PLC在汽車電子儀表中的應用

【摘 要】通過介紹當前汽車電子儀表的基本功能，對 PLC汽車電子儀表的數據處理流程進行說明，強調 PLC電子儀表的多功能性與高可靠性，最后，根據汽車電子儀表的特點，提出應用時的注意事項。

【關鍵詞】汽車電子儀表；PLC；高可靠性

0.引言

汽車儀表是汽車司機重要的人機交互平臺，汽車電子儀表常見的分為數字表與模擬表，主要由一次取樣元件，中間處理部件和顯示單元三部分組成。汽車電子儀表的可靠性對于汽車的安全有看重要的意義。對于汽車顯示儀表而言，現在的表計都是數字表，相比模擬儀表顯示的是傳感器檢測值的平均值，電子儀表數字表顯示的是即時值，刷新速度較快。汽車電子儀表采用的顯示單元也分為二種，一種是固定顯示部分，常用的有水溫表、油表、時速表和轉速表，另一部分則是可選顯示單元，有車門關閉顯示，平均時速、溫度儀表等顯示的內容。大多數汽車電子儀表都有自診斷功能，每當打開點火開關時，電子儀表板便進行一次自檢，也有的儀表板采用診斷儀或通過按鈕進行自檢。自檢時，通常整個儀表板發亮，同時各顯示器都發亮。自檢完成時，所有儀表均顯示出當前的檢測值。

1.汽車電子儀表分類

對于汽車電子儀表而言，現在的汽車用儀表分為三類，一類是國產低端車系，采用的是模擬指針表計，二類是數字表計，主要在國產汽車上運用；第三類是綜合信息顯示表計，這類主要是進口汽車或者說是國產高端車用。作為汽車儀表而言，其最根本的功能就是顯示最重要的信息。

1.1汽車儀表功能

汽車工業，往往被稱之為國民工業，其發達程度體現的是一個國家工業化的水平，作為汽車工業中的重要分類，汽車電子儀表對于整個汽車工業的來說，顯得極其重要。其中，主要的汽車電子儀表有：（1）轉速表，作為發動機運行的重要監視工具，用來顯示發動機轉速。（2）時速表，作為汽車行進間最基本的參數，顯示車輛每小時的行駛速度。（3）里程表，從出廠到現場的總的行程數量。（4）冷卻液溫度表，又名水溫表，用來監視冷卻液的溫度，常用來間接表示發動機工作的運行狀況。（5）冷卻液報警電路。當冷卻液溫度過高時，提示駕駛人員注意。（6）燃油表電子燃油表可以隨時測量并顯示汽車油箱內的燃油情況，有的汽車電子儀表還可以顯示剩余油量汽車行駛公里數。（7）聲音報警器。由于有時憑視覺容易看漏，故在有的汽車上還用到聲音傳遞信息的電子裝置，用來提醒駕駛員有關汽車的一些狀態，包括但不限于：請檢查車門（車門半開時）； 請系好安全帶（常用燈光和蜂鳴器顯示）； 請檢查手制動器（汽車啟動時，忘記松開停車制動）；請檢查車燈（當車燈一直未關時）；請檢查車鑰匙（當鑰匙還插在門鎖上時）；請加燃油（燃油不夠時）。這些信息都可以通過音響裝置發送出來。

1.2 PLC汽車電子儀表

由于電子技術不斷發展，由 PLC控制的汽車智能組合儀表也越來越多地出現，其基本構成由以下三部分組成，它由汽車工況一次采集單元、信號綜合處理單元、顯示報警單元等系統組成。

（1）信息采集。根據最終顯示單元的功能要求，主要有開關量、模擬量二類。1）模擬量。汽車運行信息中的溫度、容量。主要有水溫、油箱油量，有的儀表經過各自的傳感器轉換成模擬電壓量，經放大處理后，再由模/數轉換器轉換成單片能夠處理的二進制數字量，輸入單片機進行處理。2）開關量。汽車工況信息中的由開關控制的汽車左轉、右轉、制動、倒車，各種燈光控制、各車門開關情況等，經電平轉換和抗干擾處理后，根據需要，一部分輸入單片機進行處理，另一部分直接輸送至顯示器進行顯示。還有一種頻率量，是開關量的一種發展。比如發動機轉速和汽車速度等，經過各自的傳感器轉換成脈沖信號，再經單片機相應接口輸入單片機進行處理。

