試論可編程控制器及通信技術(shù)在特種車輛上的應(yīng)用

詹立勤

摘 要：在現(xiàn)代化建設(shè)的過程中，特種車輛的數(shù)量越來越多，應(yīng)用也更加廣泛。如何利用先進的科學(xué)技術(shù)，對特種車輛的性能進行不斷優(yōu)化，成了當(dāng)前特種車輛制造中的關(guān)鍵問題。在特種車輛的設(shè)計與制造當(dāng)中，以可編程控制器為基礎(chǔ)，采用先進的通信技術(shù)，成了提升特種車輛性能的重要途徑。可編程控制器及通信技術(shù)的應(yīng)用，能夠促進無線遙控控制系統(tǒng)的構(gòu)建，對于特種車輛的狀況進行實時控制，增強了特種車輛的實用性。文章將通過構(gòu)建可編程控制器及通信技術(shù)在特種車輛上的應(yīng)用方案，探索軟件部分設(shè)計優(yōu)化的措施。

關(guān)鍵詞：可編程控制器；通信技術(shù)；特種車輛；應(yīng)用

中圖分類號：TP273 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）36-0170-02

Abstract： In the process of modernization， the number of special vehicles is more and more， and the application is more and more extensive. How to use advanced science and technology to continuously optimize the performance of special vehicles has become a key issue in the current special vehicle manufacturing. In the design and manufacture of special vehicles， it is an important way to improve the performance of special vehicles based on programmable controller and advanced communication technology. The application of PLC and communication technology can promote the construction of wireless remote control system， control the status of special vehicles in real time， and enhance the practicability of special vehicles. In this paper， through the construction of programmable controller and communication technology in the application of special vehicles， the software part of the design optimization measures will be explored.

Keywords： programmable controller； communication technology； special vehicle； application

可編程控制器包含了自動控制技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和計算機技術(shù)等，在當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著極其重要的作用，促進了我國現(xiàn)代化建設(shè)的進程。隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，可編程控制器與之進行有效結(jié)合，形成了性能更加優(yōu)越的可編程控制器及通信技術(shù)系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)階段的工業(yè)化生產(chǎn)當(dāng)中，提升了生產(chǎn)效率的同時，能夠減少人力、物力和財力的投入。在當(dāng)前社會的發(fā)展過程中，特種車輛的應(yīng)用能夠保障社會生產(chǎn)生活的正常運轉(zhuǎn)，將可編程控制器及通信技術(shù)應(yīng)用于特種車輛的設(shè)計當(dāng)中，是當(dāng)前特種車輛制造行業(yè)發(fā)展的重要方向。靈活性強、抗干擾能力突出、實時監(jiān)控等，是可編程控制器的主要特點，對于特種車輛無線遙控控制系統(tǒng)的設(shè)計，是提升特種車輛可控性的關(guān)鍵所在。

1 應(yīng)用可編程控制器及通信技術(shù)的特種車輛設(shè)計方案

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

2臺無線數(shù)控電臺、2臺可編程控制器、1臺PC機和1臺可編程終端，是特種車輛無線遙控控制系統(tǒng)的主要組成部分。控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要分為9個部分，包括了拖車CCD圖像處理系統(tǒng)、遙控方艙可編程控制器、打印機、遙控方艙無線數(shù)傳電臺、系統(tǒng)管理PC機、車輛無線數(shù)傳電臺、時統(tǒng)輸入設(shè)備GPS/B碼時統(tǒng)、車輛可編程控制器和可編程終端[1]。

1.2 工作原理分析

串行通信的方式應(yīng)用于2臺全雙工無線數(shù)傳電臺和2臺可編程控制器之間，能夠保障車輛遠端無線遙控的控制由遙控方艙實現(xiàn)。遙控方艙可編程控制器，是遙控方艙控制部分的核心部件，對于可編程終端、GPS/B碼時統(tǒng)時標和人工操作控制指令的采集，能夠以串行通信的方式實現(xiàn)。車輛可編程控制器接收相關(guān)信息的過程中，也是依靠無線數(shù)傳電臺的串行通信實現(xiàn)的。無線數(shù)傳電臺對于信息的接收，能夠通過串行通信的方式實現(xiàn)，并在可編程終端以串行通信的方式完成車輛狀態(tài)信息的顯示，之后串行通信與PC機完成數(shù)據(jù)交換。遙控方艙的PC機能夠與遙控方艙可編程控制器進行數(shù)據(jù)交換，同時能夠顯示曲線和輸出打印。

