四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 殷萬(wàn)君

基于STM32的集裝箱環(huán)境控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 殷萬(wàn)君

針對(duì)傳統(tǒng)集裝箱環(huán)境控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非模塊化，安裝維護(hù)困難等問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了基于STM32的集裝箱微環(huán)境控制系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)構(gòu)成，分析了數(shù)據(jù)收發(fā)存在的問(wèn)題，給出了通信的幀識(shí)別與組裝方案。

STM32；集裝箱環(huán)境控制；設(shè)計(jì)

1 引言

隨著自動(dòng)化程度的提高，越來(lái)越多的控制系統(tǒng)都采用遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)，現(xiàn)代工業(yè)提倡分散控制集中管理，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)也因此而生。隨著國(guó)際集裝箱日益向著自動(dòng)化、智能化等目標(biāo)發(fā)展，集裝箱自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)溫度、濕度、風(fēng)量和氣壓等得控制系統(tǒng)的高端配套設(shè)備提出了更高的要求，傳統(tǒng)集裝箱控制系統(tǒng)復(fù)雜，安裝和維護(hù)難度大，我國(guó)的集裝箱控制系統(tǒng)以及其所屬的自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)幾乎都被國(guó)外產(chǎn)品所壟斷，我國(guó)自主生產(chǎn)率極低，所以發(fā)展我國(guó)集裝箱控制系統(tǒng)自主化刻不容緩。

串行通信由于布線方便且占用資源少被廣泛應(yīng)用到各種控制系統(tǒng)中，若將這種技術(shù)應(yīng)用到集裝箱控制系統(tǒng)，就可以實(shí)現(xiàn)集裝箱環(huán)境參數(shù)的集中管理，并且能對(duì)多個(gè)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行分散控制，不但降低了系統(tǒng)的維護(hù)成本，提高了可靠性，并且使得控制的安全性和穩(wěn)定性得到有力保障，不但可降低控制系統(tǒng)的復(fù)雜度，使系統(tǒng)模塊化，而且利于安裝維護(hù)。STM32系列微控制器存儲(chǔ)容量大，接口資源豐富，性?xún)r(jià)比高，本文的船舶集裝箱控制器就采用STM32系列的STM32F103VET6芯片。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

溫度、濕度、氣壓、風(fēng)量等物理量是集裝箱的受控對(duì)象，季節(jié)、氣候變化以及集裝箱所放物料的種類(lèi)要求集裝箱的上述物理量要有與儲(chǔ)存的物料有與之匹配的溫濕度、氣壓和風(fēng)量,對(duì)集裝箱的環(huán)境控制其實(shí)就是對(duì)以上四個(gè)物理量的調(diào)節(jié)。為了實(shí)現(xiàn)STM32F103VET6微控制器對(duì)以上物理量的控制，采用該控制器的四個(gè)串口UART與以上物理量的相關(guān)傳感器和驅(qū)動(dòng)電路相連接，使用ModBus RTU協(xié)議RS485總線連接，開(kāi)利冷機(jī)器與STM32的通信采用UART4，因集裝箱環(huán)境控制與串行通信的通信協(xié)議種類(lèi)繁多，存在私有協(xié)議，故通信協(xié)議為開(kāi)利冷機(jī)的私有協(xié)議，連接方式采用RS232總線連接，船載通信系統(tǒng)與STM32采用UART1，通信協(xié)議也為私有協(xié)議，采用RS485總線連接。集裝箱環(huán)境控制結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 集裝箱控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 通信的幀識(shí)別與組裝

為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，對(duì)數(shù)據(jù)幀采用如圖2所示幀結(jié)構(gòu)。

圖2 數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)是順序連續(xù)被發(fā)送和接收的，識(shí)別過(guò)程如圖3所示，整個(gè)識(shí)別過(guò)程有7個(gè)狀態(tài)，只有當(dāng)幀頭和幀尾都符合要求時(shí)，識(shí)別才能完成，只要7個(gè)狀態(tài)的任何一個(gè)狀態(tài)匹配不正確，數(shù)據(jù)將會(huì)被拋棄，發(fā)送和接受的鏈路重新建立，狀態(tài)從幀頭重新開(kāi)始。

圖3 數(shù)據(jù)幀識(shí)別過(guò)程圖

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)船載集裝箱的環(huán)境控制難度大，精度不高，維護(hù)和安裝不方便，設(shè)計(jì)了基于STM32的船載集裝箱環(huán)境控制系統(tǒng)。通過(guò)實(shí)際測(cè)試，該系統(tǒng)在數(shù)據(jù)收發(fā)和數(shù)據(jù)識(shí)別等方面性能優(yōu)越，為集裝箱環(huán)境控制提供了一種新方案。同時(shí)該控制系統(tǒng)具有很好的移植，可應(yīng)用到其他控制場(chǎng)合。

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