摘 要：可編程控制器（PLC）因其簡單易用,、可靠性好和維修方便等優(yōu)點,，在眾多的特種車上負責電氣控制的工作。本文以V80-U系列PLC為例,，分別從V80-C系列專門針對特種車輛開發(fā)的PLC的寬溫,、抗振等待點特點闡述了PLC在特種車系統(tǒng)中應用。


一,、前言
特種車輛是針對非常規(guī)車輛的統(tǒng)稱,，包括軍事、醫(yī)用,、環(huán)保、建筑,、起重等不同的分類,。因特種車輛大多需要有動作機構,，這些動作的控制大多采用PLC來完成，因特種車輛工作的環(huán)境很差,，通常需要能抵抗高低溫,、防水、防塵,、防鹽,、沖擊、振動等常規(guī)PLC無法勝任的工作,。


二,、V80-U特種車輛專用PLC構成
矩形科技的V80-U是專為特種車輛開發(fā)的特種車用PLC，性能指標如下：
表一《電氣和環(huán)境規(guī)格表》


V80-U是在V80寬溫系列的基礎上改進而來,，系統(tǒng)結構與V80的系統(tǒng)結構一致,，技術指標和軟件性能也與V80一致。
該系統(tǒng)采用模塊化結構,，由一個本體單元和多個擴展單元構成,，具體的技術指標和結構參見V80的硬件手冊。不過應用戶的需要增加了一個CAN接口,。


V80-U整個系統(tǒng)符合國軍標GJB150,、GJB151A/152A
V80-U針對軍方的特殊性進行了一些改進，從而實現(xiàn)對高低溫運行,、儲存,、抗振、抗沖擊,、抗電磁干抗等方面全面提升,。改進項目如下：
1、溫度范圍
原V80的設計就已考慮到軍方的應用,，所以這一方面的改進相對比較容易,，首先是結構材料的更換，包括PCB板材,、塑料,、開關、端子,、繼電器將全部更換成軍用級的材料,，保證在極端惡劣的環(huán)境下可靠的工作；再是電子元器件采更換為軍用級的電子元件,，包括電容,、光耦、繼電器在內的一些比較敏感的器件；最后是所有內部的接插件,，為了適應軍標寬范圍的應用將全部選用鍍金的接插件,，部分更是改成直接焊接，以減少沖擊和溫度變化造成的接觸不良等,。
2,、抗沖擊、抗振動
為了能達到軍標的要求,，我們在各層電路板上加灌了防火導熱抗振硅膠,。
3、防水防塵
這一項,，目前各研究所均在把PLC放在一個電控箱內,，防水防塵主要是在電控箱這一層解決，V80-U將沿用該方式,，只是在V80模塊內加灌硅膠,。
4、抗電磁干抗
V80設計中已經充份考慮了這一點,，可以滿足軍標的要求,，目前的設計中有30%的成本就是用在抗干抗這個方面的。目前V80在抗快速脈沖群方面可以抵抗5KHZ,、10KHZ,、100KHZ的快速脈沖群達3000V之高。其它的如靜電,、雷擊方面也比進口的同類的產品要強很多,。
5、寬電源范圍
直流輸入范圍可達DC18～36V,，交流輸入范圍可達AC85～265V,。
電子硅膠的特點：
專業(yè)設計：該產品專門根據(jù)電子，電器及其他應用需求設計開發(fā),，品質恒定,。
優(yōu)良電氣特性：該產品是最理想的電氣及電子產品的絕緣密封材料，即使用於溫度及濕度常有變化的場所也能 保有穩(wěn)定的電氣特性,。
耐熱,、耐寒特性：該產品使用溫度范圍廣泛，適用於-50℃～250℃,。連續(xù)使用時從-40℃～180℃,，也能保持穩(wěn)定性能
耐候性：該產品具有優(yōu)越抗紫外線、臭氧,、水分,、鹽霧、霉菌等特性，既使在戶外使用三十年也幾乎不變質,。
抗震性：具有彈性機能,，吸收振動及激震，保護電氣及電子零件,、玻璃等易脆物質。
化學性能穩(wěn)定：和一般有機橡膠比較,，抗化學物質及油劑特性特別優(yōu)越,。同時，有些產品絕不腐蝕金屬
產品種類豐富：種類頗多,，有耐燃性,，有超級耐熱性產品，也有除去低分子量有機矽產品,。專業(yè)為電子,，電器及一般工業(yè)設計的硅膠產品，獲得多種國際認證,，例如：保險商實驗室（UL）,、美軍規(guī)范（MIL）等等。
2.3,、通信接口與協(xié)議
有三個通信接口其中一個RS232,、一個RS485和一個CAN接口，前面兩個接口均可以支持編程和ModBus從協(xié)議,，RS485還支持Modbus主協(xié)議,，可以支持聯(lián)網通信，CAN接口是應＊＊＊所的要求增加的,，用戶層協(xié)議還需要用戶確認,，我們建議采用ModBus的數(shù)據(jù)鏈路層作為用戶接口層，另外暫定PLC是從設備,。

