出接口选件远程输入输出模块ARM100（4进6出）。2）DI/O输入输出接口选件4进4出（继电器输出）。3）PLC接口CONTROLNET，ETHERNET/IP，PROFIBUSL2DP，DEVICENET，420MA/010V模拟量输出。4）应用软件包标准版支持DRIVE880汽车衡应用包，标签打印应用包。IND880支持DI/O输入输出选件板，也可通过串口扩展远程IO输入输出接口选件。DI/O选件板使用有源输入和继电器输出，分别有4个输入点和4个输出点。IND880最多可以安装两块DI/O输入/输出接口选件，必须安装在插槽3和插槽4上远程IO模块ARM100使用有源输入和继电器干触点输出。每个ARM100有4个输入点和6个输出点。ARM100使用直流24V工作电源，并通过RS485与IND880连接。IND880可同时连接8个ARM100，使仪表所能控制的总的IO资源达到32输入点和48输出点。IND880支持的PLC接口包括CONTROLNET,ETHERNET/IP,PROFIBUSL2DP以及DEVICENET。IND880通过PROFIBUSDP接口作为从设备可接入PROFIBUSDP网络，与PROFIBUSDP主设备进行数据交换。IND880通过CONTROLNET接口或ETHERNETIP接口可分别接入CONTROLNET网络或ETHERNETIP网络。IND880通过DEVICENET接口接入DEVICENET网络222IND880高级版IND880高级版称重仪表是梅特勒托利多推出的满足高端用户需求的智能称重仪表，在提供标准称重功能的同时，还具备了工业级计算机所具备的强大性能。高级版有防尘型和卫生型两种。IND880高级版称重仪表采用了不同于传统仪表的设计方法，产品设计使用了大量的先进IT技术，同时还采用了多项公司的专利称重技术以及独特的技术创新，集内外尖端技术及创新为大成，使得IND880高级版称重仪表不但具备强大的产品性能、丰富的通讯接口、强大数据处理能力，还实现了普通仪表产品无法完成的各种现场应用，并可实现定制化的服务。IND880高级版称重仪表采用专业的嵌入式WINDOWSXP/WINDOWS7操作系统，在保持了一贯的通用性的同时，还具有可靠的稳定性能，全中文显示的人机交互界面，具备优异的可操作性和可维护性，有效的提高了操作的效率。不同于梅特勒托利多公司之前的通用称重仪表产品，IND880高级版是一款用户可二次开发的仪表，梅特勒托利多公司为用户提供了功能强大，交互接口友好的IND880高级版应用程序编程接口软件（以下简称为API），用户可利用API对本仪表进行编程，实现用户的特定功能。高级版除了上述标准版的功能外还具备以下功能在IND880高级版上，除了使用IND880标准版的主板外，安装第二块主板，该主板通过网线和IND880标准版的主板相连，并对外提供以太网接口，一个USB接口和三个标准串口。标准版主板的网络用于内部链接，该主板上的USB和串口无法使用。应用软件包方面客户SDK开发包，SCALEWINNT单秤版，SCALEWINNT网络版。IND880高级版使用分辨率为1024768的15寸工业级TFT彩色触摸显示屏，可同时显示多台秤的称重数据，IND880高级版面板如下图22所示。图22IND880高级版面板IND880高级版的屏幕显示功能定义和IND880标准版一致，IND880高级版有触摸和非触摸两种屏的配置，若选用触摸版本的显示屏，所有操作可直接触摸显示屏完成，同时利用标配的软键盘（国笔输入法）可实现数字，中英文等常用信息的输入，不需要再另外安装键盘鼠标等外设。若选用非触摸版本的显示屏，需要客户自行购买鼠标和键盘等外设进行操作。在高级版上常用的与称重相关的功能键称台切换，清零，去皮，打印，清皮和打印键都通过软键盘实现。ND880高级版还自带了虚拟键盘输入法软件，方便用户通过触摸屏直接进行输入。输入法支持中文、英文、数字、符号和手写输入，另外用户还可以配置在称重软件参数设置时，自动显示或隐藏输入面板。IND880高级版的仪表使用WINDOWS系统，用户在关机时必须使用系统的关机菜单或长按仪表电源键进行关机，直接插拔电源关机易导致系统出现问题。2133IND880功能介绍IND880具有以下性能特点1）基本称重功能。