【优秀硕士博士论文】基于tcpip的文件传输与数据处理-吴光强

硕士学位论文基于TCP/IP的文件传输与数据处理系统学科专业名称控制理论与控制工程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。TCPIP协议已成为计算机网络中最主要的传输协议，TCPIP除了用于广域网外，在局域网中也广泛应用。本课题研究了基于TCP/IP的文件传输与数据处理系统，系统采用梅特勒托利多智能称重仪表IND880以及上位机、交换机等设备，使用可视化编程工具VISUALBASIC开发应用程序，实现了智能称重仪表与上位机的远程以太网通信，完成生产数据的实时采集和传输，并保存在SQL数据库中。针对一些控制系统中数据量大、通信距离远、实时性高的特点,设计和开发了该应用程序，提高了自动化水平和生产效率。本课题研究主要工作集中在首先，分析了智能称重仪表特性以及在工业生产中的广泛应用，在查阅了大量资料的基础上，总结了其与上位机通信方式的特点，重点分析以太网通信的优缺点。其次，本课题介绍了梅特勒托利多称重传感器和控制终端的特点，分析其硬件配置、支持的多种通信方式和搭载的称重软件系统等。最后，介绍系统的设计思路，通过设置VB中的WINSOCK控件属性及调用控件方法实现TCP方式的网络通信。利用这个控件，编写TCPIP客户服务器程序，实现生产现场智能称重仪表与上位机的远程以太网通信，完成生产数据的实时采集和传输，并解析传输文件后保存在SQL数据库中。关键词TCP/IP；以太网通信；SQL；VB；WINSOCKABSTRACTWITHTHERISEANDRAPIDDEVELOPMENTOFCOMPUTERANDNETWORKCOMMUNICATIONTECHNOLOGY,LEDTOPROFOUNDTECHNOLOGICALCHANGECONTROLFIELDCONTROLSYSTEMSTRUCTURETOTHENETWORK,OPENTHEDIRECTIONOFFLOWCONTROLSYSTEMSWILLBEAMAJORTECHNOLOGICALDEVELOPMENTTCP/IPPROTOCOLHASBECOMETHEMOSTIMPORTANTCOMPUTERNETWORKTRANSPORTPROTOCOLS,TCP/IPEXCEPTFORTHEWAN,BUTALSOWIDELYUSEDINTHELANTHERESEARCHOFTHETCP/IPFILETRANSFERANDDATAPROCESSINGSYSTEMBASEDONANETWORKSYSTEMUSINGMETTLERTOLEDOIND880WEIGHINGINSTRUMENTSANDINTELLIGENTPC,SWITCHESANDOTHEREQUIPMENT,USINGAVISUALPROGRAMMINGLANGUAGEVISUALBASICTODEVELOPAPPLICATIONSTOACHIEVEAINTELLIGENTWEIGHINGREMOTEETHERNETCOMMUNICATIONINSTRUMENTWITHTHEHOSTCOMPUTER,COMPLETEREALTIMEPRODUCTIONDATACOLLECTIONANDTRANSMISSION,ANDSTOREDINANSQLDATABASESOMECONTROLSYSTEMSFORLARGEVOLUMESOFDATA,COMMUNICATIONDISTANCE,HIGHREALTIMECHARACTERISTICS,DESIGNANDDEVELOPMENTOFTHEAPPLICATION,TOIMPROVETHELEVELOFAUTOMATIONANDPRODUCTIVITYTHISRESEARCHWORKISMAINLYFOCUSEDONFIRSTLY,THENETWORKINTELLIGENTWEIGHINGINSTRUMENTCHARACTERISTICSANDAREWIDELYUSEDININDUSTRIALPRODUCTION,ANDINACCESSTOAWEALTHOFINFORMATIONONTHEBASISOFTHEIRCHARACTERISTICSARESUMMARIZEDWITHTHEHOSTCOMPUTERCOMMUNICATION,FOCUSINGONTHEADVANTAGESANDDISADVANTAGESOFETHERNETCOMMUNICATIONSSECONDLY,THISPAPERDESCRIBESTHEMETTLERTOLEDOWEIGHINGSENSORANDCONTROLTERMINALCHARACTERISTICS,ANALYZESTHEHARDWARECONFIGURATION,AVARIETYOFCOMMUNICATIONMETHODSANDWEIGHINGSYSTEMEQUIPPEDWITHSOFTWARESUPPORTFINALLY,SYSTEMDESIGN,NETWORKCOMMUNICATIONTCPMODEBYSETTINGTHEVBWINSOCKCONTROLPROPERTIESANDCALLCONTROLMETHODSWITHTHISCONTROL,THEPREPARATIONOFTCP/IPCLIENTSERVERPROGRAM,PRODUCTIONSITEINTELLIGENTWEIGHINGINSTRUMENTREMOTEETHERNETCOMMUNICATIONWITHTHEHOSTCOMPUTER,COMPLETEREALTIMEPRODUCTIONDATACOLLECTIONANDTRANSMISSION,ANDTRANSFERFILESPARSEDAFTERSAVINGINASQLDATABASEKEYWORDSTCP/IP；ETHERNETCOMMUNICATION；SQL；VB；WINSOCK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3第二章工业智能称重仪表421称重仪表的介绍4211称重传感器的选型4212控制终端的选型和功能422本章小结6第三章网络通信原理和控件731VB中网络通信控件WINSOCK7311WINSOCK控件的属性7312WINSOCK控件的事件932网络通信原理13321TCP协议13322UDP协议15323本章小结16第四章基于TCP/IP的文件传输和数据处理的设计2041系统的设计方案2042文件传输的程序的编写和调试28421VB项目的创建28422正反解算法功能块的编写36423手动程序的编写和调试42423自动程序的编写和调试49424触摸屏机器人显示、极限功能块等其他功能的编写和调试5743数据处理程序的编写和调试6243NS统合模拟与实际调试65第五章总结分析68参考文献69攻读学位期间的研究成果71致谢72学位论文独创性声明73学位论文知识产权权属声明73第一章绪论11课题的背景近年来，我国企业信息化建设在企业内部信息管理、办公自动化、电子商务和生产过程自动化方面取得了比较明显的进步。但对于绝大多数的中小型企业来说，在信息化建设方面存在的问题还很多虽然大部分中小企业也已经购置了计算机有些也用上了财务软件，仓管软件，建立了自己的网站甚至有些企业还实施了ERP项目，但总体来讲应用层面比较浅，“信息孤岛”现象日渐突出，不同软件间，尤其是不同部门问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厂矿企业来说，以上信息化项目实施后生产设备所产生的数据如衡器、温度、压力、流量等计量器具，仪器仪表上的读数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输入错误甚至发生人为错误的现象，造成信息的不准确影响公司的生产、管理、效益和决策。这是传统软件无法解决的管理漏洞。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，而以太网通信的优点正是这个问题的突破口。12课题研究目的和意义目前一些生产资料管理的称重软件只能实现在单机及局城网中数据的共享，如在异地查询相关数据，既不方便，也不利于企业宏观数据监测，无法及时作出判断，影响决策策基于互联网技术的解决方案，即可实现对称重数据管理的高效率、实时性、安全性、科学化、现代化、智能化。随着网络技术的迅猛发展，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。在多个行业中存在控制系统中数据量大、通信距离远、实时性高的特点，这就使得RS232和RS485等通信方式不能满足该需求。13国内外研究动态当前以称重衡器为代表的计量器已经被广泛地应用于生产与流通企业中每个企业或多或少都使用不同的计量器具特别是称重衡器一个企业计量器具少则几十件，多则几百件，几千件，且这些计量器分布于企业的各十不同车同，仓库等地方，有的甚至是不同的地区长期以来我国企业大多数依靠人工取纸，人工抄表的方式进行统计，获取的计量信息步，传输速度慢，处理周期长因此实现企业计量数据的自动化、网络化、信息化管理十分必要。现以某企业跨地域物资收购站为例，进行分析、研究、解决问题。随着该企业的不断发展遍布全国的连锁网点数的逐步增加每一十网点都有一个或多个称重点这些称重点的数据都是相对孤立的，甚至有些称重点使用的软件系统不统一，导致无法对数据进行汇总，而只能采用人工方式，逸大大增加了人力物力而且数据也不及时，甚至产生人为误差随着同点及数据的增加，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查询各支点的称重数据，对称重信息进行统一汇总，从而更好的为企业的长远发展做好规划。