基于RS232C通信和以太網(wǎng)通信的稱重管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

高亞丹+徐世許+張永敏

引言

目前，隨著社會(huì)生產(chǎn)水平的不斷提高及生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，企業(yè)的生產(chǎn)不斷發(fā)展壯大、廠房規(guī)模不斷擴(kuò)建，相應(yīng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)日益復(fù)雜、數(shù)據(jù)量不斷加大，原有的數(shù)據(jù)管理模式越來(lái)越顯得捉襟見(jiàn)肘，而將數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)化傳輸技術(shù)及信息化管理技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)自動(dòng)化和辦公自動(dòng)化中可有效提高生產(chǎn)效率，但目前該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用層次仍較淺，存在的問(wèn)題較多，如不同平臺(tái)、不同部門之間的數(shù)據(jù)仍未做到有效地共享與交流，再者，一些數(shù)據(jù)的重復(fù)性統(tǒng)計(jì)導(dǎo)致了數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的丟失，降低了數(shù)據(jù)的價(jià)值。

傳統(tǒng)的人工抄表方式，傳送數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)方式費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、工作量大、易出錯(cuò)，且不利于信息的實(shí)時(shí)傳遞與共享，尤其對(duì)于距離相對(duì)較遠(yuǎn)的廠房、設(shè)備分布相對(duì)分散的車間，傳統(tǒng)方法對(duì)于數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與共享更加困難，嚴(yán)重影響了企業(yè)的生產(chǎn)效率，造成了企業(yè)的產(chǎn)能過(guò)剩。

相比于國(guó)內(nèi)，國(guó)外企業(yè)的信息化管理起步較早、經(jīng)驗(yàn)豐富，且已有許多相對(duì)成熟的模式，如將財(cái)務(wù)管理軟件及倉(cāng)儲(chǔ)管理軟件廣泛應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的管理與共享，再者將ERP系統(tǒng)應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)，有利于企業(yè)管理水平的提高，有效地提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率、減少了工人的工作量、提高了產(chǎn)能。

1稱重管理系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

稱重管理系統(tǒng)的硬件主要由1臺(tái)上位機(jī)和8臺(tái)托利多稱重儀表組成。8臺(tái)稱重儀表中，1臺(tái)通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行TCP/IP通信的條碼打印稱重儀表，7臺(tái)進(jìn)行RS232C通信的稱重儀表。稱重管理系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示，此設(shè)計(jì)方案中，上位機(jī)端用了RS232C擴(kuò)展卡，未用RS485擴(kuò)展卡，因此圖1設(shè)計(jì)方案的缺點(diǎn)是傳輸過(guò)程中用了大量轉(zhuǎn)換器，若維護(hù)不當(dāng)，會(huì)造成連接頭處松動(dòng)，影響數(shù)據(jù)傳輸；但RS232C擴(kuò)展卡價(jià)格低廉，從企業(yè)成本看，其優(yōu)點(diǎn)是可以節(jié)約成本。

2上位機(jī)程序設(shè)計(jì)

2.1軟件設(shè)計(jì)流程

上位機(jī)和托利多稱重儀表實(shí)現(xiàn)基于Visual Basic開(kāi)發(fā)環(huán)境下的串行通信，稱重儀表的數(shù)據(jù)通過(guò)串口實(shí)時(shí)發(fā)送給上位機(jī)，上位機(jī)將讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)截取、轉(zhuǎn)換，稱重?cái)?shù)據(jù)就可以實(shí)時(shí)顯示在VB運(yùn)行畫面中，與此同時(shí)，稱重?cái)?shù)據(jù)可以存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢追溯功能，既方便了對(duì)稱重過(guò)程的監(jiān)管，又對(duì)工人的操作進(jìn)行了約束。

公司生產(chǎn)車間的8臺(tái)秤中，有7臺(tái)秤的通信方式為RS232C通信；一臺(tái)條形碼打印計(jì)價(jià)秤的通信方式為以太網(wǎng)通信。該系統(tǒng)是在VB6.0環(huán)境下編程，簡(jiǎn)單方便。利用VB可以開(kāi)發(fā)出具有良好的交互功能、兼容性和拓展性的應(yīng)用程序。

軟件設(shè)計(jì)流程如圖2所示。這7臺(tái)稱重顯示儀表，在RS232C通信的基礎(chǔ)上，利用VB中的MSComm控件編寫上位機(jī)與儀表通信程序，進(jìn)行稱重?cái)?shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)存入Access數(shù)據(jù)庫(kù)#1中。針對(duì)條形碼打印計(jì)價(jià)秤，在以太網(wǎng)通信的基礎(chǔ)上，調(diào)用儀表廠家提供的上位機(jī)流水回收軟件對(duì)其稱重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行回收，并寫入上位機(jī)的Access數(shù)據(jù)庫(kù)#2中。同時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)#1調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)群2中的有效數(shù)據(jù)，將8臺(tái)托利多儀表的稱重?cái)?shù)據(jù)集中存放在數(shù)據(jù)庫(kù)#1中。