2）标准版具有面板式和防尘式（台式/墙式）安装结构，高级版具有卫生型和防尘型（台式/墙式/柱式）安装结构。3）可连接4个秤台。4）每台仪表最多可接16只350欧姆传感器，每个称量通道可接8只350欧姆传感器。5）标准版为65“TFT彩色液晶显示屏，最大字高41MM。6）高级版为15“TFT彩色液晶显示屏，最大字高76MM。7）同时可显示多个通道的重量值。8）电池备份的实时时钟。9）三个标准串行接口RS232/422/485，RS232/电流环可用于数据通讯和打印输出。10）10/100M自适应以太网端口。11）USB主设备控制器。12）100240VAC通用开关电源。13）清零、去皮、打印等基本称重功能。14）具有多量程特点。15）定值控制功能。16）皮重表格和目标值表格存储。17）单位转换，包括用户自定义单位。18）ALIBI存储器，储存最多65000条最新交易记录。19）小计和总计功能。20）10个用户可编辑的打印输出格式。21）TRAXDSP数字滤波技术。22）TRAXEMT智能维护与诊断技术。23）最多5点线性校正。24）CALFREE免砝码校正技术。25）逐步替代法校正技术。26）支持触摸屏。23梅特勒托利多称重传感器的介绍称重传感器是电子秤的核心部件，从原理上分为电阻应变式、压磁式、振弦式等。电阻应变式称重传感器因制作工艺简单成熟和准确度高，目前在称重传感器市场应用广泛。电阻应变式称重传感器用于静态、动态条件下质量或力的测量，在工业生产过程检测、控制、自动称量等领域已广泛应用。压磁式称重传感器的输出功率大，过载能力强，可在高温、潮湿、多尘等恶劣环境条件下长期工作。振弦式称重传感器的特点如下重复性、线性为满刻度和稳定性与电阻应变式称重传感器的指标相当；微小的被测力变化可产生较大的频率变化，分辨率和灵敏度较高；因被处理的信号及输出信号都是数字信号，使得其运算精确度高；抗电气干扰、抗振动干扰能力强；传感器内装有温度传感器，温度补偿灵敏度可达00001C；非位移式测量原理，测量过程几乎无位移发生，不影响秤架的校准状态；有动态过载保护装置。在称重数据传输和管理系统和称重打标管理系统中采用梅特勒托利多的SBC称重传感器，它的特点是获得荷兰NMI颁发的OIMLR60C3证书；安装高度低；自稳定结构；长期稳定性好；优质合金钢，表面镀镍；防护等级IP67；适用于地上衡、建材配料等各种配料称重控制。SBC主要技术指标如表21所示。表21SBC称重传感器的主要技术指标技术指标单位范围额定称量KG500,1000,2000,3000灵敏度MV/V20002不重复性RC001滞后RC002非线性RC002蠕变（30分钟）RC002零点输出RC1温度补偿范围1040使用温度范围4065灵敏度温度系数RC/C0002零点温度系数RC/C0002输入阻抗3814输出阻抗3501绝缘电阻M500050VDC建议激励电压VDC/AC515最大激励电压VDC/AC20安全过载RC150极限过载RC300防护等级IP67电缆长度M31SBC传感器结构示意图如图23所示。图23SBC传感器结构示意图SBC称重传感器在接线时，按照电缆的接线标准输入电压和输出信号不能接错。电缆接线标准如表22所示。表22SBC传感器接线标准电缆颜色色标（四芯线）绿激励黑激励白信号红信号黄（长）屏蔽线24IND880标签打印系统IND880LPS是梅特勒托利多开发的应用于IND880的标签打印系统，该系统除了具备基本称重功能外，还具有称重打标、汇总和称重数据查询等功能。该系统中的汇总菜单中称重信息项中具备上传功能，可实现将包含称重信息的表格上传至服务器电脑。下面介绍一下IND880LPS系统。1登陆功能IND880LPS系统使用账户密码方式进行登陆，分为2级安全机制对菜单进行设定保护，可以分为不同的人员设置不同的权限。管理员权限管理员账户具有最高使用权限可以进行仪表提供的任何操作和参数的设置。初始用户名ADMIN；密码123。操作员权限操作员具有最低的使用权限。初始用户名USER；密码123。LPS系统登录界面如图24所示。图24LPS系统登录界面2称重打标功能称重打标界面可修改显示的字段个数和名称，但最多能显示10个字段。焦点停留在某字段下按ENTER键，可进行新建操作，弹出对话框后输入需要的内容，在以后使用时在下拉项选择，快捷方便。