企业应开发一套称重衡器WEB信息管理系统2现有资源及需求分析21现有资源遍布于全国的披百家连锁网点有上千个称重点每个支点称重点拥有一台计算机和一套称重数据采集设备及软件这些系统，有些是单支点、有些是多支点共连。这些数据目前只是保存在各支点及与其相连的局域网的计算机上。数据较为分散，不便统计汇总。为迎合现代企业管理理论，应对现有资源进行技术改造。2，2需求分析总的目标是将各称重点的数据及时准确的汇总统计到总公司相关部门，并对其进行统一规范化保存及管理，实现移动办公。14本文主要完成的工作本课题的研究以梅特勒托利多的智能称重仪表IND880为硬件基础，以可视化编程工具VB中为软件基础进行设计和开发，分析研究了IND880的特性及功能，在工业中的广泛应用，并研究了TCP/IP协议的通信原理，着重研究了VB中WINSOCK控件的属性和事件方法，进行编程、调试和分析，主要工作集中在介绍分析工业中称重数据管理现状，主要在各数据管理办法的优缺点等方面做了分析介绍。研究阐述了IND880的特点，重点介绍了IND880的硬件和功能。介绍控制系统的设计方案、组成系统的硬件设备和软件,分析了系统的控制原理，阐述建立了一个远程文件传输和数据管理系统本系统基于TCPIP理论，采用客户端服务器结构，选择封装的WINSOCK控件进行一点对多点的通讯。监控端服务器端运行于监控中心，监视并记录各远程机的运行及数据改动情况；被监控端客户端在远程机上执行文件监视和查询等操作，并实时的将各种监控数据存储并在SQL数据库中。最后进行了总结分析第二章工业智能称重仪表21称重仪表发展及趋势1国内外电子称重技术现状电子衡器或电子秤是配有电子称量装置的衡器，主要由称重传感器、承载器俗称秤架、称重仪表3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。表1为电子衡器分类表。国内从20世纪60年代中期开始研制和生产电子秤，初期为模拟指针式，20世纪80年代中后期发展成数字式，20世纪90年代末至2L世纪初已研制开发出微机式产品。表2为国内外电子衡器准确度对比表。总体来说，目前国内电子衡器的发展水平相当于发达国家20世纪90年代的水平。少数产品的技术已处于国际领先水平，例如中船重工集团第七O七研究所研制的HW一2000动态汽车衡的几项新技术无开关判别车辆、浅基坑整体秤台和无基坑结构以及防作弊功能。表2国内外电子秤衡器准确度对比国内电子衡器数量所占比例仅为衡器的66；品种少，功能不齐全；关键元器件的稳定性和可靠性与进II产品比较还有差距。表3为国内外电子衡器占衡器比例对照表。表3国内外电子衡器占衡器比例对照2电子称重技术发展趋势发达国家在电子称重方面，无论从技术水平、品种和规模等方面都达到了较高水平，特别是在准确度、长期稳定性和可靠性等方面都有了很大的提高。静态商用秤已做到OIML规定的3000D，最高可做到6000D；在稳定性方面要求1年内不允许超差；在可靠性方面称重传感器在正常使用条件下的寿命一般在10年以上，仪表的平均故障间隔时间MTBF都超过了2000H，有些产品达到了5000H；工业用电子秤的准确度一般能做到01一03左右。21称重传感器称重传感器是电子称重的核心部件，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简单、工艺成熟、准确度高最高准确度目前可做到非线性、重复性、滞后指标优于00L，占据着称重传感器90以上的市场份额。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、自动称量等领域已大量应用。随着工业控制系统向数字化发展，近几年来数字式称重传感器被开发并已得到应用，数字式称重传感器可由微处理器对常规桥路进行补偿和调整，进行非线性、滞后、蠕变等性能的修正，从而大大提高称重传感器的性能。由于它直接输出数字量，大大提高了传输中的抗干扰能力，并使得与计算机的通信极为方便。由于取消了仪表中的模拟放大、AD转换等环节，使仪表大为简化。压磁式称重传感器的代表厂家是ABB公司，该传感器输出功率大，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代表厂家是瑞士哈斯勒HASIER公司，该公司采用的SFR振弦式称重传感器的电子皮带秤已在国内有较多应用。这种称重传感器的特点如下重复性、线性为满刻度的001，稳定性为003，与电阻应变式称重传感器的指标大体相当；微小的被测力变化可产生较大的频率变化，分辨率高达百万分之一，灵敏度高；直接数字称重，被处理的信号及输出信号都是数字信号，处理过程无AD、A转换，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00001。