基于STM32的集裝箱環境控制系統的設計

四川信息職業技術學院 殷萬君

基于STM32的集裝箱環境控制系統的設計

四川信息職業技術學院 殷萬君

針對傳統集裝箱環境控制系統結構復雜，非模塊化，安裝維護困難等問題，本文設計了基于STM32的集裝箱微環境控制系統，介紹了系統構成，分析了數據收發存在的問題，給出了通信的幀識別與組裝方案。

STM32；集裝箱環境控制；設計

1 引言

隨著自動化程度的提高，越來越多的控制系統都采用遠程遙控系統，現代工業提倡分散控制集中管理，現場總線技術也因此而生。隨著國際集裝箱日益向著自動化、智能化等目標發展，集裝箱自動化系統對溫度、濕度、風量和氣壓等得控制系統的高端配套設備提出了更高的要求，傳統集裝箱控制系統復雜，安裝和維護難度大，我國的集裝箱控制系統以及其所屬的自動化系統技術幾乎都被國外產品所壟斷，我國自主生產率極低，所以發展我國集裝箱控制系統自主化刻不容緩。

串行通信由于布線方便且占用資源少被廣泛應用到各種控制系統中，若將這種技術應用到集裝箱控制系統，就可以實現集裝箱環境參數的集中管理，并且能對多個環境參數進行分散控制，不但降低了系統的維護成本，提高了可靠性，并且使得控制的安全性和穩定性得到有力保障，不但可降低控制系統的復雜度，使系統模塊化，而且利于安裝維護。STM32系列微控制器存儲容量大，接口資源豐富，性價比高，本文的船舶集裝箱控制器就采用STM32系列的STM32F103VET6芯片。

2 系統結構

溫度、濕度、氣壓、風量等物理量是集裝箱的受控對象，季節、氣候變化以及集裝箱所放物料的種類要求集裝箱的上述物理量要有與儲存的物料有與之匹配的溫濕度、氣壓和風量,對集裝箱的環境控制其實就是對以上四個物理量的調節。為了實現STM32F103VET6微控制器對以上物理量的控制，采用該控制器的四個串口UART與以上物理量的相關傳感器和驅動電路相連接，使用ModBus RTU協議RS485總線連接，開利冷機器與STM32的通信采用UART4，因集裝箱環境控制與串行通信的通信協議種類繁多，存在私有協議，故通信協議為開利冷機的私有協議，連接方式采用RS232總線連接，船載通信系統與STM32采用UART1，通信協議也為私有協議，采用RS485總線連接。集裝箱環境控制結構如圖1所示。

圖1 集裝箱控制系統結構圖

3 通信的幀識別與組裝

為了實現數據的發送與接收，對數據幀采用如圖2所示幀結構。

圖2 數據幀結構

數據是順序連續被發送和接收的，識別過程如圖3所示，整個識別過程有7個狀態，只有當幀頭和幀尾都符合要求時，識別才能完成，只要7個狀態的任何一個狀態匹配不正確，數據將會被拋棄，發送和接受的鏈路重新建立，狀態從幀頭重新開始。

圖3 數據幀識別過程圖

4 結語

本文針對船載集裝箱的環境控制難度大，精度不高，維護和安裝不方便，設計了基于STM32的船載集裝箱環境控制系統。通過實際測試，該系統在數據收發和數據識別等方面性能優越，為集裝箱環境控制提供了一種新方案。同時該控制系統具有很好的移植，可應用到其他控制場合。

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