一种基于STM32的温室SCADA系统.pdfVIP

2010年5月 农 机 化 研 究 第5期 一 种 基 于 STM32的温 室 SCADA 系统 洪群欢 ，吕 昂 (浙江万里学院 电子信息学院，浙江 宁波 315100) 摘 要： 借鉴 SCADA系统结构 ，讨论 了一种温室环境监控系统 ，系统采用 CAN／1一Wire分级 网络 ，布线方便 ，运 行可靠 ；RTU以基于ARMCORTEX～M3核 的STM32处理器为核心，外 围模块丰富，数据处理能力强 ；HMI采用 CANTOUSB模块 ，软件设计灵活，安装使用方便 ，同时给 出了系统结构和实现关键细节。 关键词：数据采集与监控系统；远程控制单元；人机接口；单总线；温室 中图分类号：TP274 ．4；S625．5 文献标识码：A 文章编号：1003—188X(2010)05-0128-05 数据处理很难满足新一代温室大棚的需求，已有人提 0 引言 出在温室SCADA中采用32位ARM处理器。传统的 在现代农业生产中温室大棚 占有举足轻重的地 32位ARM7、ARM9等系列 MCU主要为数据通信、数 位，为提高作物的产量和质量，必需严格控制温室内 据处理领域设计，数据处理能力强，结构复杂，实时性 的环境(如温度、湿度、CO：等)，温室环境控制系统孕 弱，逻辑控制能力差，不适合测控领域。ARM公司从 育而生。从最初的模拟控制器、数字控制器，发展到 2005年起重新定位产品线，专为测控领域推出ARM 现在，以现场总线为基础的分布式温室环境控制系统 CORTEX—M核，2007年意法半导体(ST)公司推出基 已广泛应用。基于现场总线的分布式温室环境监控 于ARMCORTEX—M3核的处理器 STM32。为此，提 系统基本 已属于 SCADA范畴，SCADA(Supervisory 出一种以STM32处理器为核心的温室 SCADA系统。 ControlandDataAcquisition)数据采集与监视控制系 ． 1 系统结构 统，起源于20世纪60—70年代，最初主要应用于电 力、给水、石油等行业。根据 SCADA系统结构，温室 基于STM32的温室 SCADA系统系统结构，如图 SCADA系统一般包含2个层次：RTU和 HMI，RTU 1所示。该系统有 3部分组成：HMI，TCOM和 RTU。 (RemoteTerminalUnit)远程控制单元，类似于传统意 其中，TCOM(Telecommunication)远程通讯网，实现 义的下位机，主要实现温室内环境参数采集和控制； HMI和各 RTU间的数据通信，由于温室环境数据量不 HMI(HumanMachineInterface)人机接 口，类似于传统 大，但可靠性要求高，且工作环境恶劣。与传统的Rs 意义的上位机，主要提供 良好的人机接 口以及大量数 一 485通讯协议相 比，CAN总线传输距离远，可靠性 据存储、复杂计算等。HIM一般采用通用Pc(或工业 高，且 RS一485只是物理层接 口标准，无统一的数据 PC、服务器等)，配 以通信接 口以及相应软件 ，RTU一 链路层协议 ，CAN总线有物理层和数据链路层 国际标 般是一个嵌入式系统，由于温室环境数据量不大，数 准 (ISO11898)，且有专用芯片实现，软件开发工作量 据处理并不复杂，以往绝大多数 RTU采用单片机 (如 小。HMI采用通用 PC和专用通信模块 ，传统通讯模 MCS一51及兼容单片机、PIC，AVR等)作为主控 块采用 CAN接 口卡，插入 PC机 PCI总线，这种方式 MCU。为进