C；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；最多15台传感器可在同一根串行总线上传递信号，最大传送距离为500M，因此，这种称重传感器是未来传感器发展的一个方向。22秤架221单杠杆式秤架只有一组称量杠杆，其上支撑了一组或几组称量托辊，秤架通常由称量杠杆、支点、平衡重物等组成，结构较简单，但称量准确度不高，精度通常为1一2。222双杠杆式秤架由对称的两组称量杠杆组成，每组称量杠杆上支撑了一组或几组称量托辊，秤架结构复杂，秤体庞大，但它的两组称量杠杆在称量过程中可以抵消一些水平分力如皮带张力、皮带跑偏引起的侧向力对称量精确度的影响，所以秤架性能稳定，称量精确度较高，精度通常为02505。223悬臂式秤架通常是在专用的短皮带输送机上采用，短皮带输送机的整体只由支点和称重传感器承重，这种秤架只用于尺寸短小的定量给料机或专用的计量皮带秤，称量精确度中等，精度通常在1左右。224悬浮式秤架悬浮式秤架类似静态称重的称重平台，称重平台上支撑了一组或几组称量托辊，它的特性优于上述其他各种结构形式的秤架。比如美国拉姆齐RAMSEY公司在有4组称量托辊的秤架中，17型双杠杆式准确度指标为025，而14型悬浮式准确度指标为0125。悬浮式秤架的精度通常在0125一025。国内铜陵三爱思公司的单托辊秤SSS一50ICS、徐州三原公司的单托辊秤ICS一30A都采用了无支点、无杠杆、双称重传感器的悬浮式秤架结构。从总体性能来看，悬浮式结构的秤架将是未来秤架的一个发展方向。23称重仪表称重仪表从早期的模拟式仪表，发展到现在的微机式仪表。仪表精度从01、005发展到001。微机式仪表有单片机、PIE、工业PC、嵌入式PC等形式。微机式称重仪表采用了低漂移高增益放大器、高分辨率AD转换器、闪存、电可擦存储器和非易失性随机存储器、RS一232RS一485通信标准、现场总线等技术，使其性能和功能都有了很大提高。同时，还应用了一调制型模数转换器和印刷电路板的表面安装等新技术。这些新技术的采用，进一步提高了称重仪表的性能和可靠性，并为仪表小型化创造了有利条件。在性能上已能做到非线性优于001，灵敏度优于02VD，AD转换速度一般为1030次S，用于动态称重时可达100次S以上。功能上包括各种参数的设定，如分度值、量程、校准参数、计算系数、皮重等设定；零点自动跟踪；自动去皮；量程自动校准；动态检测；开机自检和故障诊断；停电数据保护；超载报警；非线性补偿；以及毛重、净重、皮重和累加值的显示等。为了便于与计算机通信，现在的称重仪表都配有输入输出接口，如RS一232C、RS一485、20MA电流环、模拟量4。20MA以及继电器输出等。为了适应各种应用的需要，当前称重仪表发展的一个趋势是通过硬件或软件的积木式组合来实现不同的功能需求。称重仪表另一个发展趋势是小型化。小型或微型仪表主要用于小型生产设备和移动的称重系统中，例如定量包装秤、叉车秤、货系统中，例如定量包装秤、叉车秤、货车秤、可移动的台秤等。22称重仪表介绍系统中所有的智能称重仪表包括称重传感器和控制终端两部分，现在就两部分分别介绍如下。221称重传感器的介绍222控制终端的介绍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。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。IND880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，能满足用户的各种特定应用要求。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ADVANCEDIND880标准版具有面板式、台式和墙式安装方式。高级版有防尘型和卫生型两种。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具有以下性能特点基本称重功能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）安装结构可连接4个秤台每台仪表最多可接16只350欧姆传感器，每个称量通道可接8只350欧姆传感器标准版为65“TFT彩色液晶显示屏，最大字高41MM。高级版为15“TFT彩色液晶显示屏，最大字高76MM。同时可显示多个通道的重量值。