西门子6ES7214-2AD23-0XB8支持验货
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。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/152AN80-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，这一方面的改进相对比较容易，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；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：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：该产品是理想的电气及电子产品的绝缘密封材料，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。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。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，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。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，在工控上一般要求RS232线不要超过10米，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，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。四、 N80军用系列优势：1、 解决了各种特种车、火炮、战车、雷达等对国外产品的依赖，从根本上解决用民用级PLC开发军用产品的情况。2、 增强的防解密功能；有两个加密等级，第二级加密将从协议一层屏蔽程序的上传功能，防止非正常的上传程序。3、 可根据用户的需要定制功能块和定制软硬件；4、 长期的元件库存，定货周期只需要2~6周；5、 支持运行态在线编程，便于现场维护和升级；6、 完全的自主知识产权，包括核心解析芯片在内的所有软硬件均可以根据用户的需要进行定制。
LM系列PLC在新风处理机组中的应用
摘 要 新风处理机广泛应用在对环境要求较高的博物馆、实验室以及精密仪器生产线等场合。本文讨论的为组合式新风处理空调控制系统，所谓组合式新风处理机组是将空调系统拆分成两个部分，一部分为室内机一部分为室外机。室内机、室外机分别配有一个控制器，控制器通过串口通讯的方式传递控制信息以及机组状态信息。这样做不仅能够节省机组的安装空间，可以使机组的运输、接线等工作更加方便。本系统采用和利时公司的LM系列PLC，利用CPU上自带的串口组成通讯网络，并采用软件自带的功能库完成了通讯程序的编写，方便、可靠的实现了系统功能。
关键词 LM PLC；新风处理机；组合式；室内机室外机
1 引言
组合式新风处理机是对一体式新风处理机组的改进，主要体现在空调的结构形式上。组合式空调机组分类两个部分，一部分为室内机、一部分为室外机，这样做不仅能够节省空调机组的安装空间，空调的运输、安装也更加方便。本系统另一项改进是在室内机与室外机上各采用一个控制器，两个控制器通过通讯的方式交换信息，通讯只需要一根2芯的屏蔽通讯电缆。与单控制器系统相比，本系统能够将减少大量远距离接线，不仅符合节约环保的设计思想，大大提高了系统的可靠性、节省安装时间、减少系统维护的工作量。
2 控制系统设计
组合式新风处理机分为室内机与室外机两个部分。室外机的主要部件包括：压缩机，冷凝器，冷凝风机，液路电磁阀，冷凝压力开关等；室内机的主要部件包括：送风机，表冷器，热水盘管，电加热，加湿器，过滤段等。此系统共包括两个室外机，每个室外机带有1个螺杆式压缩机，2个冷凝风机、1个液路电磁阀。室内机主要完成空调机组送风调湿等过程。为了减少室内外机之间的连接电缆，此系统在室内机与室外机上分别采用一个LM控制器LM3109，两个控制器通过自带的RS485接口连接，并把室内机作为主机向从机发送控制指令以及状态查询指令。主机上的RS232接口连接一个5.6英寸的彩色触摸屏HT6000，用于空调工况监视、用户参数以及厂家参数的设置。系统结构图如下所示：