車輛可編程控制器是車輛控制部分的關(guān)鍵，車輛傳感器狀態(tài)參數(shù)的獲取，可以通過執(zhí)行無線數(shù)傳電臺用串行通信接收的操控指令完成，能夠有效控制特種車輛。串行通信還應(yīng)用于CCD圖像處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換過程中。遙控方艙可編程控制器對于CCD圖像系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)和車輛狀態(tài)信息的獲取，能夠通過無線數(shù)傳電臺實現(xiàn)。

1.3 遙控方艙控制部分的設(shè)計思路

微機管理部分、無線通信部分、配電部分、空調(diào)裝置、控制部分、艙內(nèi)照明、操縱部分和GPS/B碼時統(tǒng)時標等，是遙控方艙控制系統(tǒng)的重要組成部分。其系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)還包括電源模塊、CPU底板、CPU模塊、繼電器輸入模塊、CPU模塊通信板、繼電器輸出模塊、RS-232C通信模塊等。

遙控方艙控制部分的設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)無線數(shù)傳電臺將發(fā)動機的啟動、停止、位移、車速等信息，發(fā)送至車輛可編程控制器；還能夠?qū)Ω咨w溫度信息、氣壓信息、發(fā)動機機油溫度信息、機油壓力信息、車速給定信號和車輛安全檢測等信息的獲取，并能夠?qū)ν＼嚭蛨缶M行有效控制；CCD圖像系統(tǒng)接收GPS/B碼時統(tǒng)時，是以整秒間隔的方式完成的；可編程終端工作狀態(tài)和操作方式選擇的實現(xiàn)，能夠由觸摸屏完成；還能夠控制車輛和拖車運動的開始與停止；參數(shù)的設(shè)定也能夠得到有效控制；車輛和拖車運動過程的剎車制動、發(fā)動機系統(tǒng)的啟動、熄火、車輛和拖車運動的位移與速度顯示、車輛和拖車運動的狀態(tài)和故障顯示等等，也能夠通過人-機界面的設(shè)置實現(xiàn)。

1.4 車輛控制部分的設(shè)計思路

無線通信部分、配電部分、控制部分、操縱部分和附設(shè)部分，是車輛控制部分的主要構(gòu)成。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)還包括了電源模塊、CPU底板、CPU模塊、繼電器輸入模塊、CPU模塊通信板、繼電器輸出模塊、高速計數(shù)模塊和A/D，D/A模塊等。

通過車輛控制部分的設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)無線數(shù)傳電臺采集遙控方艙可編程控制器信息，對于發(fā)動機的啟動、停止和車輛運行實現(xiàn)有效控制；還能夠?qū)崿F(xiàn)人工駕駛與遙控駕駛中，采集相應(yīng)的發(fā)動機反饋信號、車速給定信號與車速反饋信號，實現(xiàn)PID控制運算，控制氣動比例閥和液壓比例閥；還能夠?qū)崟r采集發(fā)動機機油壓力、溫度、缸蓋氣壓、缸蓋溫度、安全檢測位置信號等；CCD圖像系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換也能夠由于車輛控制部分的設(shè)計而實現(xiàn)，CCD圖像系統(tǒng)接收GPS/B的碼時統(tǒng)的過程中實現(xiàn)整秒間隔傳輸；操作輔助液壓系統(tǒng)能夠在剎車和不剎車的狀況下完成，同步剎車能夠在車輛和拖車制動狀態(tài)中實現(xiàn)[2]。

2 應(yīng)用可編程控制器及通信技術(shù)的特種車輛軟件設(shè)計

2.1 軟件總體設(shè)計思路

可編程終端用軟件、可編程控制器用軟件及協(xié)議宏軟件，是軟件設(shè)計的主要內(nèi)容?？刂葡到y(tǒng)中最關(guān)鍵的是可編程控制器用軟件，能夠?qū)刂葡到y(tǒng)中的操作指令數(shù)據(jù)和檢測數(shù)據(jù)進行接收，實現(xiàn)工作流程和狀態(tài)的分析以及狀態(tài)顯示指令、流程控制指令的輸出。在人-機界面中最主要的是可編程終端用軟件，顯示系統(tǒng)狀態(tài)、完成操作輸入，數(shù)據(jù)交換也能在可編程終端用軟件與可編程控制器用軟件間得以實現(xiàn)[3]。

