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基于PLC的车载通信设备自动化控制系统设计研究

范文

付勇

摘要：传统的车载通信设备控制系统在复杂环境中易受干扰，且控制系统规模大、精度低。目前，针对PLC车载通信设备的设计，提出了可编程控制器自动化系统。结果证明，先进的车载控制系统与传统车载通信系统相比，经设计后的控制系统具有较高的准确性，功能效率也更好，此外，抗干扰能力也提升许多。

关键词：车载通信设备;复杂环境;多渠道输送;信号载波;信息反馈;控制系统安全运行

一、车载通信设备自动化控制系统设计

自动化模块、PLC控制模块、通信系统是目前车载通信设备自动化控制系统的三大模块，也是本文研究的重点。

（一）自动化模块设计

硬件系统主要由电源适配器、储存条、网络端口、CPU、输出接口、输入接口组成。其中电源适配器的作用是为了维持PLC电压稳定;储存条的作用是为了储存PLC的数据;网络端口主要为PLC提供和装置网络通信;CPU具有处理数据和进行逻辑运算以及发出操作指令的作用;而输出和输入接口主要用来进行传达信号，其中包括触控屏及按键指令。

导入的PLC技术的工作方式以循环扫描为主，当编程可控制器自动化模块处于采集和输入阶段时，PLC通常按照顺序扫描，将输入端口中所呈现的通信信息给成功读取出来，进而达到采集数据的目的。当自动化模块处于程序执行阶段时，PLC可通过算术运算以及逻辑运算，根据编定的程序分次进行控制和执行。

（二）控制模块设计

本文所研究的车载通信设备控制系统主要以PLC控制模块为操作核心，而触摸屏接受數据传输以及逻辑点是操作主体。车载通信自动控制系统是通过两种控制进行数据交换和设定数据的控制信号。

在设定控制模块过程中，最重要的就是将数据属性的配置问题完成，配置主要由数据长度、优先级、屏码、标识码等组成，再者就是执行解调命令，根据PLC的固定格式输入数据，然后可通过对逻辑点的控制来等待传输，最终命令信息发送成功。

（三）车载通信系统设计

车载通信收发模块和车载天线是车载通信系统的重要组成部分。其中车载天线主要以辐射功能为主，接收并发出无线电磁波。而车载通信收发模块的主体内容则是车载通信收发器，通过反馈控制技术达到自动控制的效果，其作用是将车辆总线之间的通信功能和完成调幅、调频、调相等载波信号，根据功能组成，车载通信收发器主要由PLC控制单元、控制接口、串口通信、调制解调单元、dip开关、发送电路、总线接口、接收电路以及系统电源等组成。

通信单元由反馈系统程序和用户程序设置，由高速单片机完成与上位机和调制解调单元的通信。调制解调单元具有完成反馈控制单元发送信号的调制解调等功能;而接口控制主要具有传输控制单元发送控制质量和控制接口功能;接收电路的作用是为了滤除电源杂波，进而可使信号在接收过程中不受干扰，准确性更强。串口通信可对传输指令进行多端口通信。发送电路功能主要用来发送传输信号电路进而处理调制载波信号，并将信号发送到固定终端以进行信号的交互传输。

设计的PLC的控制单元具有支持多通信协议功能，进而达到通信效果。而通信协议的内容由点对点接口协议、多点接口协议、自由通信接口协议等组成。

进行通信程序设计中，采用两个反馈系统进行数据交换，PLC1通信端口和PLC2通信端口作为可编程逻辑控制器的通信通道进行多路数据传输。PLC通讯主站采用PLC1通讯口，通讯地址为00，PLC通讯从站采用PLC2通讯口，通讯地址为01.PLC采用NEFW/NEFV指令来读取端口的数据，两个端口分开读取，另外两个通信端口的数据也要写入，以此来完成通信程序的设计，其通信端口设置参数如表1所示。

二、测试与仿真实验

（一）测试准备与目的

为了检验本次车载通信设备自动控制系统的设计是否具有准确性，可将传统的车载通信自动控制系统的PLC车载通信设备自动化控制系统进行验证。通过利用可视数据采集系统来检验两个控制系统的可靠性和准确性，并采集相关数据进行分析。

（二）准确性试验

验证输出和执行控制系统的准确性，主要是为了确保输入和执行具有相同的目标。根据输出/执行来代表量化的标准。输出/执行一旦达到10h，则表示输出和执行达到了一致。若输出/执行达15h，则表示输出和执行并没有一致，系统运行也不具准确性。而输出/执行在10h～15h之间时，则表示系统所传输的数据命令及执行会丢失，导致系统在运行期间存在一定风险。通过对比传统控制系统和PLC自动化控制系统的准确性实验结果分析，得出以下系统输出/执行准确性曲线图。详情如图3所示。

三、结语

综上所述，传统车载通信控制系统的抗干扰功能和控制准确性均较差，仍存在很多弊端，不利于车载通信系统的使用。因此本文针对PLC车载通信设备自动化控制系统进行了有效改善，且对通信系统设计了优化方案，显著提升了抗干扰能力和控制准确性。

参考文献：

[1]关晓菡，马晓，基于STM32的双向交互式车载通信系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2016，16（12）：36-39.

[2]周鹏飞，乔佳，李良，一种车载设备通信系统的设计与实现[J].计算机应用与软件，2018（3）：67-69.

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