侯曉晨 楊云飛

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2106-5640-2309

摘? 要：本文以微控制器STM32F4為核心，結(jié)合電阻屏、Wi-Fi無線模塊和GSM通信部件，運(yùn)用云端技術(shù)，通過Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)連接，對箱式熱處理電阻爐進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。采用PID控制算法，通過調(diào)相器控制加熱器的功率。通過手機(jī)APP遠(yuǎn)程控制熱電阻爐加熱過程，在員工上班前預(yù)先進(jìn)行工件預(yù)熱，節(jié)省了大量時間，大大提高了設(shè)備效率和自動化程度。

關(guān)鍵詞：STM32? 手機(jī)APP? Wi-Fi? 電阻屏? 電阻爐

中圖分類號：TP273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）06（b）-0058-04

Control system design of box type heat treatment resistance furnace based on cloud technology

HOU Xiaochen? YANG Yunfei*

（Changshu Institute of Technology， Changshu， Jiangsu Province， 215500? China）

Abstract： In this paper， the microcontroller STM32F4 as the core， combined with resistance screen， Wi-Fi wireless module and GSM communication components， using cloud technology through Wi-Fi network connection， is used for the box type heat treatment resistance furnace remote control. PID control algorithm is used to control the power of heater through phase modulator. Wi-Fi module is used to remotely control the heating process of the thermal resistance furnace through the mobile phone app to preheat the workpiece before employees go to work， which saves a lot of time and greatly improves the efficiency and automation of the equipment.

Key Words： STM32; Mobile phone APP; Wi-Fi; Resistance screen; Resistance furnace

箱式熱處理電阻爐主要由保溫材料、耐火磚及電阻絲等組成。箱式熱電阻爐存在體積大、加熱費(fèi)時等問題，用于淬火的箱式熱電阻爐工作溫度在700～1000℃，從通電啟動加熱到箱式熱電阻爐達(dá)到工作溫度所耗費(fèi)的時間達(dá)到5～6h，每次冷卻后再加熱所耗費(fèi)時間累積起來會導(dǎo)致大量的人力、物力被浪費(fèi)。

本文設(shè)計了基于云端技術(shù)的箱式熱處理爐控制系統(tǒng)，采用STM32[1-3]單片機(jī)設(shè)計整個控制系統(tǒng)，保證了溫度控制的可靠性和靈活性，運(yùn)用云端技術(shù)遠(yuǎn)程控制箱式熱電阻爐提前預(yù)加熱，大大提高了生產(chǎn)效率[4]。

1? 箱式熱處理電阻爐系統(tǒng)

箱式熱處理電阻爐系統(tǒng)如圖1所示，主要由操作臺、淬火爐、淬火池、清洗機(jī)、回火爐和物料箱構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)熱處理生產(chǎn)工藝中的淬火和回火功能。箱式熱處理電阻爐系統(tǒng)控制流程為：（1）遠(yuǎn)程控制淬火爐和回火爐加熱到設(shè)定溫度;（2）確認(rèn)淬火池介質(zhì);（3）啟動傳送帶，工件從操作臺通過傳送帶送到熱處理爐內(nèi);（4）淬火爐對工件進(jìn)行淬火加熱;（5）淬火池對工件進(jìn)行淬火;（6）清洗機(jī)清洗工件上殘留的淬火池介質(zhì);（7）回火爐對工件進(jìn)行回火熱處理，最后經(jīng)傳送帶送入物料箱存放。

2? 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

選用STM32F407[5]芯片作為主控芯片，結(jié)合Wi-Fi模塊，手機(jī)連上Wi-Fi模塊的熱點(diǎn)以后，手機(jī)APP發(fā)出啟動加熱指令。單片機(jī)接收到信號，通過PID算法控制加熱電阻的加熱，當(dāng)加熱完成時通過GSM模塊發(fā)出短信通知到手機(jī)上?？傮w結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3 控制程序設(shè)計

3.1 總體控制程序設(shè)計

采用結(jié)構(gòu)化編程方法并利用庫函數(shù)進(jìn)行控制程序的編寫。根據(jù)工藝要求，總體控制程序流程如圖3所示。

3.2 Wi-Fi模塊程序設(shè)計

本文選用ESP8266[6-8]為Wi-Fi模塊，通過串口初始化庫函數(shù)USART_Init（）以結(jié)構(gòu)體變量設(shè)置相關(guān)參數(shù)，波特率9600，數(shù)據(jù)位8位，無奇偶校驗(yàn)，停止位設(shè)置成1位。

