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用于PLC控制的STM32数据采集系统

王博;王昊星;燕斌;刘耀波;李旭;石岩

【摘要】传统PLC采集模块与传感器之间采用硬接线方式,线路连接复杂且故障不

易排查.为此,设计了一种基于STM32的数据采集系统.该系统将不同传感器的输出

信号采集至STM32处理器,并通过RS485总线将数据传输至PLC模块进行后续处

理.对采集系统进行软、硬件设计,该系统成功应用于KJ416矿用水泵监控系统.为

了验证该采集系统的正确性和测试数据传输的可靠性,对电机温度和水位进行了测

量,并进行了误码率实验.实验结果表明:该采集系统能够对不同传感器进行准确测量,

具有较高的通信可靠性,能够满足工业现场的数据采集要求.

【期刊名称】《工业仪表与自动化装置》

【年(卷),期】2016(000)003

【总页数】5页(P47-51)

【关键词】数据采集;S7-300PLC;自动化系统;Modbus协议;STM32微控制器

【作者】王博;王昊星;燕斌;刘耀波;李旭;石岩

【作者单位】中煤科工集团西安研究院有限公司物探仪器研究所,西安710077;中

煤科工集团西安研究院有限公司物探仪器研究所,西安710077;中煤科工集团西安

研究院有限公司物探仪器研究所,西安710077;中煤科工集团西安研究院有限公司

物探仪器研究所,西安710077;中煤科工集团西安研究院有限公司物探仪器研究所,

西安710077;中煤科工集团西安研究院有限公司物探仪器研究所,西安710077

【正文语种】中文

【中图分类】TP273

随着计算机控制技术、通信技术、电子技术的迅速发展,实现自动化监控的技术已

经相当成熟和可靠,以微处理器为核心的可编程序控制器(PLC)系统已普遍应用于自

动化监控领域[1]。PLC厂家提供了配套的模拟量输入/输出模块，开关量输入/输

出模块，用于实现PLC对模拟量与数字量的数据采集，但是这类模块普遍价格较

高[2-3]。同时，现场应用情况复杂多变，配套模块中固有的采集端口数量和类型

在实际应用中不可避免的会造成资源浪费。传感器直接接入PLC模块的方式，使

得原本就接线复杂的PLC控制系统在发生故障时更加难以排查故障[4]。因此，低

成本、多功能、灵活性强的数据采集模块成为了自动化系统发展的主要趋势。

STM32集成了2个12位18通道的A/D转换器，具有丰富的I/O接口和通信接

口，可扩展性强，兼容性高，成本低[5]。采用STM32为核心的采集卡可根据用

户需要灵活配置采集接口类型及数量，通过RS485接口与PLC连接，实现传感器

信号的数据采集与通信。该方案增加了工业控制系统的设计灵活性，减少了对配套

模块的依赖，解决了传感器与PLC硬接线造成故障检修困难的问题。能够借助

PLC配套齐全的软件对工业自动化系统平台进行设计与开发。提高了PLC数据采

集的灵活性、多样性，减少了用户的使用成本。

用于PLC控制的STM32数据采集系统结构如图1所示，主要由STM32数据采集

板、协议转换器、PLC控制中心三部分组成。

STM32采集板主要实现模拟量信号采集和开关量信号采集功能。具体可根据现场

传感器的种类和数量进行设计。由于工业自动化控制现场设备多采用Modbus协

议进行通信，所以设计将采集到的数据按ModbusRTU从机模式打包，通过

RS485总线接口进行通信。

由于各PLC厂家的数据传输协议不尽相同，如西门子S7-300采用的是Profibus

总线，其数据交换不支持RS485接口的Modbus协议。但是，市面上有很多成熟

且价格便宜的Profibus与Modbus协议转换的模块，利用这些模块可以轻松解决

PLC与STM32采集板的通信问题。

PLC是控制系统的核心，负责对采集到的数据进行处理并控制相应输出端口动作。

西门子公司为S7-300提供了丰富的软件资源，PLC编程调试的STEP7软件、上

位机WinCC组态软件、人机界面的