山东交通学院 赵天怀 胡冠山

设计了一种基于STM32单片机的轻量级PLC控制器。本文主要论述控制器的通讯电路及模拟量电路，包括485通讯电路、CAN通讯电路、以太网通讯电路设计和模拟量混合输入/输出电路设计与仿真。

PLC因其编程方便，控制稳定可靠，抗干扰能力出色被广泛应用于大规模工业生产场合，但是在小规模生产场合中使用PLC却又存在价格高贵、维护成本高等问题。针对上述问题，本文采用STM32单片机设计了一种适用于小规模控制场合的轻量级PLC控制器。

1 主控单元通讯模块

1.1 RS485通讯电路

RS485是工控领域最常用的通讯接口之一。采用平衡发送和差分接收的方式，逻辑电平为两信号线间的电压差，其中2V～6V为高电平，-2V～-6V为低电平，差分接收的方式大大增强了485总线的抗扰动能力。此外，一个主机带多个从机的多点通讯方式是485总线在工控领域被广泛应用的另一重要原因。其缺点是为半双工工作方式，收发不能同时进行。图1所示为RS485电路原理图。

图1 RS485电路原理图

图中U10数字隔离芯片与J10光耦器件实现了单片机网络与485网络之间的电气隔离。电平转换芯片使用SN653082E实现。因为RS485的A，B总线之间的电平差非常小，所以使用上拉电阻R7将总线A的电平上拉至电源电压，下拉电阻R8将总线B的电平拉低，从而保证在通讯的过程中A，B总线不会因电平差太低而导致通讯错误。与此同时，输出端使用双向TVS二极管保护内部电路免受浪涌脉冲的冲击。

在PCB布线时，因485总线两线间为差分信号，布线时AB两线应尽量靠近、平行等长布线，以减少来自外界环境的干扰。……