电池备份的实时时钟三个标准串行接口RS232/422/485，RS232/电流环可用于数据通讯和打印输出10/100M自适应以太网端口USB主设备控制器100240VAC通用开关电源清零、去皮、打印等基本称重功能具有多量程特点定值控制功能皮重表格和目标值表格存储单位转换，包括用户自定义单位ALIBI存储器，储存最多65000条最新交易记录小计和总计功能10个用户可编辑的打印输出格式TRAXDSP数字滤波技术TRAXEMT智能维护与诊断技术最多5点线性校正CALFREE免砝码校正技术逐步替代法校正技术支持触摸屏15主板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。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。16秤接口板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IDNET数字秤接口板161模拟秤接口板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。162POWERCELLPDX数字传感器秤接口板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。163POWERCELLMTX数字传感器秤接口板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。164IDNET高精度数字秤接口板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。17选件IND880可以安装以下选件输入输出接口选件远程输入输出模块ARM100（4进6出）DI/O输入输出接口选件4进4出（继电器输出）PLC接口CONTROLNET，ETHERNET/IP，PROFIBUSL2DP，DEVICENET，420MA/010V模拟量输出应用软件包标准版支持DRIVE880汽车衡应用包，标签打印应用包高级版支持客户SDK开发包，SCALEWINNT单秤版，SCALEWINNT网络版各种安装附件171输入输出接口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。172PLC接口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（选配），可同时显示多台秤的称重数据，显示一台秤时前面板效果如下图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。23本章小结智能称重仪表在现代工业中应用越来越广泛，也是企业提高生产效率和精确度的保障，本章介绍了称重仪表的原理以及各部分的组成分析，对最新的网络化智能称重仪表IND880做了介绍分析。第三章网络通信原理二、数据库数据远程传输的实现策略比较数据库远程传输的实现方法有多种1使用INTERNETTRANSFER控件选择FTP协议或用FTP传输文件的方式实现1本地数据库拆卸成文本文件；2本地卸出文件用FTP可靠地传输到远地；3远地数据库的重新装入。存在编程繁琐，产生中间可理解文件，速度慢的缺点。2使用WINSOCK控件直接读写传输数据的方式实现数据库远程传输大概可分如下四个阶段，如图2B所示。1本地程序连接本地数据库，按字段读取传输数据；2本地程序使用WINSOCK控件将数据向远地发送；3远地程序使用WINSOCK控件将数据接收；4远地程序连接本地数据库，重新写入传输数据。但有编程复杂，不易调试，运行不稳定，容易出现错误的缺点。3以客户端服务器连接方式，实现远程数据传输利用SYBASE数据库的DSEDIT程序进行配置，使远地通信的两端互为客户端服务器，用程序直接读写操作，进行传输，如图2C所示。具有编程简单，速度快，传输安全可靠的特点。31VB中WINSOCK介绍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。利用这个控件，编程人员可以轻松地编写TCPIP客户服务器程序。当今软件技术主要是网络编程，TCPIP网络通讯协议应用最为广泛。文章通过讨论采用WINSOCK控件对TCPIP协议访问网络的捷径，不需了解TCPIP实现过程的细节和调用复杂的WINSOCKAPI，只需设置相应的属性值和编写相应事件代码，就可以实现不同计算机系统之间的数据通信。311WINSOCK控件的工作原理WINSOCK是WINDOWS下广泛应用的、开放的、支持多种协议的网络编程接口。通信的基础是套接口SOCKET，一个套接口是通讯的一端。在这一端上可以找到与其对应的一个名字。为了保证通讯的可靠性，在下面的程序中使用的是TCPIP协议，并且在客户端和服务端均采用预设端口1001大家在实践时可以自行更改。WINSOCK控件通信的工作原理一个在建立点对点的应用时最常用的范例便是客户机服务器模型。