同时也可完成标签补打功能。LPS系统称重打标界面如图25所示。图25LPS系统称重打标界面3汇总菜单汇总菜单中包括称重信息、产品信息、物料信息、显示项信息和下载信息。焦点停留在称重信息上按下ENTER键进入称重数据查询界面，该界面可实现条件查询功能，进行单条记录和所有记录删除功能，进行单笔记录补打功能，将仪表记录的称重数据表上传至服务器电脑功能。LPS系统汇总菜单界面如图26所示，上传界面如图27所示。图26LPS系统汇总菜单界面图27LPS系统上传界面因服务器和客户端要成功实现以太网通信，需要了解对方的IP地址的信息。要实现LPS系统的上传功能需要设置网络参数，主要是本机IP和服务器IP地址的配置。LPS系统的网络参数设置界面如图28所示。图28LPS系统网络参数配置界面第三章以太网通信原理31TCP/IP协议介绍TCPIP模型是一种分层结构，与OSI参考模型类似。TCPIP模型由网络接口层、网络层、传输层和应用层四个层次组成。IP协议的作用是在相互连接的网络之间传递IP数据报，它定义了信息在计算机传送时的模式，与计算机本身对信息的处理方式无关。TCP协议的作用则是表达该信息，识别信息包中所含信息的类型，并且确保能够被另一台计算机所理解，它总是同IP协议一起使用的。表31是TCP/IP协议体系与开放系统互联模型OSIOPENSYSTEMINTERCONNECTION的对应关系。表31TCP/IP协议体系与OSI的对应关系OSITCP/IP应用层表示层会话层进程/应用层TELNET/TFTPFTP/SMTPHTTP传输层主机与主机层/传输层TCP/UDP网络层网络互联层IP,ICMP,ARP,RARP数据链路层网络接口层ETHERNET/TOKENRING/OTHERMEDIUM物理层物理链路层HARDWARE1应用层应用层是TCPIP参考模型的最高层，它向用户提供一些常用的应用程序。应用层协议主要有用于实现互联网中的远程登录功能的网络终端协议TELNET；用于实现互联网中交互式文件传输功能的文件传输协议FTP；实现互联网中电子邮件收发功能的简单电子邮件协议SMTP；用于网络中不同主机间的文件系统共享的网络文件系统NFS；用于实现网络设备域名到IP地址的映射服务的域名服务系统DNS；用于在WEB浏览器和服务器之间传输WEB文档的超文本传输协议HTTP。2传输层传输层也称为TCP层，主要功能是负责应用进程之间的端到端通信。传输层定义了两种协议传输控制协议TCP与用户数据报协议UDP。3网络层网络层也称为IP层，负责处理互联网中计算机之间的通信，向传输层提供统一的数据包。它的主要功能主要是两部分（1）寻址与路由，（2）分段与重组。4物理链路层它的主要功能是接收IP层的IP数据报，通过网络向外发送；接收和处理从网络上来的物理帧，抽出IP数据报，向IP层发送。该层是主要与网络的实际连接层。32TCP通信原理TCP（TRANSMISSIONCONTROLPROTOCOL传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。它完成第四层传输层所指定的功能。在因特网协议族（INTERNETPROTOCOLSUITE）中，TCP层是位于IP层之上，应用层之下的中间层。不同主机的应用层之间经常需要可靠的、像管道一样的连接，但是IP层不提供这样的流机制，而是提供不可靠的包交换。当应用层向TCP层发送用于网络间传输的、用8位字节表示的数据流，然后TCP把数据流分区成适当长度的报文段（通常受该计算机连接的网络的数据链路层的最大传输单元（MTU）的限制）。之后TCP把结果包传给IP层，由它来通过网络将包传送给接收端实体的TCP层。TCP为了保证不发生丢包，就给每个包一个序号，同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。然后接收端实体对已成功收到的包发回一个相应的确认（ACK）；如果发送端实体在合理的往返时延（RTT）内未收到确认，那么对应的数据包就被假设为已丢失将会被进行重传。在数据正确性与合法性上，TCP用一个校验和函数来检验数据是否有错误，在发送和接收时都要计算校验和；同时可以使用MD5认证对数据进行加密。在保证可靠性上，采用超时重传和捎带确认机制。