（2）信息處理。汽車工況信息經采集系統采集并轉換后，按各自的顯示要求輸入PLC進行處理。如汽車速度信號除了要由車速顯示器顯示外，還要根據里程顯示的要求處理后輸出里程量的顯示。

（3）信息顯示。汽車電子儀表的顯示方式有聲光輔助顯示、數字顯示和指針指示等。除了顯示裝置以外，高端汽車儀表系統還設有功能選擇鍵盤，PLC與汽車電氣系統的接頭和顯示裝置連接。當點火開關接通時，輸入信號有蓄電池電壓、燃油箱傳感器、溫度傳感器、行駛里程傳感器、噴油脈沖以及鍵盤的信號，PLC即按相應汽車動態方式進行計算與處理，除了發出時間脈沖以外，尚可用程序按鈕選擇顯示出瞬時燃油消耗、平均燃油消耗、平均車速、距離、行程時間/秒表和外界溫度等各種信息。

2.PLC在汽車電子儀表的實踐

隨著電子信息技術的進步，在傳統汽車儀表的基礎上，引進新型顯示元件，形成綜合信息系統，這種信息系統可以是簡單的組合，如單純計算燃油經濟性、存油能行駛的距離和剩余油量的計算器。也可以是對各種信息進行分析計算、加工處理，具有更多功能的一體式信息系統。如PLC構成的燃油數據中心，它可給駕駛員提供油箱內燃油剩余量的信息。按一下“量程”鍵，車載微機能立刻計算出油箱內剩余油量可繼續行駛的距離和平均燃油消耗率。按一下“瞬時”鍵，燃油數據中心立刻顯示瞬時燃油消耗率。按一下“平均”鍵，則顯示自按“復零”鍵到現在總的行駛距離的平均燃油消耗率。按“耗油”鍵，顯示的是自最近一次設定到目前為止的總的燃油消耗量。

綜合信息系統還能從大量信息中選擇出駕駛員或乘員需要的內容，包括電子行車地圖、維修、后視鏡等信息，還可以顯示電視、廣播、電話等信息。顯示設備通常安裝在儀器面板上，并將控制開關安裝在顯示設備附近，供駕駛員或乘員選擇需要的信息。許多情況下也有將控制開關制作成顯示在屏幕上的模擬按鍵，駕駛員可以通過觸摸屏幕按下按鍵，或者使用紅外遠程控制等方法進行操作。

3.PLC汽車電子儀表的綜合應用

相當于汽車應用而言，在高端汽車中，采用PLC綜合儀表的比較多。汽車PLC是一種專門為汽車應用而設計，具有數字運算操作的電子裝置。在PLC中，采用專用模塊實現汽車顯示的基本功能，由于汽車運行條件比較惡劣，比如：“高溫、酷冷、靜電干擾大”，因此，作為汽車電子儀表，PLC應用中最基本的特點是多功能與高可靠性。

（1）多功能。采用PLC作為汽車電子儀表的核心，在輸入信號進行處理時，可以進行綜合比較，特別是高端汽車，PLC的多功能性體現得更加完善。比如瞬時油耗，啟動時手制動未松開，這些功能都只能依賴多功能的處理程序來實現。并且，當汽車發生不正常運行時，能夠直接發出報警信號，保證駕駛過程的安全。

（2）高可靠性。由于汽車儀表的工作環境變化較大，對汽車的可靠性提出了更高的要求，很多的汽車廠家在設計時，往往采用定制PLC模式，綜合考慮硬軟件應用水平，實現抗干擾和高可靠性設計。

【參考文獻】

[1]董輝.汽車電子技術與傳感器[M].北京：北京理工大學出版社，1997.

[2]竇振中.PIC系列單片機原理和程序設計[M].北京：北京航空航天大學出版社，1991.