在这种方案中，客户应用程序向服务器程序请求服务。这种方式隐含了在建立客户机服务器间通讯时的非对称性。客户机服务器模型工作时要求有一套为客户机和服务器所共识的惯例来保证服务能够被提供或被接受。这一套惯例包含了一套协议。它必须在通讯的两头都被实现。根据不同的实际情况，协议可能是对称的或是非对称的。在对称的协议中，每一方都有可能扮演主从角色；在非对称协议中，一方被不可改变地认为是主机，而另一方则是从机。一个服务程序通常在一个众所周知的地址监听对服务的请求，也就是说，服务进程一直处于休眠状态，直到一个客户对这个服务的地址提出了连接请求。在这个时刻，服务程序被“惊醒”并且为客户提供服务一对客户的请求作出适当的反应。这一请求相应的过程可以简单的用图表示。虽然基于连接的服务是设计客户机服务器应用程序时的标准，但有些服务也是可以通过数据报套接口提供的，其大致流程如图1所示。端口号范围是065535，其中01023被预先定义所占用如HTTP占用端II80，故端13号设置在102465535之间，防止端口冲突。312WINSOCK控件的属性和事件方法VB网络通讯控件WINSOCK简介WINSOCK控件,是MICROSOFTWINDOWS提供的网络编程接口,它提供了基于TCP/IP协议的接口实现方法。众所周知,TCP是面向连接的协议,而建立连接的需要网络地址。服务器程序要守候在一个固定的网址上等待客户程序的请求，客户程序则向此网址请求连接，然后得到相应服务，在使用WINSOCK控件时，服务器程序应设置LOCALPORT客户程序要设置REMOTEHOST和REMOTEPORT属性通过网络进行数据通讯需要用IP地址和端口地址PORT来建立彼此之间的联系其结构如图L所示313WINSOCK控件的优缺点32网络通信原理介绍应用程序的体系结构分类介绍。信息技术的高速发展推动了应用程序体系结构不断更新，从单机时代的主机终端模式、文件服务器时代的共享数据模式、客户机服务器时代的CS模式、电子商务时代的BS网络模式，到目前先进的三层甚至多层模式，应用程序的体系结构已经发生了巨大的变化。251客户机服务器模式CS客户机服务器模式属于分布式系统。它可分为客户机CLIENT程序与服务器SERVER程序两大部分，一般来说是基于TCPIP的SOCKET通讯的。客户端程序是服务器程序和用户的桥梁，既要负责与用户进行信息交互，接收用户的指令，同时又返回服务器的相关处理，又要负责和服务器进行信息交互，传输用户的指令同时接收服务器的处理结果有些系统甚至还将一部分简单的数据处理也放在客户端解决，以尽量减轻服务器端的负担。而服务器程序主要是对大量复杂数据的协调、处理与保存。其结构模型如图23所示。P19图23客户机服务器模型图在客户机服务器网络中，服务器是网络的核心，而客户机是网络的基础，客户机依靠服务器获得所需要的网络资源，而服务器为客户机提供网络必须的资源。它是软件系统体系结构，通过它可以充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配至CLIENT端和SERVER端来实现，降低了系统的通讯开销。目前大多数应用软件系统都是CLIENTSERVER形式的两层结构。252浏览器服务器模式BS浏览器服务器模型如图24所示，与客户机服务器模型相类似，但不同的是它以WEB技术为基础，以WEB浏览器BROWSER取代了客户机服务器模型中的普通客户端应用程序，主要基于HTTP与TCPIP通讯协议协同工作的。它充分利用了现有计算机软件资源，以操作系统自带的浏览器如IE等取代传统的客户端应用程序。由于该类型无须安装第三方开发的客户端应用程序，利用系统已经存在的应用程序浏览器，很大程度上减少了资源的浪费。在需要升级时，只需在服务器上进行必要的更新就行，客户端无需任何改变，所以也就极大地简化了客户端程序的安装、维护以及系统升级的工作量。此外，基于WEB技术的界面可以做得非常美观，可以在其中嵌入插件如JAVAAPPLET、ACTIVEX、FLASH等，通过文本、声音、动态图片甚至动画等多媒体技术实现动态交互。而服务器端除处理用户的相关指令之外，其中的WEB服务器还负责与其他服务器如数据库服务器之问的信息交互，还必须把动态页面如ASP、JSP、PHP页面解析成客户端浏览器可解析显示的静态页面。P20图24浏览器服务器模型图总的来说，BS模型是一种以WEB技术为基础的新型网络模式。它有三层，第一层是用户和系统的接口程序，一般为通用的浏览器软件。在这一层，用户不仅可以浏览信息，而且还可以通过提交表单实现和服务器的交互功能。第二层WEB服务器将启动相应的线程响应浏览器的请求，同时和数据库服务器进行交互处理，然后将请求的结果返回给浏览器。第三层的任务类似于CS模式，负责协调不同的WEB服务器发出的请求。