矩形科技PLC在在特种车辆中的应用

矩形科技PLC在在特种车辆中的应用摘要：可编程控制器（PLC）因其简单易用、可靠性好和维修方便等优点，在众多的特种车上负责电气控制的工作。本文以N80系列PLC为例，分别从N80系列专门针对特种车辆开发的PLC的宽温、抗振等待点阐述了PLC在特种车系统中应用。一、         前言特种车辆是针对非常规车辆的统称，指用于牵引、清障、清扫、起重、装卸、升降、搅拌、挖掘、推土、压路等的各种轮式或履带式专用车辆，或车内装有固定专用仪器设备，从事专业工作的监测、消防、清洁、医疗、电视转播、雷达、X光检查等车辆。因特种车辆大多需要有动作机构，这些动作的控制大多采用PLC来完成，因特种车辆工作的环境很差，通常需要能抵抗高低温、防水、防尘、防盐、冲击、振动等常规PLC无法胜任的工作。 二、         N80系列特种车辆专用PLC构成 矩形科技的N80是专为特种车辆开发的特种车用PLC，性能指标如下： 表一《电气和环境规格表》

N80-U是在N80宽温系列的基础上改进而来，系统结构与N80的系统结构一致，技术指标和软件性能也与N80一致。   
      该系统采用模块化结构，由一个本体单元和多个扩展单元构成，具体的技术指标和结构参见N80的硬件手册。不过应用户的需要增加了一个CAN接口。 N80-U整个系统符合国军标GJB150、GJB151A/152A N80-U针对军方的特殊性进行了一些改进，从而实现对高低温运行、储存、抗振、抗冲击、抗电磁干抗等方面全面提升。改进项目如下：1.     温度范围 原N80的设计就已考虑到军方的应用，所以这一方面的改进相对比较容易，首先是结构材料的更换，包括PCB板材、塑料、开关、端子、继电器将全部更换成军用级的材料，保证在极端恶劣的环境下可靠的工作；再是电子元器件采更换为军用级的电子元件，包括电容、光耦、继电器在内的一些比较敏感的器件；最后是所有内部的接插件，为了适应军标宽范围的应用将全部选用镀金的接插件，部分更是改成直接焊接，以减少冲击和温度变化造成的接触不良等。 2.     抗冲击、抗振动 为了能达到军标的要求，我们在各层电路板上加灌了防火导热抗振硅胶。3.     防水防尘 这一项，目前各研究所均在把PLC放在一个电控箱内，防水防尘主要是在电控箱这一层解决，N80-U将沿用该方式，只是在N80模块内加灌硅胶。 4.     抗电磁干抗 N80设计中已经充份考虑了这一点，可以满足军标的要求，目前的设计中有30%的成本就是用在抗干抗这个方面的。目前N80在抗快速脉冲群方面可以抵抗5KHZ、10KHZ、100KHZ的快速脉冲群达3000V之高。其它的如静电、雷击方面也比进口的同类的产品要强很多。 5.     宽电源范围 直流输入范围可达DC18~36V，交流输入范围可达AC85~265V。 电子硅胶的特点： 专业设计：该产品专门根据电子，电器及其他应用需求设计开发，品质恒定。优良电气特性：该产品是最理想的电气及电子产品的绝缘密封材料，即使用於温度及湿度常有变化的场所也能 保有稳定的电气特性。耐热、耐寒特性：该产品使用温度范围广泛，适用於-50℃～250℃。连续使用时从-40℃～180℃，也能保持稳定性能耐候性：该产品具有优越抗紫外线、臭氧、水分、盐雾、霉菌等特性，既使在户外使用三十年也几乎不变质。抗震性：具有弹性机能，吸收振动及激震，保护电气及电子零件、玻璃等易脆物质。化学性能稳定：和一般有机橡胶比较，抗化学物质及油剂特性特别优越。同时，有些产品绝不腐蚀金属产品种类丰富：种类颇多，有耐燃性，有超级耐热性产品，也有除去低分子量有机矽产品。专业为电子，电器及一般工业设计的硅胶产品，获得多种国际认证，例如：保险商实验室(UL)、美军规范(MIL)等等。三、         通信接口与协议有多个通信接口其中一个RS232、三个RS485和一个CAN接口，CAN接口可编程支持J1939协议和CANOPEN协议，所有的串口均支持ModBus主从协议以及自定义协议，可以支持联网通信，CAN接口是应***所的要求增加的，用户层协议还需要用户确认，我们建议采用ModBus的数据链路层作为用户接口层，另外暂定PLC是从设备。 通信接口的选择： 1、             数字量IO通信因为数字量IO的输出一般是继电器或晶体管输出，会存在抖动和时延的问题，造成误判和误动。同时数字量IO的输入也是经过光耦进入CPU的，同样存在抖动和时延的问题。 一般大家为了增强数字量IO口的抗干扰能力会在输入输出上加上下拉电阻，当然也是可以起到一定作用的，但无法从根本上解决，如果选择的匹配太强了，还会造成光耦的提前老化，从而使产品寿命减短。一般该通信方式的通信速度不应超过10HZ，因为PLC的标准IO口的滤波时间是10mS，再加上双方之间的错位与时延应为10mS*3=30mS以上，如果用户的程序周期比较长或者不稳定时间可能更长，其通信距离应控制在10m以内。 2、RS232通信因为RS232是电平通信方式，无法抗共模干扰，对于现在的复杂电磁环境，这是一个很致命的问题，所以在工控上一般要求RS232线不要超过10米，即使如此RS232仍不适合作长时间高可靠要求的通信。RS232的通信速率一般在19200以下才能在现场环境可靠通信。 3、RS485通信RS485是差分通信方式，可以有效的抗共模干扰，RS485是许多种现场总线的物理层，包括ModBus、ProfiBus等。RS485的通信速率为1200至12M之间，通信距离为9公里以内，与通信速率相关，如果波特率为1.2M则通信距离要在300m以内。 4、CAN通信CAN是为汽车传感器开发的专用现场总线，目前在其它工控现场也得到了广泛的应用。它的优点是速度较快，同时可靠性较高，但单帧的通信量比较低，无效字符占的比例较多。

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