在流量控制上，采用滑动窗口协议，协议中规定，对于窗口内未经确认的分组需要重传。在拥塞控制上，采用TCP拥塞控制算法（也称AIMD算法）。该算法主要包括三个主要部分1）加性增、乘性减；2）慢启动；3）对超时事件做出反应。1TCP连接建立TCP是因特网中的传输层协议，使用三次握手协议建立连接。当主动方发出SYN连接请求后，等待对方回答SYNACK，并最终对对方的SYN执行ACK确认。这种建立连接的方法可以防止产生错误的连接，TCP使用的流量控制协议是可变大小的滑动窗口协议。TCP三次握手的过程如下1）客户端发送SYN（SEQX）报文给服务器端，进入SYN_SEND状态；2）服务器端收到SYN报文，回应一个SYN（SEQY）ACKACKX1）报文，进入SYN_RECV状态；3）客户端收到服务器端的SYN报文，回应一个ACKACKY1）报文，进入ESTABLISHED状态。三次握手完成，TCP客户端和服务器端成功地建立连接，可以开始传输数据了。2TCP连接终止建立一个连接需要三次握手，而终止一个连接要经过四次握手，这是由TCP的半关闭（HALFCLOSE）造成的。具体过程如下图所示。TCP连接的终止的过程如下1某个应用进程首先调用CLOSE，称该端执行“主动关闭”（ACTIVECLOSE）。该端的TCP于是发送一个FIN分节，表示数据发送完毕。2接收到这个FIN的对端执行“被动关闭”（PASSIVECLOSE），这个FIN由TCP确认。3一段时间后，接收到这个文件结束符的应用进程将调用CLOSE关闭它的套接字。这导致它的TCP也发送一个FIN。4接收这个最终FIN的原发送端TCP（即执行主动关闭的那一端）确认这个FIN。因为每个方向都需要一个FIN和一个ACK，因此通常需要4个分节。无论是客户还是服务器，任何一端都可以执行主动关闭。通常情况是，客户执行主动关闭，但是某些协议，例如，HTTP/10却由服务器执行主动关闭。33FTP工作机制FTP（FILETRANSFERPROTOCOL）是TCP/IP协议组中的协议之一，该协议是INTERNET文件传送的基础，它由一系列规格说明文档组成，目标是提高文件的共享性，提供非直接使用远程计算机，使存储介质对用户透明和可靠高效地传送数据。FTP就是实现两台计算机之间的拷贝，从服务器端拷贝文件至客户端，称之为“下载（DOWNLOAD）”文件。若将文件从客户端拷贝至服务器端，则称之为“上载（UPLOAD）”文件。在TCP/IP协议中，FTP标准命令TCP端口号为21，PORT方式数据端口为20。FTP协议的任务是从一台计算机将文件传送到另一台计算机，它与这两台计算机所处的位置、联接的方式、甚至是是否使用相同的操作系统无关。1FTP传输方式FTP的传输有两种方式ASCII传输模式和二进制数据传输模式。1）ASCII传输方式假定用户正在拷贝的文件包含的简单ASCII码文本，如果在远程机器上运行的不是UNIX，当文件传输时FTP通常会自动地调整文件的内容以便于把文件解释成另外那台计算机存储文本文件的格式。2）二进制传输模式在二进制传输中，保存文件的位序，以便原始和拷贝的是逐位一一对应的。即使目的地机器上包含位序列的文件是没意义的。2FTP工作方式FTP支持两种模式，一种方式叫做STANDARD也就是PORT方式，主动方式，一种是PASSIVE也就是PASV，被动方式。在STANDARD模式下，FTP客户端发送PORT命令到FTP服务器端。在PASSIVE模式想FTP客户端发送PASV命令到FTP服务器端。在PORT模式下，FTP客户端首先与FTP服务器的TCP21端口建立连接，通过该通道发送命令，客户端发送PORT命令表示接收数据。PORT命令中包含客户端使用什么端口接收数据。在传送数据时，服务器端使用TCP20端口连接至客户端的指定端口来发送数据。FTP服务器端必须和客户端建立一个新的连接用来数据传送。在PASSIVE模式下，建立控制通道与STANDARD模式相似，在建立连接后发送PASV命令。FTP服务器端在收到PASV命令后，随机打开一个端口（端口号大于1024）并且告知客户端在该端口上传送数据的请求，客户端连接FTP服务器此端口，然后FTP服务器将通过这个端口进行数据的传送，这个时候FTP服务器端不再需要建立一个新的和客户端之间的连接。