德維森V80系列 PLC 在特種車輛中的應用

　　一、 前言
　　特種車輛是針對非常規車輛的統稱，包括軍事、醫用、環保、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。因特種車輛工作環境差，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 PLC 無法勝任的工作。為此，德維森公司針對特種車輛開發了專用可編程控制器 V80-U。
　　二、 特種車輛專用 PLC V80-U 特點
　　V80-U 的性能指標如下：
　　

　　V80-U 系統結構與 V80 標準系統結構一致，技術指標和軟件性能也與標準系統一致。V80-U 采用模塊化結構，由一個本體單元和多個擴展單元構成，如下圖所示。
　　V80-U 是在寬溫系列的基礎上改進而來，符合國軍標 GJB150、GJB151A/152A，實現了高低溫運行、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
　　1、溫度范圍
　　對 V80 標準型設計進行相應的改進，首先是結構材料的更換，包括 PCB 板材、塑料、開關、端子全部更換成軍用級材料，保證在極端惡劣的環境下可靠的工作；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、繼電器在內的一些比較敏感的器件；最后是所有內部的接插件，為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灌封了防火導熱抗振硅膠。
　　3、防水防塵
　　目前為達到防水防塵的目的，V80-U 采用將 PLC 內置于防水防塵的電控箱內的方式，并且在 V80-U 模塊內加灌硅膠。
　　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3000V 之高，其它的如靜電、浪涌等方面也達到 IEC61131-2 的標準。
　　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。
　　2.2 灌封用電子硅膠特點
　　專業設計：該產品專門根據電子，電器及其他應用需求設計開發，品質恒定。優良電氣特性：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℃。連續使用時從-40℃～180℃，也能保持穩定性能
　　耐候性：該產品具有優越抗紫外線、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。
　　化學性能穩定：和一般有機橡膠比較，抗化學物質及油劑特性特別優越。同時，有些產品絕不腐蝕金屬
　　專業灌封：除去低分子量有機矽產品，專業為電子，電器及一般工業設計的硅膠產品，獲得UL、MIL等多種國際認證。
　　2.3 通信接口與協議
　　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 從協議，RS485 還支持Modbus 主協議，可以支持聯網通信，CAN 接口用戶層協議采用ModBus 的數據鏈路層。
　　通信接口的選擇：
　　1、數字量 IO 通信：數字量 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 30mS 以上，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，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 以下才能在現場環境可靠通信。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，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 是為汽車內部控制開發的現場總線，目前在其它工控現場也得到了廣泛的應用。優點是速度快，可靠性高，但缺點是單幀的通信流量比較低，無效字符占的比例較多。
　　三、 結論
　　V80-U 是專門針對特種車輛開發了專用 PLC，具備以下性能優勢：
　　1、 寬溫范圍
　　運行環境溫度為-40℃ ～ 80℃。
　　2、 抗沖擊振動
　　模塊內灌封了防火導熱抗振硅膠。
　　3、 防水防塵
　　PLC 內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 PLC 無法勝任的工作的特殊要求。