图 2-1 新风处理机组空调控制系统结构图
3 调通讯处理
采用两个LM3109实现室内机与室外机的数据交换需要进行通讯方面的配置以及程序编写，PowerPro2.1.4带有通讯功能库，并且完全支持IEC61131-3的六种语言，使得这种比较复杂的通讯过程，能够在PLC中方便的实现。通讯程序的流程图如下所示，这里采用ModbusRTU通讯协议，在室外机初始化RS485接口的波特率、数据位、校验位、停止位等参数，再初始化其为Modbus从站，并且设置Modbus从站地址。调用图3-2中的通讯初始化功能块即可完成Modbus从站的初始化工作。后要做的就是把从机中的状态信息有规律的放到LM的可寻址区M区中，以备主机读取。LM的编程软件PowerPro支持ST语言，可以方便的处理需要交换的数据。在图3-3中程序采用ST语言编写，作用是把压缩机、冷凝风机等的状态信息赋值给了%MX1405.0~%MX1405.7这些数据位，主机通过读取这些地址内的数值就可以获得室外机的状态信息，可以看到数据处理很方便，程序的可读性也很高，在调试的时候各个数据的状态一目了然。
图 3-1 室外机通讯程序流程图
图 3-2 LM PLC通讯初始化功能块
图 3-3 LM PLC通讯数据处理
图 3-4室内机通讯程序流程图
图3-4为室内机通讯程序流程图，在室内机中的LMPLC作为Modbus主站，在没有控制命令的时候室内机向室外机发送Modbus查询指令，查询室外机的运行状态，当有开机、停机以及加降载等需求的时候，室内机向室外机发送控制指令，室内机还会对室外机返回的数据做CRC校验，校验成功后才会进行下一次控制命令的发送。避免由于外界的干扰造成对室外机的误操作，保证了系统看高可靠性。CRC校验只需要调用一个功能块即可，如下图所示。
图 3-4 LM PLC CRC校验功能块
4 压缩机保护及故障处理
组合式空气处理机组的控制主要包括以下几个方面，系统启动、能量调节、温度湿度控制、压缩机保护以及故障处理等功能。其中系统启动、能量调节、温度湿度控制等功能与其他的空调系统基本相同，这里不再赘述。由于此系统是分成室外机与室内机两个部分的，压缩机保护及故障处理与常规的空调系统有所不同。在这个系统里，我们在室外机以及室内机都做了保护功能，例如压缩机不满足小运行时间时，室内机不会向室外机发送停机指令，当压缩机出现高压、过载等故障时，室外机会自行停机保护，而无需等待室内机的停机指令。故障处理方面，室外机也可以对一些故障自行处理，例如低压故障，在60分钟连续出现3次才上报给室内机，否则室外机自行处理。当通讯出现故障时，室外机也会自动停止压缩机运行，并且发出报警信号。这样使室内机、室外机既独立又统一，避免因通讯延时或通讯故障对压缩机造成损害。
5 系统操作界面
此系统的操作界面采用和利时HT6600系列触摸屏制作，这款触摸屏为5.6英寸彩色触摸屏。操作界面可以完成厂家参数以及用户参数的设置、记录系统报警信息、监视系统的运行工况等功能。设置厂家参数需要拥有得权限，设置用户参数也需要具有操作员权限，避免其它人员的误操作。系统操作画面如下图所示。图5-1为系统主界面，操作员可以进行目标温度、湿度设置，选择运行工况，进行开机停机等操作，操作人员需要具有操作员权限。图5-2为参数设定选择界面，厂家可以选择相应的选项进行参数设置，这些参数都是厂家参数，不开放给空调用户，设置这些参数需要具有高权限。图5-3为系统运行监控界面，这里可以监视系统中各个设备的运行状况。当系统报警时，系统会自动切换到报警界面上。
图 5-1 系统主界面
图 5-2 参数设定选择界面
图 5-3 系统运行监控界面
6 应用特点
基于LM系列PLC的空气处理机空调控制系统具有如下特点：
可靠性
LMCPU自带的RS485串口具有很强的抗干扰能力，此系统中有一个37KW的变频器，系统通讯完全不受影响，从现场的使用情况看，压缩机、风机等通过通讯控制的设备均可以快速响应室内机的指令。
易用性
LM功能库中的通讯功能块让实现三个PLC通讯更加方便，除了支持梯形图语言外，编程软件还支持ST语言，适于通讯程序的批量处理，也使通讯程序的调试、监控更加方便。
智能性
LMPLC中的温度采集模块均为智能型，本系统采用的4通道热电阻采集模块每个通道均能进行短路、断线检测，在通道故障或传感器接线出现短路、断线等问题的时候，系统能够及时进行机组保护，避免机组收到损害。