253三层体系结构随着IT产业的不断发展，两层体系结构逐渐显现了它的不足。由于各终端客户需求的千变万化，将使得服务器端需要处理大量繁复的数据和用户指令，进而导致服务器端的不堪重负，而且服务器端程序的过于庞大显然与分布式计算的思想背道而驰。解决上述问题的方案，就是采用多层的体系结构。针对两层模式的不足，将两层结构拓展为3层或多层结构，把客户端和服务器端中的应用逻辑剥离出来，形成一层或多层，即功能层或业务层。三层结构模型如图25所示。三层结构将应用划分为表示层、功能层、数据层。P21图25三层结构模型图三层多层结构设计较两层结构的优点是能够创建真正意义上的“瘦客户”，前端机应用程序安装方便，对系统的要求降低；可以更好地支持分布式计算环境；具有良好的安全性、强大的扩展性和伸缩性、良好的一次开发性、灵活性，把一些简单的逻辑处理在不影响三层多层架构的前提下，尽量放在客户端处理，从而在为客户端“瘦身”的同时也为服务器减轻一些负担，以实现系统的和谐健康发展。254CS模型与BS模型的比较BS模式的优点由于WEB技术支持底层的TCPIP协议，使得INTERNET与目前使用的几乎所有的局域网都可以相互连接，解决了异构系统间的连接问题由于“瘦客户端”的关系，使得系统开放性得到很大改善，系统对访问的用户数量的限制有所放松；界面统一客户端全部为浏览器方式，操作相对简单、方便。CS模式的优点CS模式具有很强的实时处理能力，与BS模式相比，CS结构更适合于对数据库的实时处理和大批量数据的更新；CS模式的面向对象技术十分完善，并且有众多与之配套的开发工具，而这些开发工具己经做得非常优秀，可以尽可能地减轻了程序员的工作，这一点对目前WEB技术来说是个不小挑战；由于CS模式必须安装客户端软件，系统相对封闭，这反而使它的保密性能、安全性能优于BS模式方式。从上面可以看出，BS虽然是一种先进的体系结构，但是它还不够成熟。在CS模式中，客户端有一套完整的应用程序，在出错提示、在线帮助等方面有强大的功能，因此CS模式有极好的交互性。同时，CS模式中，客户与服务器之间只传输命令和处理结果，因此用户和服务器之间的通信量大大减小。与之相比，BS模式虽然简化了客户端，但也相应增加了服务器的负担，增加了网络通信数据量，增加了网络负担，降低了运行速度。再者，BS模式是基于INTERACT的，而目前网络安全仍是一个技术尚未成熟的领域，仍然存在着大量的安全漏洞，因此，BS模式的安全性较低。由于我们的系统为是一个实时性比较高的系统，因此要求尽可能少的传送数据量，如果采用BS模式，需要保存大量的图片信息在程序存储空间，对服务器的微处理器及存储器要求也很高，而在传送数据时，可能要传送大批数据，因此不是非常适合我们的系统，因此，考虑到成本、系统安全与可靠性、实时性等因素，我们选择CS模式，作为应用程序的软件体系结构。321TCP协议411TCPIP协议简介TCPIP是一种网络上的通用“语言“，通过它可以实现各种计算机平台的互相连接与交流，而不管硬件设备和操作系统是否支持。从某种意义上来说，TCPIP完全可以看作是一个开放系统。它的历史可以追溯N20世纪70年代中期，然而真正的推广应用却是在80年代。1983年，伯克利大学推出的第一个内含TCPIP协议的BSDUNIX，当时立刻在美国各大学的局域网建设中体现出了它的优越性，从而得到广泛的应用。经过20多年实际运行的考验，UNIX操作系统和TCPIP网络协议的有机结合正成为当今世界上最主要的开放系统平台。TCPIP协议体系和OSI参考模型一样，也是一种分层结构。TCPIP模型由四个层次组成网络接口层、网络层即IP层、传输层即TCP层、应用层严格说不属于TCPIP协议的内容，只是使用到了TCPIP，符合其相应的协议标准而已。IP协议的作用是将信息从一台计算机传送到另一台计算机中，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41是它与开放系统互联模型OSIOPENSYSTEMINTERCONNECTION的对应关系。表P41L、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。应用层包括了所有的高层协议，并且总是不断有新的协议加入。应用层协议主要有网络终端协议TELNET，用于实现互联网中的远程登录功能；文件传输协议FTP，用于实现互联网中交互式文件传输功能；简单电子邮件协议SMTP，实现互联网中电子邮件收发功能；网络文件系统NFS，用于网络中不同主机间的文件系统共享；域名服务系统DNS，用于实现网络设备哉名到IP地址的映射服务超文本传输协议H1限，用于在WEB浏览器和服务器之间传输WEB文档。2、传输层。也叫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。