基于PLC的車載通信設(shè)備自動化控制系統(tǒng)設(shè)計研究

付勇

摘要：傳統(tǒng)的車載通信設(shè)備控制系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境中易受干擾，且控制系統(tǒng)規(guī)模大、精度低。目前，針對PLC車載通信設(shè)備的設(shè)計，提出了可編程控制器自動化系統(tǒng)。結(jié)果證明，先進的車載控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)車載通信系統(tǒng)相比，經(jīng)設(shè)計后的控制系統(tǒng)具有較高的準(zhǔn)確性，功能效率也更好，此外，抗干擾能力也提升許多。

關(guān)鍵詞：車載通信設(shè)備;復(fù)雜環(huán)境;多渠道輸送;信號載波;信息反饋;控制系統(tǒng)安全運行

一、車載通信設(shè)備自動化控制系統(tǒng)設(shè)計

自動化模塊、PLC控制模塊、通信系統(tǒng)是目前車載通信設(shè)備自動化控制系統(tǒng)的三大模塊，也是本文研究的重點。

（一）自動化模塊設(shè)計

硬件系統(tǒng)主要由電源適配器、儲存條、網(wǎng)絡(luò)端口、CPU、輸出接口、輸入接口組成。其中電源適配器的作用是為了維持PLC電壓穩(wěn)定;儲存條的作用是為了儲存PLC的數(shù)據(jù);網(wǎng)絡(luò)端口主要為PLC提供和裝置網(wǎng)絡(luò)通信;CPU具有處理數(shù)據(jù)和進行邏輯運算以及發(fā)出操作指令的作用;而輸出和輸入接口主要用來進行傳達(dá)信號，其中包括觸控屏及按鍵指令。

導(dǎo)入的PLC技術(shù)的工作方式以循環(huán)掃描為主，當(dāng)編程可控制器自動化模塊處于采集和輸入階段時，PLC通常按照順序掃描，將輸入端口中所呈現(xiàn)的通信信息給成功讀取出來，進而達(dá)到采集數(shù)據(jù)的目的。當(dāng)自動化模塊處于程序執(zhí)行階段時，PLC可通過算術(shù)運算以及邏輯運算，根據(jù)編定的程序分次進行控制和執(zhí)行。

（二）控制模塊設(shè)計

本文所研究的車載通信設(shè)備控制系統(tǒng)主要以PLC控制模塊為操作核心，而觸摸屏接受數(shù)據(jù)傳輸以及邏輯點是操作主體。車載通信自動控制系統(tǒng)是通過兩種控制進行數(shù)據(jù)交換和設(shè)定數(shù)據(jù)的控制信號。

在設(shè)定控制模塊過程中，最重要的就是將數(shù)據(jù)屬性的配置問題完成，配置主要由數(shù)據(jù)長度、優(yōu)先級、屏碼、標(biāo)識碼等組成，再者就是執(zhí)行解調(diào)命令，根據(jù)PLC的固定格式輸入數(shù)據(jù)，然后可通過對邏輯點的控制來等待傳輸，最終命令信息發(fā)送成功。

（三）車載通信系統(tǒng)設(shè)計

車載通信收發(fā)模塊和車載天線是車載通信系統(tǒng)的重要組成部分。其中車載天線主要以輻射功能為主，接收并發(fā)出無線電磁波。而車載通信收發(fā)模塊的主體內(nèi)容則是車載通信收發(fā)器，通過反饋控制技術(shù)達(dá)到自動控制的效果，其作用是將車輛總線之間的通信功能和完成調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相等載波信號，根據(jù)功能組成，車載通信收發(fā)器主要由PLC控制單元、控制接口、串口通信、調(diào)制解調(diào)單元、dip開關(guān)、發(fā)送電路、總線接口、接收電路以及系統(tǒng)電源等組成。

通信單元由反饋系統(tǒng)程序和用戶程序設(shè)置，由高速單片機完成與上位機和調(diào)制解調(diào)單元的通信。調(diào)制解調(diào)單元具有完成反饋控制單元發(fā)送信號的調(diào)制解調(diào)等功能;而接口控制主要具有傳輸控制單元發(fā)送控制質(zhì)量和控制接口功能;接收電路的作用是為了濾除電源雜波，進而可使信號在接收過程中不受干擾，準(zhǔn)確性更強。串口通信可對傳輸指令進行多端口通信。發(fā)送電路功能主要用來發(fā)送傳輸信號電路進而處理調(diào)制載波信號，并將信號發(fā)送到固定終端以進行信號的交互傳輸。

設(shè)計的PLC的控制單元具有支持多通信協(xié)議功能，進而達(dá)到通信效果。而通信協(xié)議的內(nèi)容由點對點接口協(xié)議、多點接口協(xié)議、自由通信接口協(xié)議等組成。

進行通信程序設(shè)計中，采用兩個反饋系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，PLC1通信端口和PLC2通信端口作為可編程邏輯控制器的通信通道進行多路數(shù)據(jù)傳輸。PLC通訊主站采用PLC1通訊口，通訊地址為00，PLC通訊從站采用PLC2通訊口，通訊地址為01.PLC采用NEFW/NEFV指令來讀取端口的數(shù)據(jù)，兩個端口分開讀取，另外兩個通信端口的數(shù)據(jù)也要寫入，以此來完成通信程序的設(shè)計，其通信端口設(shè)置參數(shù)如表1所示。

二、測試與仿真實驗

（一）測試準(zhǔn)備與目的

為了檢驗本次車載通信設(shè)備自動控制系統(tǒng)的設(shè)計是否具有準(zhǔn)確性，可將傳統(tǒng)的車載通信自動控制系統(tǒng)的PLC車載通信設(shè)備自動化控制系統(tǒng)進行驗證。通過利用可視數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來檢驗兩個控制系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性，并采集相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析。

（二）準(zhǔn)確性試驗

驗證輸出和執(zhí)行控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，主要是為了確保輸入和執(zhí)行具有相同的目標(biāo)。根據(jù)輸出/執(zhí)行來代表量化的標(biāo)準(zhǔn)。輸出/執(zhí)行一旦達(dá)到10h，則表示輸出和執(zhí)行達(dá)到了一致。若輸出/執(zhí)行達(dá)15h，則表示輸出和執(zhí)行并沒有一致，系統(tǒng)運行也不具準(zhǔn)確性。而輸出/執(zhí)行在10h～15h之間時，則表示系統(tǒng)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)命令及執(zhí)行會丟失，導(dǎo)致系統(tǒng)在運行期間存在一定風(fēng)險。通過對比傳統(tǒng)控制系統(tǒng)和PLC自動化控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性實驗結(jié)果分析，得出以下系統(tǒng)輸出/執(zhí)行準(zhǔn)確性曲線圖。詳情如圖3所示。

三、結(jié)語

綜上所述，傳統(tǒng)車載通信控制系統(tǒng)的抗干擾功能和控制準(zhǔn)確性均較差，仍存在很多弊端，不利于車載通信系統(tǒng)的使用。因此本文針對PLC車載通信設(shè)備自動化控制系統(tǒng)進行了有效改善，且對通信系統(tǒng)設(shè)計了優(yōu)化方案，顯著提升了抗干擾能力和控制準(zhǔn)確性。

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