PLC控制系统在汽车电子仪表中的应用

李培东

摘要：近些年来，汽车行业的发展与变化是日新月异的，电子行业与汽车行业的融合更加深入和广泛。在汽车设计制造与生产中，电子化现象已经非常常见。传统汽车技术发展与电子技术的集合与发展，推动了汽车行业的发展，电子工业的提升在汽车行业得到显现。PLC作为发展时间长，比较完善的控制系统在汽车电子仪表中的应用值得进行研究。

关键词：PLC;汽车电子仪表;应用;实践

中图分类号：U472.4                                    文献标识码：A                                文章編号：1674-957X（2021）11-0229-02

1  PLC介绍

PLC是英文ProgrammableLogicController的缩写，其意为可编辑逻辑控制器，其组成主要包括CPU、指令及数据内存、输入/输出接口、电源、数字模拟转换等等。可编辑逻辑控制在发展初期只能进行简单的逻辑控制，这也是其名称的由来。经过近些年的发展和完善，PLC控制器能够达到逻辑、时序、模拟、通信等多种模块的控制，PLC控制系统具有较强的抗干扰性，同时具有稳定的控制能力，设计、维护、操作等等都比较灵活方便，在功能上更加丰富，应用范围也更加广泛。

2  汽车电子仪表分类及功能

汽车用电子仪表主要分为模拟指针标计、数字表计、综合信息显示表计三类。

不同的汽车电子仪表具备不同的功能属性，汽车工业的发展是国家工业水平、国家经济的缩影，汽车电子仪表是汽车制造中的重要电气元器件，对汽车的整车制造有着重要的影响，也影响着驾驶体验、汽车功能的提升。目前而言汽车电子仪表主要包括以下几种，如表1所示。

3  PLC在汽车电子仪表的实践

3.1 汽车电子仪表的显示

汽车仪表显示的功能和内容是多样化的，包括了汽车的各种状态和信息，呈现给驾驶员以作为其安全驾驶的重要依据，汽车电子仪表可以称为人车交互的重要平台。汽车显示仪表目前的表计绝大部分是数字表，对于汽车状态的即时值刷新显示速度更快。

汽车电器仪表显示单元包括固定显示部分和可选显示部分。其中固定显示仪表包括水温表、油表、转速表和时速表，为固定显示模式。可选显示部分包括车门关闭提示、平均显示、制动显示、安全带显示等等。

目前大部分的汽车在启动时都有自诊断功能，各个电子仪表会进行自检并显示检测值，可选显示部分会再自检完成后变暗，如自检出现问题或异常，会进行报警提示。汽车电子仪表显示是重要的汽车状态提示。

3.2 汽车电子仪表的使用

科学技术一直在发展和进步，汽车仪表的更新换代和提升周期明显缩短，引入电子信息技术与传统汽车电子仪表结合，实现新型显示系统，由以往单一的信息显示，向简单的组合信息系统显示，并最终向综合性的显示系统发展。例如，燃油的计算，除了剩余油量的显示，还可以根据现存油量、平均油耗等信息，进行信息的加工计算和处理，显示出剩余油量还可以行驶多少公里的信息。信息系统逐步可以进行系统性的计算，为汽车驾驶提供更加准确的数值信息，将更多丰富的功能实现一体式的完善建设。

基于PLC控制系统的燃油数据中心，通过对燃油、车速、油耗等信息的综合计算，实现对车辆燃油相关数据的显示。以一汽大众高尔夫汽车为例，由中控平台按下“CAR”健后，进入汽车状态界面，点击屏幕左上角和右上角“>”“<”键，可以查看平均油耗、总行驶里程、自启动后行驶里程及时间、剩余油量可行驶里程等信息。此外通过右侧遥杆按键可以更换电子仪表盘中的数值显示，可选择实时速度、行驶里程、启动后行驶时间等等，为驾驶员不同需求进行参考。

3.3 汽车电子仪表信息

汽车电子仪表信息包含丰富的功能，其出发点都是为了方便驾驶员及乘客使用，例如车载地图、维修提示、后视镜显示、蓝牙连接、广播系统、电话导入等等。汽车电子仪表信息一般安装在中控平台，控制开关多在显示设备附近，现代化车辆设计制造中也有全触摸屏设计以减少按键的情况，为驾驶员提供更加便捷的操作，驾驶员根据实际需求进行信息的获取和功能的使用。