也叫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。它的主要功能有以下三方面处理来自传输层的分组发送请求；处理接收的数据包；处理互连的路径。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。TCPIP协议集则与参考模型层次相对应，主要包括下列协议TCP传送控制协议TRANSMISSIONCONTROLPROTOC01这是一种提供给用户进程的可靠的全双工字节流面向连接的协议。它要为用户进程提供虚电路服务，并为数据可靠传输建立检查。注大多数网络用户程序使用TCPTCP协议可以使用IPV4或IPV6协议。UDP用户数据报协议USERDATAGRAMPROTOC01这是提供给用户进程的无连接协议，用于传送数据而不执行正确性检查，不能保证每个UDP数据报可以到达目的地，协议可以使用IPV4或IPV6协议。IP网际协议INTERACTPROTOC01分为IPV4版本4、IPV6版本6。IPV4自上世纪80年代早期以来一直是TCPIP协议族中的主要协议，它使用32位的地址。IPV4协议为TCP、UDP、ICMP、IGMP协议提供传送分组的服务。IPV6在上世纪90年代中期设计出来，用以替代IPV4，主要变化是使用128位的大地址以处理90年代INTERNET网络爆发性的增长。IPV6协议为TCP、UDP或ICMPV6协议提供传送分组的服务。ICMPINTERNET控制消息协议INTERNETCONTROLMESSAGEPROTOCOL处理路由器和主机间的差错和控制信息。这些信息一般由TCPIP网络软件自身产生和处理。ICMPV6综合了ICMPV4、IGMP和ARP的功能。ARP地址解析协议ADDRESSRESOLUTIONPROTOCOL此协议将网络地址映射到硬件地址。RARP反向地址解析协议REVERSEADDRESSRESOLUTIONPROTOCOL此协议将硬件地址映射到网络地址。在IPV6中，RARP协议已经取消。TCPIP协议体系和OSI模型的分层结构虽然不完全相同，但它们的分层原则是一致的，即都遵循这样一个思想分层的协议要被设计达到这样的效果，即目标机的第N层所收到的数据就是源主机的第N层所发出的数据。就像OSI模型一样，当数据被送到网络时，沿堆栈向下传送。而当收到网络来的数据时，沿堆栈向上传送。当数据由应用层沿堆栈向下传往底层的物理网络时，TCPIP的四层结构就说明了数据处理的方式。堆栈中的每一层都加入控制数据以确保传送正常。这些控制数据称为“报头HEADER“，因为它们被放在传送数据的前面。每一层都把上一层传来的所有信息视为一般数据，并在那些信息前面加上自己的报头。这种动作称为“封装ENCAPSULATION”，见图41的说明。当收到数据时，动作刚好相反。每一层把信息传递给上层以前，先剥去它的报头。当信息沿堆栈向上回流时，从下层收到的信息，都被解释成为“报头”加“数据”。P43图41TCPIP数据封装每一层都有自己独立的数据结构。理论上，各层都不知道它的上层和下层所用的数据结构。但实际上，每一层的数据结构都设计得与邻层所用的数据结构相容，以增加数据传输的效率。当然，每层仍有自己的数据结构及说明此结构的专门用语。例如，使用TCP的应用程序将数据称为“流STREAM”，但使用用户数据报协议UDP的应用程序则把数据称为“报文MESSAGE”，TCP把数据叫做“数据段SEGMENT”，而UDP称它的数据结构为“分组PACKET”网络层将所有数据视为区块，称为“数据报DATAGRAM990TCPIP使用各种不同形态的底层网络，每一种对它所传送的数据，可能都有一个独特的专用术语。大部分网络称传送的数据为“分组”或“帧FRAME”。322UDP协议协议323两种协议的对比对比TCP和UDP的优缺点后采用TCP/IP协议作为系统的开发基础。第四章基于TCP/IP的文件传输和数据处理系统设计41系统的设计方案本课题所选被控对象为两自由度并联机械手，两自由度并联机械手具有平稳，准确，快速等优点，在食品加工，包装，物流等各行业使用非常广泛，因此选用该装置作为本次比赛地被控对象，选用NJ501作为控制器，可以很好地体现NJ的高速高精度特点。该装置由两个伺服电机安装在静平台上，带动主动臂动作，主动臂连接从动臂动作，从而控制动平动盘的移动。机械手各部分组成如下图所示机械动作流程如图42所示，机械的机动性与人体骨骼动作流程类似，动作如果不流畅的或者有异声时则应该对机构进行检查，在初次建立原点后则不应该手动调节平衡杆，否则会影响动作准确度，由于机械手可以高速运行，使用时需要注意安全。电机旋转联轴器动从动臂动平衡杆调节平动盘动铁片移放电磁铁吸收图42机械单次动作