俞双懋 张延龙 刘海全 曹维团
山东中烟工业有限责任公司青岛卷烟厂 山东 青岛 266101
摘要：制丝加工过程中，水分对卷烟产品质量产生重要作用[1]。由于烟草本身具有高吸湿性和解湿性，因此需要对制丝车间环境温湿度进行实时监控，保障制丝工艺质量。本文以STM32微处理器为核心，同时采用高精度的JT1202温湿度传感器，实现了制丝车间温湿度信息的实时采集和显示，编写上位机系统，用于温湿度数据的实时显示，并对历史数据进行存储及查询，具有较高的实用性。
关键词：STM32；温湿度传感器；数据采集； 上位机
随着智能化的发展，微处理器和传感技术的发展达到了新的高度。制丝生产工艺过程是卷烟生产的一个重要阶段，其加工过程对后序工段的卷烟产品质量有着显著的影响。在制丝生产过程中，烟叶需要经过切片、回潮加料、切丝、烘丝、混丝加香等加工工艺，最终形成成品烟丝。烟丝水分直接影响到烟丝产品的柔韧性和耐加工性，在这个制造过程中，制丝车间大环境的温湿度对烟丝水分的影响更为严重，因此需要对制丝车间环境温湿度进行实时监控，保障制丝工艺质量[2]。
本文以STM32微处理器为核心，同时采用高精度的JT1202温湿度传感器，实现了制丝车间温湿度信息的实时采集和显示，编写上位机系统，用于温湿度数据的实时显示，并对历史数据进行存储及查询，具有较高的实用性。
1.总体方案设计
本文以STM32为主控制器，通过RS485总线与JT1202温湿度传感器通讯，实时采集温湿度数据，通过编写上位机系统，STM32内部自带CAN控制器bxCAN，加上外围的TJA1040收发器，再通过一个USBCAN智能CAN接口卡，就能方便实现STM32与上位机PC的通信。用于温湿度数据的实时显示，并对历史数据进行存储及查询，总体设计框图如图1所示。
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2. 硬件设计
2.1微处理选型
微控制器控制着整个系统稳定有序的工作，在整个系统中起至关重要的作用，微控制器的选择是很关键的一步，需要从微控制器的性能、技术指标、功耗、软件支持等方面，同时结合本文所需的接口和要实现的功能等因素，来综合选择微控制器的型号[3]。
本系统系统选用STM32F103RBT6微控制器，同传统的 8 位和16 位单片机相比，SMT32 单片机具有更多的片上外设和更先进的内核架构，操作系统可以进行多任务执行；同高端的 CPU 相比其成本低，实时性强。
2.2 传感器选型
JT1202温湿度传感器采用进口温湿度芯片作为核心传感元件，采用传统杆状传感器结构，内置高分子材料过滤组件，保护传感器的正常工作。传感器和采集电路一体化设计，机壳内置电路采用高精度AD芯片模块、信号处理模块等，实现标准RS485协议输出。
2.3通讯模块设计
为了实现对系统的远程控制，实时监控电解吸垢系统的工作状态，同时还要满足多系统模块化工作的需求，本文选用了CAN总线通信方式。通过CAN总线方式，实现上位机同时控制多组吸垢系统，同时能够完成电解吸垢系统的启停信号、故障报警信号、电流、电压等数据的传输。STM32内部自带CAN控制器bxCAN，加上外围的TJA1040收发器，再通过一个USBCAN智能CAN接口卡，就能方便实现STM32与上位机PC的通信。STM32的bxCAN控制器支持2.0A和2.0B协议，最高数据速率可达1Mbps，支持11位的标准帧格式和29位的拓展帧格式的接收与发送，具备3个发送邮箱和2个接收FIFO，还有3级可编程滤波器[4]。
3.软件设计
采用VC++6.0编写上位机软件，用于制丝车间环境温湿度监测。首先配置CAN通信参数，设置人员登录信息，通过SQL server数据库保存历史数据，设置温湿度区域显示功能，实时监控叶片段、叶丝段和配比加香段的环境温湿度，引入环境温湿度数据变化趋势图，如图2所示。
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4结语
制丝加工过程中，水分对卷烟产品质量产生重要作用。由于烟草本身具有高吸湿性和解湿性，因此需要对制丝车间环境温湿度进行实时监控，保障制丝工艺质量。本文以STM32微处理器为核心，同时采用高精度的JT1202温湿度传感器，实现了制丝车间温湿度信息的实时采集和显示，编写上位机系统，用于温湿度数据的实时显示，并对历史数据进行存储及查询，具有较高的实用性。
参考文献：
[1]杨钫,李晓,谭科军.环境温湿度对烟草制丝加工质量的影响[J].现代经济信息,2016(05):340.
[2]张云飞,袁鹏,董云,袁存波,晏鸿雁,陈洁. 环境温湿度对制丝水分控制的影响——基于红河卷烟厂制丝过程数据[A]. 中国烟草学会.中国烟草学会2015年度优秀论文汇编[C].:中国烟草学会,2015:12.
作者简介：俞双懋（1992—），男，汉族，山东青岛人，硕士研究生，山东中烟工业有限责任公司青岛卷烟厂，研究方向测控技术与仪器。