通信接口的選擇：
1,、數(shù)字量IO通信，因為數(shù)字量IO的輸出一般是繼電器或晶體管輸出,，會存在抖動和時延的問題,，造成誤判和誤動。同時數(shù)字量IO的輸入也是經過光耦進入CPU的,，同樣存在抖動和時延的問題,。
一般大家為了增強數(shù)字量IO口的抗干擾能力會在輸入輸出上加上下拉電阻，當然也是可以起到一定作用的,，但無法從根本上解決,，如果選擇的匹配太強了，還會造成光耦的提前老化，從而使產品壽命減短,。一般該通信方式的通信速度不應超過10HZ,，因為PLC的標準IO口的濾波時間是10mS，再加上雙方之間的錯位與時延應為10mS＊3=30mS以上,，如果用戶的程序周期比較長或者不穩(wěn)定時間可能更長,，其通信距離應控制在10m以內。
2,、RS232通信,，因為RS232是電平通信方式，無法抗共模干擾,，對于現(xiàn)在的復雜電磁環(huán)境,，這是一個很致命的問題，所以在工控上一般要求RS232線不要超過10米,，即使如此RS232仍不適合作長時間高可靠要求的通信,。RS232的通信速率一般在19200以下才能在現(xiàn)場環(huán)境可靠通信。
3,、RS485通信,，RS485是差分通信方式，可以有效的抗共模干擾,，RS485是許多種現(xiàn)場總線的物理層,，包括ModBus、ProfiBus等,。RS485的通信速率為1200至12M之間,，通信距離為9公里以內，與通信速率相關,，如果波特率為1.2M則通信距離要在300m以內,。
4、CAN通信,，CAN是為汽車傳感器開發(fā)的專用現(xiàn)場總線,，目前在其它工控現(xiàn)場也得到了廣泛的應用。它的優(yōu)點是速度較快,，同時可靠性較高,，但單幀的通信量比較低，無效字符占的比例較多


三,、總結：
V80軍用系列優(yōu)勢：
1,、填補國內空白
解決了各種特種車、火炮,、戰(zhàn)車,、雷達等對國外產品的依賴,，從根本上解決用民用級PLC開發(fā)軍用產品的情況。
2,、增強的防解密功能,；
有兩個加密等級，第二級加密將從協(xié)議一層屏蔽程序的上傳功能,，防止非正常的上傳程序,。
3、可根據(jù)用戶的需要定制功能塊和定制軟硬件,；
4,、長期的元件庫存，定貨周期只需要2～6周,；
5、支持運行態(tài)在線編程,，便于現(xiàn)場維護和升級,；
6、完全的自主知識產權,，包括核心解析芯片在內的所有軟硬件均可以根據(jù)用戶的需要進行定制,。