第四章基于以太网通信的称重数据传输和管理系统41系统的设计方案411系统结构该课题来源于青岛黄海橡胶厂的生产需求，因公司生产车间与管理生产数据的办公区距离较远，称重数据都是采用人工记录方式，这就造成了数据更新效率低和数据记录存在误差等问题。为方便管理人员快速和准确的查询称重数据，实现办公无纸化，利用TCP/IP协议和FTP协议通信原理完成报表等称重数据的网络通信传送，设计和开发了基于以太网通信的称重数据传输和管理系统。系统硬件采用梅特勒托利多的工业智能称重仪表IND880标准版，接收称重传感器发送的模拟量信号并通过转换和放大等处理转化为重量值，通过以太网交换机与服务器电脑和多台客户端电脑建立以太网通信，实现称重数据的传输和查询。称重数据传输和管理系统结构如图41所示。图41称重数据传输和管理系统结构图412工作流程生产车间的操作人员在完成生产资料称重后，按下智能称重仪表IND880操作面板的“打印”键，IND880通过自带的标签打印系统保存每次称重数据在内存卡的表格中（CSV格式），当完成生产后，操作人员按下汇总菜单中的“上传”时，该表格通过以太网通信的传输到服务器上的D盘根目录下的IND880文件夹里，系统将该表格打开，把全部记录逐条写入服务器SQL数据库中的名为IND的表格中，该表格中的列名和数据类型需先配置。列名为包括编号、流水号、料名、机台、班次、序号、净重、毛重、皮重、称重人、复核人、称量日期、备注和上传标志，编号和序号为INT类型，净重、毛重和皮重为FLOAT类型，称重日期为DATETIME类型，其余为VARCHARMAX类型。因为每条记录的流水号是唯一的，所以设置流水号为主键，这样就可以避免重复记录的产生，因此流水号字段不运行为空。称重数据传输和管理系统工作流程如图42所示。以太网交换机IND880称重传感器以太网通信IND880IND880称重传感器服务器电脑客户端电脑1N称重传感器以太网通信以太网通信以太网通信以太网通信图42称重数据传输和管理系统工作流程图413操作界面系统采用可视化编程工具VISUALBASIC设计和开发。操作人员双击该系统的快捷方式进入系统，系统处于停止服务状态，系统停止服务状态界面如图43所示。在系统信息栏中可以查看服务器的IP地址，设置侦听端口、最大连接、用户名称、用户密码、访问目录和用户权限的参数，并把生产车间的智能称重仪表IND880配置成服务器IP地址，这样才可实现客户端与服务器的以太网通信。此时的“停止服务”按钮呈失效的灰色状态，参数更改完成后，按下“启动服务”按钮，系统开始运行。开始IND880是否发送文件是否结束服务器接收写入数据库客户端查询服务器侦听中图43称重数据传输和管理系统停止服务界面按下启动服务时，启动服务按钮呈失效的灰色状态，此时的侦听端口、最大连接、用户名称、用户密码、访问目录和用户权限的参数失效变灰，是不可以设置的，停止按钮恢复有效状态。系统启动服务界面如图44所示。图44称重数据传输和管理系统启动服务界面42称重数据传输程序因梅特勒托利多智能称重仪表IND880标准版自带标签打印系统，该系统可实现称重数据上传功能，这就相当于FTP客户端，在标签打印系统中需配置服务器IP地址参数，然后按下“上传”就可把文件传输到服务器上的指定目录下，如果上传成功，则在称重仪表IND880上弹出对话框提示上传成功；如果上传失败，则在称重仪表IND880上弹出对话框提示上传失败，需要查找失败原因。称重数据传输和管理系统的主要工作是FTP服务器端的编程。421建立通信连接在VISUALBASIC60中提供了WINSOCK控件，用于支持网络中两台以上计算机之间进行通信。通过设置WINSOCK控件属性及调用控件方法就能够实现TCP方式的网络通信。因此，使用WINSOCK控件编写网络通信程序的过程，实际上就是设置WINSOCK控件属性和调用控件方法的过程。4211WINSOCK控件WINSOCK控件是基于网络通信应用程序接口SOCKET（套接字）规范创建的，其通信的实质就是对SOCKET接口进行读写数据的操作。如果两个应用程序需要通信，它们可以使用SOCKET类来建立套接字连接，这个过程可类比为一次电话呼叫过程呼叫者通过拨号与被呼叫者连接，当电话接通时，双方都可以自由通话了，只不过这里的呼叫者被称为“客户”，被呼叫者则称为“服务器”，而号码则为“IP地址端口”，但在建立连接之前，必须由“客户”发出呼叫，且此时的“服务器”正在监听。