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德维森V80系列 PLC 在特种车辆中的应用

信息时间：2006-11-05 信息来源：

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（提供： 德维森科技（深圳）有限公司，应用领域： METRIX）
　　一、 前言
　　特种车辆是针对非常规车辆的统称，包括军事、医用、环保、建筑、起重等不同的分类。 　　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。因特种车辆工作环境差，通常需要这种专用 PLC 能够完成抗高低温、防水、防尘、防盐、冲击、振动等常规 PLC 无法胜任的工作。为此，德维森公司针对特种车辆开发了专用可编程控制器 V80-U。
　　二、 特种车辆专用 PLC V80-U 特点
　　 　　V80-U 系统结构与 V80 标准系统结构一致，技术指标和软件性能也与标准系统一致。V80-U 采用模块化结构，由一个本体单元和多个扩展单元构成，如下图所示。
　　V80-U 是在宽温系列的基础上改进而来，符合国军标 GJB150、GJB151A/152A，实现了高低温运行、储存、抗振、抗冲击、抗电磁干抗等方面的全面提升。
　　2.1 性能改进
　　1、温度范围
　　对 V80 标准型设计进行相应的改进，首先是结构材料的更换，包括 PCB 板材、塑料、开关、端子全部更换成军用级材料，保证在极端恶劣的环境下可靠的工作；然后是电子元器 　　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灌封了防火导热抗振硅胶。
　　3、防水防尘
　　目前为达到防水防尘的目的，V80-U 采用将 PLC 内置于防水防尘的电控箱内的方式，并且在 V80-U 模块内加灌硅胶。
　　4、抗电磁干抗
　　目前 V80-U 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、浪涌等方面也达到 IEC61131-2 的标准。
　　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。
　　2.2 灌封用电子硅胶特点
　　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
　　专业灌封：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UL、MIL等多种国际认证。
　　2.3 通信接口与协议
　　三个通信接口其中一个 RS232、一个 RS485 和一个 CAN 接口，前面两个接口均可以支持编程和 ModBus 从协议，RS485 还支持Modbus 主协议，可以支持联网通信，CAN 接口用户层协议采用ModBus 的数据链路层。
　　通信接口的选择：
　　1、数字量 IO 通信：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，可以起到一定作用的，但无法从根本上解决，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 30mS 以上，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，因此无法抗共模干扰，一般要求 RS232 　　线不要超过 10 米，通信速率一般在 19200 以下才能在现场环境可靠通信。RS232 不适合作长时间高可靠要求的通信。
　　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 1000m 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 是为汽车内部控制开发的现场总线，目前在其它工控现场也得到了广泛的应用。优点是速度快，可靠性高，但缺点是单帧的通信流量比较低，无效字符占的比例较多。
　　三、 结论
　　V80-U 是专门针对特种车辆开发了专用 PLC，具备以下性能优势：
　　1、 宽温范围
　　运行环境温度为-40℃ ～ 80℃。
　　2、 抗冲击振动
　　模块内灌封了防火导热抗振硅胶。
　　3、 防水防尘
　　PLC 内置于防水防尘的电控箱因此，V80-U 能够完全满足特种车辆对抗高低温、防水、防尘、防盐、冲击、振动等常规 PLC 无法胜任的工作的特殊要求。