• 关键词：军用PLC,技术指标,GJB150,GJB151A/152A,通讯

深圳市矩形科技军用PLC技术指标

w          PLC——可编程逻辑控制器

w          深圳市矩形科技——国内PLC技术的领先公司，从96年开始大中小各型PLC的研发、生产、服务

w          V80——深圳市矩形科技自主研发的小型PLC

w          V80-U——军用级V80

w          V80-UC——军用战车用V80

w          GJB150——军用设备环境实验方法

w          GJB151A——军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求

w          GJB152A——军用设备和分系统电磁发射和敏感度测量

w          参考——具体的软件与硬件技术细节参见V80软硬件手册

一、当前军品控制器状况：

根据与军工研究所和军工企业的交流和接触，我们了解到目前军工厂商在各种火炮和军用特种车上广泛使用可编程逻辑控制器PLC，根据我们的了解存在以下问题：

1、                 无法买到军用级的PLC；

目前军用的PLC都是国外厂商生产的，基本上各国的军用级PLC都不对中国销售，设计人员只能买到民用级的产品再通过结构部分的加固和加屏蔽来应付国军标。

2、                 互换性不好：

各所、室、厂使用的PLC各不相同，通信方式也各不相同，一台车内都会出现两个厂商的不同型号的PLC，人为的提高了战车的维护保养难度。

3、                 通信方式不合理：

我们了解到部分军工项目在通信上都存在不合理的地方，一般存在两种情况，一是通信方式不合理，大多数都采用RS232这种非差分的通信方式或者使用开关量进行通信，这种方式在大部分现场都是不适用的，因为可靠性差，速度慢，抗干扰能力弱。二是通信协议不合理，部分通信协议基本上只可以在实验室内使用，对于通信的纠错、死锁、通信一致性基本没有考虑，因为协议是上级单位定的，同时一般都牵涉到几个单位，设计人员即使知道有问题也改不了，最后大家就在一个错的框架下把整个项目很别扭的完成。

4、                 货源的持续性：

一方面是买不到军用级的PLC，存在断货的危险，同时产品和升级换代也会为军方的采购带来很多麻烦。

5、                 安全性差：

目前各品牌的PLC基本上都可以很简单的破 解，比方说使用三菱、西门子的PLC，只需要几百块钱就可以将程序全部解出来。敌方拿到程序后自然可以很简单的了解我方设备的所有的控制细节，并有针对性的进行打压。

同时每一种电子产品都有一个特征频率，在这个频率范围该产品最容易受到干扰，这些细节对于各PLC的设计厂商来说都是很清楚的，难保在进行电磁战时对方不利用这些特征有针对性的进行攻击。

针对各军工厂、所的需要，我们为军方开发两种满足不同需求的军用PLC。

两款型号定义为：V80-U系列和V80-UC

这两款工作环境如下：

表一《电气和环境规格表》

V80-U与V80-UC系列的差别在于，V80-UC是属于定制开发，采用防水外壳，电路板全部用防火矽胶密封，可以达到防尘、导热、减振的作用。同时V80-UC的外部接口均采用航空防水插头，与扩展模块之间通过现场总线通信。而V80-U相对于V80-UC来说防护等级没那么高，灵活性相对而言要好很多，可以灵活的选用不同的扩展模块进行使用。

二、方案：

2.1、系统结构：

方案一：（V80-U）

V80-U是在V80宽温系列的基础上改进而来，系统结构与V80的系统结构一致，技术指标和软件性能也与V80一致。

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V80的硬件手册。可以根据用户的需要增加了一个CAN接口。

方案二：（V80-UC）

V80-UC采用防水铝合金外壳，对外提供一个RS232一个RS485一个CAN接口，其中RS232支持编程、ModBus从协议，RS485支持编程、ModBus主、从协议，CAN接口的用户层协议暂定为自由通信协议，需要与客户商量，与联接的设备协议相关。

该系统结构目前没有考虑本地扩展模块的联接方式，如果需要扩展模块可以选用带CAN接口或者带RS485接口支持ModBus协议的远程IO模块，通过总线将数据采集和进行控制。

标准的V80-UC只有数字量信号，没有模拟量模块，如果用户需要可以向厂商提出要求，我们在生产时将模拟量接口板增加进去。

2.2、军标5项和环境改进：

具体的指标参见GJB150、GJB151A/152A

方案一：（V80-U）

V80-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V80的设计就已考虑到军方的应用，所以这一方面的改进相对比较容易，首先是结构材料的更换，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；最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，我们将在各层电路板之间夹垫阻燃的抗振海绵，保证外部的冲击最大的吸收掉。必要的情况下，可以考虑整个模块加灌矽胶。

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，V80-U将沿用该方式，只是在V80模块内使用三防漆进行浸涂，达到必要的防酸雾和防尘的功能。如果有必要可以考虑整个模块加灌矽胶。

4、抗电磁干抗

V80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V80在抗快速脉冲群方面可以抵抗5KHZ、10KHZ、100KHZ的快速脉冲群达3000V以上。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DC10~36V，交流输入范围可达AC85~265V。

方案二：（V80-UC）

V80-UC采用的是防水铝合金外壳，内部用防火电子矽胶

电子矽胶的特点：

专业设计：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：该产品是最理想的电气及电子产品的绝缘密封材料，即使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℃(单配方的为-40℃～130℃)，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。同时，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。专业为电子，电器及一般工业设计的矽胶产品，获得多种国际认证，例如：保险商实验室(UL)、美军规范(MIL)等等。

V80-UC的所有元件的金属和导电部分均用电子矽胶灌封，整个电路板都被浸泡，这样可以保证它的防护等级达到IP67，同时可以起到减振和防尘防水的作用。

2.3、通信接口与协议

V80-U和V80-UC方案：

有三个通信接口其中一个RS232、一个RS485和一个CAN接口，前面两个接口均可以支持编程和ModBus从协议，RS485还支持Modbus主协议，可以支持联网通信，CAN接口是自由通信协议，用户可以根据要求在软件中自行开发对应的用户层通信协议。

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。同时数字量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，所以在工控上一般要求RS232线不要超过10米，即使如此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，同时可靠性较高，但单帧的通信量比较低，无效字符占的比例较多。

三、总结：

V80军用系列优势：

1、填补国内空白

解决了各种火炮、战车、特种车、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。

深圳市矩形科技公司是国内PLC行业的领导者和技术领先者，我们希望有机会与军工研究所和军工企业合作，深圳市矩形科技有责任和义务为我国的军事现代化做出应有的贡献。