2.2RS232C通信接線圖

上位機(jī)和7臺(tái)稱重顯示儀表基于RS232C進(jìn)行通信稱重顯示儀表的RS232C接口為25針，在硬件接線時(shí)，將25針接口轉(zhuǎn)換為9針接口。RS232C通信受到傳輸距離的限制，實(shí)際傳輸距離的最大約為15米，標(biāo)準(zhǔn)值取50英尺。針對(duì)這一缺點(diǎn)，可以在遠(yuǎn)距離通信時(shí)加入RS485轉(zhuǎn)換器，由RS485通信代替長(zhǎng)距離的RS232C通信。

RS232C通信時(shí)通信示意圖如圖3所示，RS232C端口1的發(fā)送端（TXD）與RS232C端口2的接收端（RXD）相連；RS232C端口1的接收端（RXD）與RS232C端口2的發(fā)送端（TXD）相連；兩個(gè)端口的數(shù)據(jù)信號(hào)地連接，方向總是由發(fā)送端指向接收端。

2.3TCP/IP協(xié)議簡(jiǎn)介

TCP/IP通信協(xié)議結(jié)構(gòu)只有四層，包括應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)際層、網(wǎng)絡(luò)接口層，每層在實(shí)現(xiàn)自己功能時(shí)，直接使用下層提供的服務(wù)，它也為自己的上層提供信息。在上位機(jī)和托利多儀表的通信中，通信協(xié)議采用“應(yīng)用進(jìn)程-TCP-IP-網(wǎng)絡(luò)接口”方式。

2.3.1基于以太網(wǎng)通信的稱重儀表

通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行TCP/IP通信，條碼秤儀表主體有以太網(wǎng)端口，可通過(guò)以太網(wǎng)線直接和上位機(jī)相連。稱重?cái)?shù)據(jù)上傳之前，需要先對(duì)該秤的IP進(jìn)行設(shè)置。條碼秤端設(shè)置完畢，當(dāng)使用條碼秤稱重完成后，按下“打印”按鍵，從秤體會(huì)打印一張標(biāo)簽，標(biāo)簽的格式在使用前進(jìn)行設(shè)置，打印完標(biāo)簽的同時(shí)，稱重的數(shù)據(jù)會(huì)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)流水回收軟件設(shè)置指定的數(shù)據(jù)庫(kù)#2中。

上位機(jī)的條碼秤流水回收軟件是由儀表廠家提供的，以以太網(wǎng)為通信基礎(chǔ)，主要用來(lái)接收該系列秤的稱重?cái)?shù)據(jù)。點(diǎn)擊“設(shè)置”按鈕，進(jìn)入配置管理器界面如圖4，可以對(duì)該條碼秤上傳數(shù)據(jù)所存儲(chǔ)的位置、條碼秤的IP等進(jìn)行設(shè)置。

該條碼秤的稱重?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)在Access數(shù)據(jù)庫(kù)中，存儲(chǔ)位置是固定在某一位置（設(shè)置為D盤），因此在“數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)置”選項(xiàng)里，做了設(shè)置。選中了“支持Access數(shù)據(jù)庫(kù)”，并設(shè)置了數(shù)據(jù)庫(kù)文件。在“系統(tǒng)設(shè)置”里面，需要將其通信模式選為“支持TCP模式”，服務(wù)器端口號(hào)為“5001”，在“電子秤列表”里面，需要將該秤的命名，IP地址以及秤類型添加進(jìn)去。

添加完成該條碼秤的信息，點(diǎn)擊“保存設(shè)置”，就完成了對(duì)條碼秤的設(shè)置，這時(shí)，這臺(tái)條碼秤的相關(guān)信息就顯示在列表中。點(diǎn)擊“退出”按鈕，又進(jìn)入了主界面。這時(shí)，單擊“開(kāi)始”，就可以進(jìn)行條碼秤數(shù)據(jù)的上傳。

在編寫的RS232C通信的稱重管理系統(tǒng)中，直接調(diào)用此以太網(wǎng)通信的軟件，同時(shí)將D盤存放以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)與其他7臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，就完成了RS232C通信和以太網(wǎng)通信的結(jié)合。

4結(jié)束語(yǔ)

本課題依托RS232C通信和以太網(wǎng)通信原理，以梅特勒.托利多的工業(yè)電子秤為硬件基礎(chǔ)，以可視化編程工具VB為軟件基礎(chǔ)，通過(guò)設(shè)計(jì)界面和編程完成了基于RS232C通信和以太網(wǎng)通信的稱重管理系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試后，系統(tǒng)運(yùn)行良好，已在企業(yè)持續(xù)使用，滿足的企業(yè)的生產(chǎn)需求，改善了企業(yè)原有的人工記錄的模式，提高了企業(yè)數(shù)據(jù)查看和追溯的效率，對(duì)很多行業(yè)中類似問(wèn)題的解決有一定的參考價(jià)值和借鑒意義。endprint