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(jī)構(gòu)，這些動作的控制大多采用PLC來完成。
因特種車輛工作環(huán)境差，通常需要這種專用PLC能夠完成抗高低溫、防水、防塵、防鹽、沖擊、振動等常規(guī)PLC無法勝任的工作。為此，德維森公司針對特種車輛開發(fā)了專用可編程控制器V80-U。
二、 特種車輛專用PLC V80-U特點(diǎn)
V80-U的性能指標(biāo)如下：
V80-U系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與V80標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一致，技術(shù)指標(biāo)和軟件性能也與標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)一致。V80-U采用模塊化結(jié)構(gòu)，由一個本體單元和多個擴(kuò)展單元構(gòu)成，如下圖所示。
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V80-U是在寬溫系列的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來，符合國軍標(biāo)GJB150、GJB151A/152A，實(shí)現(xiàn)了高低溫運(yùn)行、儲存、抗振、抗沖擊、抗電磁干抗等方面的全面提升。
2.1 性能改進(jìn)
1、溫度范圍
對V80標(biāo)準(zhǔn)型設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，首先是結(jié)構(gòu)材料的更換，包括PCB板材、塑料、開關(guān)、端子全部更換成軍用級材料，保證在極端惡劣的環(huán)境下可靠的工作；然后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(nèi)的一些比較敏感的器件；最后是所有內(nèi)部的接插件，為適應(yīng)軍標(biāo)寬范圍的應(yīng)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(dá)到軍標(biāo)的要求，我們在各層電路板上灌封了防火導(dǎo)熱抗振硅膠。
3、防水防塵
目前為達(dá)到防水防塵的目的，V80-U采用將PLC內(nèi)置于防水防塵的電控箱內(nèi)的方式，并且在V80-U模塊內(nèi)加灌硅膠。
4、抗電磁干抗
目前V80-U在抗快速脈沖群方面可以抵抗5KHZ、10KHZ、100KHZ的快速脈沖群達(dá)3000V之高，其它的如靜電、浪涌等方面也達(dá)到IEC61131-2的標(biāo)準(zhǔn)。
5、寬電源范圍
直流輸入范圍可達(dá)DC18～36V，交流輸入范圍可達(dá)AC85～265V。
2.2 灌封用電子硅膠特點(diǎn)
專業(yè)設(shè)計(jì)：該產(chǎn)品專門根據(jù)電子，電器及其他應(yīng)用需求設(shè)計(jì)開發(fā)，品質(zhì)恒定。
優(yōu)良電氣特性：該產(chǎn)品是最理想的電氣及電子產(chǎn)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。
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耐熱、耐寒特性：該產(chǎn)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(chǎn)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(zhì)。
抗震性：具有彈性機(jī)能，吸收振動及激震，保護(hù)電氣及電子零件、玻璃等易脆物質(zhì)。
化學(xué)性能穩(wěn)定：和一般有機(jī)橡膠比較，抗化學(xué)物質(zhì)及油劑特性特別優(yōu)越。同時，有些產(chǎn)品絕不腐蝕金屬
專業(yè)灌封：除去低分子量有機(jī)矽產(chǎn)品，專業(yè)為電子，電器及一般工業(yè)設(shè)計(jì)的硅膠產(chǎn)品，獲得UL、MIL等多種國際認(rèn)證。
2.3 通信接口與協(xié)議
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(wǎng)通信，CAN接口用戶層協(xié)議采用ModBus的數(shù)據(jù)鏈路層。
通信接口的選擇：
1、數(shù)字量IO通信：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(jīng)過光耦進(jìn)入CPU的，同樣存在抖動和時延的問題。
一般大家為了增強(qiáng)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，可以起到一定作用的，但無法從根本上解決，還會造成光耦的提前老化，從而使產(chǎn)品壽命減短。一般該通信方式的通信速度不應(yīng)超過10Hz，因?yàn)镻LC的標(biāo)準(zhǔn)IO口的濾波時間是10mS，再加上雙方之間的錯位與時延應(yīng)為30mS以上，其通信距離應(yīng)控制在10m以內(nèi)。
2、RS232通信：因?yàn)镽S232是電平通信方式，因此無法抗共模干擾，一般要求RS232線不要超過10米，通信速率一般在19200以下才能在現(xiàn)場環(huán)境可靠通信。RS232不適合作長時間高可靠要求的通信。
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1000m以內(nèi)，與通信速率相關(guān)，如果波特率為1.2M則通信距離要在300m以內(nèi)。
4、CAN通信：CAN是為汽車內(nèi)部控制開發(fā)的現(xiàn)場總線，目前在其它工控現(xiàn)場也得到了廣泛的應(yīng)用。優(yōu)點(diǎn)是速度快，可靠性高，但缺點(diǎn)是單幀的通信流量比較低，無效字符占的比例較多。
三、 結(jié)論
V80-U是專門針對特種車輛開發(fā)了專用PLC，具備以下性能優(yōu)勢：
1、 寬溫范圍
運(yùn)行環(huán)境溫度為-40℃ ～ 80℃。
2、 抗沖擊振動
模塊內(nèi)灌封了防火導(dǎo)熱抗振硅膠。
3、 防水防塵
PLC內(nèi)置于防水防塵的電控箱
因此，V80-U能夠完全滿足特種車輛對抗高低溫、防水、防塵、防鹽、沖擊、振動等常規(guī)PLC無法勝任的工作的特殊要求。