Wi-Fi模塊需要接收手機(jī)APP發(fā)出的開啟信號數(shù)據(jù)，Wi-Fi模塊接收到這個數(shù)據(jù)并進(jìn)入中斷，執(zhí)行中斷程序。這個接收程序在串口3中斷程序中，將接收到的數(shù)據(jù)存儲在“rxpuf[ny]”數(shù)組中。從APP中發(fā)出的數(shù)據(jù)開頭是“+IPD，”的校驗(yàn)碼，先對數(shù)組中的前5個位逐位檢測，確認(rèn)是“+IPD，”這5個數(shù)據(jù)后，再檢測數(shù)據(jù)的第10位是不是開啟加熱的數(shù)據(jù)“W”，確認(rèn)接收到這個數(shù)據(jù)后，啟動加熱標(biāo)志位re flag置1啟動加熱。程序設(shè)計如下：

void USART3_IRQHandler（void）

{

if（USART_GetITStatus（USART3， USART_IT_RXNE） ！= RESET） //接收中斷

{

rxpuf[ny] =USART_ReceiveData（USART3）;//（USART3->DR）; //讀取接收數(shù)據(jù)

if（（ny==0）&&（rxpuf[ny]=='+'））

{ ny=1; }

else if（（ny==1）&&（rxpuf[ny]=='I'））

{ ny=2; }

else if（（ny==2）&&（rxpuf[ny]=='P'））

{ ny=3; }

else if（（ny==3）&&（rxpuf[ny]=='D'））

{ ny=4; }

else if（（ny==4）&&（rxpuf[ny]=='，'））

{ ny=5; }

else if（ny==5）

{ ny=6; }

else if（（ny==6）&&（rxpuf[ny]=='，'））

{ ny=7; }

else if（ny==7）

{ ny=8; }

else if（ny==8）

{ ny=9; }

else if（（ny==9）&&（rxpuf[ny]=='W'））

{ ny=10; }

else if（ny==10）

{ ny=0;reflag=1; }

}

}

3.3 手機(jī)APP界面設(shè)計

使用E4A軟件里面的控件設(shè)計APP界面，所設(shè)計手機(jī)APP界面運(yùn)行時如圖6。程序如下.

事件 按鈕1.被單擊（）

客戶1.連接服務(wù)器（"192.168.1.9"，"5000"， 5000）

結(jié)束 事件

如果成功連接到服務(wù)器就需要在標(biāo)簽2，即圖5中連接狀態(tài)欄右側(cè)的綠色標(biāo)簽欄中顯示文本連接成功，程序如下.

事件 客戶1.連接完畢（連接結(jié)果 為 邏輯型）

判斷 連接結(jié)果

分支? 真

' ? ? 信息框（"提示"，"連接成功"，"確定"）

標(biāo)簽2.標(biāo)題="連接成功"

時鐘1.可用=真

時鐘1.時鐘周期="5000"

結(jié)束 判斷

結(jié)束 事件

4? 調(diào)試

所設(shè)計的控制板如圖4所示，編程實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制啟動加熱的功能，整個程序運(yùn)行正常。通電以后如圖5所示。

手機(jī)APP連接Wi-Fi模塊如圖6所示。通過手機(jī)APP遠(yuǎn)程啟動加熱，加熱完成時的短信提示如圖7所示。

參考文獻(xiàn)

[1] 王勝，王紅心，湯莉莉，等.多控機(jī)械臂物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2017，14（27）：10-11.

[2] 文道朋，楊浩，趙娟.基于ESP8266的人流量檢測系統(tǒng)設(shè)計[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2020，17（1）：151，153.

[3] 孟新宇.基于STM32的密閉空間PM2.5檢測和控制系統(tǒng)設(shè)計[D].廊坊：北華航天工業(yè)學(xué)院，2021.

[4] 趙東升，劉忠富，張笑彤.基于STM32單片機(jī)的智能家庭電控系統(tǒng)設(shè)計[J].山西電子技術(shù)，2021（1）：3-5，7.

[5] 劉露，李茹欣，李磊，等.基于STM32的無線門禁控制系統(tǒng)設(shè)計[J].電子測試，2021（3）：28-29，81.

[6] 陳述涵.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家用風(fēng)扇控制系統(tǒng)設(shè)計[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2019，16（28）：145-146.

[7] 李玉晶，劉陽，孫倩男.基于物聯(lián)網(wǎng)居民二次供水監(jiān)測系統(tǒng)的研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2018，15（36）：1，4.

[8] 石瑛.基于ZigBee與WiFi深度結(jié)合的智能家居系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D].南京：南京郵電大學(xué)，2019.