因此，基于TCP/IP协议的通信，需要分别建立客户端应用程序和服务器端应用程序。其工作流程如图45所示。图45WINSOCK控件工作流程图1WINSOCK控件的主要属性1）PROTOCOL属性通过PROTOCOL属性可以设置WINSOCK控件连接远程计算机使用的协议。可选的协议是TCP和UDP对应的VB的常量分别是SCKTCPPROTOCOL和SCKUDPPROTOCOL，WINSOCK控件默认协议是TCP。注意虽然可以在运行时设置协议，但必须在连接未建立或断开连接后。2）SOCKETHANDLE属性SOCKETHANDLE返回当前SOCKET连接的句柄，这是只读属性。3）REMOTEHOSTIP属性REMOTEHOSTIP属性返回远程计算机的IP地址。在客户端，当使用了控件的CONNECT方法后，远程计算机的IP地址就赋给了REMOTEHOSTIP属性，而在服务器端，当CONNECTREQUEST事件后，远程计算机（客户端）的IP地址就赋给了这个属性。如果使用的是UDP协议那么当DATAARRIVAL事件后，发送UDP报文的计算机的IP才赋给了这个属性。4）BYTERECEIVED属性返回当前接收缓冲区中的字节数5）STATE属性返回WINSOCK控件当前的状态。属性值描述如表41所示。图41WINSOCK控件STATE属性值描述常数值描述SCKCLOSED0关闭（缺省值）SCKOPEN1打开SCKLISTENING2侦听SCKCONNECTIONPENDING3连接挂起SCKRESOLVINGHOST4识别主机输入流客户端输出流输出流服务器端输入流连接IP端口监听连接SCKHOSTRESOLVED5已识别主机SCKCONNECTING6正在连接SCKCONNECTED7已连接SCKCLOSING8同级人员正在关闭连接SCKERROR9错误6）REMOTEHOST属性远程机器名7）REMOTEPORT属性远程机器的通信程序端口8）PROTOCAL属性使用TCP或UDP协议9）LOCALHOSTNAME属性本地机器名10）LOCALIP属性本地机器IP地址11）LOCALPORT属性本地机器通信程序的端口00THENINPUT2,RECEIVEDWINSOCK1SENDDATARECEIVEDENDIFCLOSE2FLAGFALSEELSEOPENTEMPFILEFOROUTPUTAS2REDIMDATABYTESTOTALWINSOCK1GETDATADATA,VBARRAYVBBYTEFORJRECEIVED1TORECEIVEDBYTESTOTALPUT1,J,DATAJRECEIVED1NEXTRECEIVEDRECEIVEDBYTESTOTALWRITE2,RECEIVEDPROGRESSBAR1VALUEINTRECEIVED/FILELENGTH100IFPROGRESSBAR1VALUE100THENSTATUSBAR1SIMPLETEXT“数据传输完毕“CLOSE2KILLTEMPFILECLOSE1ENDIFCLOSE2ENDIFENDSUB43数据管理程序当称重数据文件接受到指定路径后，需要将该文件（CSV格式）的全部内容读取出来并写入到服务器上的SQL数据库中。431建立与SQL数据库连接与SQL数据库建立连接，需先定义ADODB和数据集。程序代码如下PUBLICCONNASNEWADODBCONNECTIONPUBLICRSASNEWADODBRECORDSET通过配置服务器名称、数据库名称、登录类型、用户名和密码的参数可实现与数据库的连接，当无法建立连接时，弹出“DATACANTCONNECT”对话框提示连接数据库失败。自定义打开数据库的函数如下PUBLICFUNCTIONOPENCNBYVALCIPASSTRINGASBOOLEANDIMMAGASSTRINGONERRORGOTOSTRERRMAGSETCONNNEWADODBCONNECTIONCONNCONNECTIONTIMEOUT25CONNPROVIDER“SQLOLEDB“CONNPROPERTIES“DATASOURC