2.2 可編程控制器應(yīng)用軟件

特種車輛控制系統(tǒng)中的可編程控制器應(yīng)用軟件的開發(fā)，在CX-Programmer平臺完成，在Windows系統(tǒng)中，可編程控制器應(yīng)用軟件的運行狀況良好，實時監(jiān)控和顯示功能得到有效發(fā)揮，保障在維護和調(diào)試遙控控制系統(tǒng)時更加便捷。模塊化設(shè)計理念應(yīng)用于可編程控制器應(yīng)用軟件設(shè)計當(dāng)中，有效控制特種車輛準備狀態(tài)下的信息，車輛運行設(shè)備的信息交換也得以實現(xiàn)。與遠程控制終端的數(shù)據(jù)交換也能夠得以實現(xiàn)，分析控制系統(tǒng)操作指令，模擬控制特種車輛的運行狀態(tài)和速度。相對獨立的模塊功能，能夠便于模塊的升級，在故障查找的過程中也更加高效，實現(xiàn)程序可讀性的提升?？删幊炭刂破鲬?yīng)用軟件的設(shè)計，能夠有效提升特種車輛的運行可靠性[4]。

2.3 協(xié)議宏用軟件

裝有RS-422/485和RS-232C口的通用設(shè)備，與可編程控制器的數(shù)據(jù)交換，能夠通過通信協(xié)議宏功能實現(xiàn)，通信設(shè)備的通信協(xié)議用戶化，能夠通過應(yīng)用通信協(xié)議宏的支持軟件實現(xiàn)，用戶能夠?qū)νㄐ艆f(xié)議宏的通信指令進行有效設(shè)定。對于發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)的格式，通過CX-Protocol軟件的應(yīng)用實現(xiàn)獨立定義，實現(xiàn)通信協(xié)議序列的創(chuàng)建，在對外圍設(shè)備發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)的過程中，依靠RS-422/485和RS-232C方式得以實現(xiàn)。梯形圖程序的編寫能夠?qū)崿F(xiàn)與外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)交換，鏈接通道、響應(yīng)應(yīng)答方式和監(jiān)視時間也能夠?qū)崿F(xiàn)有效定義。

2.4 可編程終端用軟件

NTST是可編程終端用軟件的專用開發(fā)平臺，模塊服務(wù)功能和編輯功能較為完善，有利于程序開發(fā)和系統(tǒng)的維護。畫面元素的制作能夠更加便捷，庫元素的剪切和復(fù)制也能夠通過打開兩個支持軟件實現(xiàn)[5]。此外，還能夠支持中文輸入和顯示，提升了可編程終端通信的可靠性。操縱桿遙控駕駛?cè)?機界面、機車運行監(jiān)視人-機界面、程序遙控駕駛?cè)?機界面和遙控方式選擇人-機界面，是此應(yīng)用軟件的人機界面主要形式，能夠?qū)崿F(xiàn)顯示特種車輛的運行狀態(tài)，實現(xiàn)特種車輛的有效控制。

3 結(jié)束語

在特種車輛中應(yīng)用可編程控制器及通信技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)無線遙控控制系統(tǒng)的構(gòu)建，這是提升特種車輛性能的關(guān)鍵技術(shù)，不斷完善特種車輛的可控性，加強在社會生產(chǎn)中的有效應(yīng)用。特種車輛運行狀態(tài)的檢測、遠距離的無線操控、故障顯示和報警、安全狀態(tài)的監(jiān)控等，都能夠通過無線遙控控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。此外，無線遙控控制系統(tǒng)具有擴展性強的特點，在特種車輛的設(shè)計改進中更加便捷，有助于實現(xiàn)特種車輛性能的有效提升。特種車輛設(shè)計人員應(yīng)該加強可編程控制器及通信技術(shù)的研發(fā)，推動特種車輛設(shè)計科學(xué)性與合理性的提升。

參考文獻：

[1]趙宇.特種車輛方艙結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2018（08）：15-16.

[2]黨志宇.可編程控制器及通信技術(shù)在特種車輛上的應(yīng)用[J].經(jīng)貿(mào)實踐，2016（24）：274.

[3]吳學(xué)峰.可編程控制器在特種車輛上的應(yīng)用[J].機電信息，2012（30）：56-57.

[4]劉琮敏，李濤，鄭海鵬，等.可編程控制器及通信技術(shù)在特種車輛上的應(yīng)用[J].火炮發(fā)射與控制學(xué)報，2008（03）：37-40+44.

[5]吳長風(fēng).某特種車輛方艙結(jié)構(gòu)有限元分析及優(yōu)化[D].南京理工大學(xué)，2007.