4  PLC汽车电子仪表的应用特征

目前的大多数汽车电子仪表中多为PLC综合仪表的应用，在汽车应用设计过程中，汽车PLC控制系统是针对汽车进行的控制器电子装置，具备数字运算操作的功能作用，需要采用专用的模块以达到多功能要求。在汽车行驶过程中往往会遭遇恶劣的天气情况或环境，例如高温、严寒、风雨、静电等不同情况的影响，运用PLC控制系统还能够在多样化环境下保持稳定性，以保证驾驶安全。

4.1 多功能性

汽车PLC控制系统的应用，以电子仪表为主要数据信息呈现媒介，通过传感器和信号的接收输入，经过ECU（汽车电子控制单元）将信息处理后传递给执行器并进行信息的显示和提示。例如，未系安全带的情况下，表盘提示灯会闪烁，并伴有蜂鸣声;未关车门的情况下，仪表盘会显示车门未关闭的模拟情况，如仍然开动车辆会伴有警报声以作提示;在进行转向时，手动打开转向灯，此时仪表盘会显示转向提示灯，在转向完成时，转向遥杆会自动回弹并取消指示灯提示。此外还有胎压显示、保养显示和其他故障报警显示等等。通过PLC系统控制的汽车电子仪表，能够及时将车辆状态通过电子仪表盘进行显示，为驾驶安全提供有效的参考信息。

4.2 高稳定性

因为汽车PLC控制系统是通过电信号的传到实现控制的衔接、执行与现实，因此汽车仪表的工作环境需要适应多样性的天气情况，并考虑电磁干扰的情况。在汽车PLC控制系统设计过程中，以隔离电源方式减少空间电磁干扰，同时进行合理的布线和安装，采用屏蔽机理有效阻隔辐射的干扰与传播，布线时要考虑使用屏蔽线，尽可能减少静电干扰、电磁感应的影响等等。根据汽车使用工况，往往采用定制PLC模式，对汽车软件、硬件情况进行综合设计应用，保证其在恶劣天气的正常运行，避免电磁干扰，实现高稳定性。

5  PIC在汽车电子仪表的具体应用

5.1 汽车组合仪表测定平台和控制策略

目前，研究人员对企业现有汽车仪表产品生产的各种特点进行了研究。在基于PLC開发的基础上研制了汽车仪表标定检测平台，是通过研究检测平台的组成与控制策略来实验仪表标定检测流程，并将其运用到汽车仪表的生产过程中，利用该标定检测平台实现以此来全面提高我国汽车电子涵盖的范围。基于此，为了满足对汽车组合仪表测定平台和控制策略的实验要求，相关技术人员通过采用标定检测平台A-B公司SLC500系列PLC汽车数字组合仪表功能来具体研究PLC在汽车电子仪表的具体操作应用。在检测环节，要使用到PLT仪器，这是一种专用的通讯模拟装置仪表，是为了能合理地控制、监测仪表标定检测过程中的数据采集环节、数据监控以及人机交合互等具体的实验环节。在数据采集环节要通过校表控制面板控制来输入各标定数据，以此来控制整个标定的进度，实现数据的监控。

5.2 汽车电子仪表在汽车试验中的具体情况

以某汽车企业生产的某一款汽车电子数字组合仪表为例，来详细论述组合电子仪表在汽车试验中的具体情景。首先要打开电源开关，由主控程序对PLC发送初始化信息，即把PLC数据中预先定义的二级信息CLASSII（通讯指令）发送至PLT中，其完成初始化后，操作员可通过Panelview600出现相应提示画面选择不同的检测程序进行检测。之后在选择完汽车组合仪表零件号后，主程序开始进入了检测部分。再要对组合仪表中里程表（SPEEDO）采取3点标定方法进行标定，将通讯指令发至仪表。然后在完成指针的标定后，PLC控制检测夹具气缸输出，使检测仪表移至操作员位置以便于人工检查各信号指示灯，进入复检阶段。最后在上述标定完成后，PLC自动会把刚标定完的数据依次写入仪表的EEPROM，写入后PLC还要对其进行读取标定，确保与写入的数据一致。

6  汽车PLC技术在仪表中的未来应用趋势

目前而言，汽车电子PLC技术的应用是较为广泛的，随着信息技术、智能化技术的发展，汽车电子仪表也在不断向微型化、智能化、多功能方面优化。技术的提升，使得传感器种类、性能情况、功能要求等等都在提升，这种情况下汽车PLC控制系统中对于信息存储与处理也提出了新的要求。汽车系统中所包含的信息是多种多样的，微处理器工作量也在不断增加，这也要求汽车处理器能够具备更加强大的数据运算能力、运算速度和处理能力以及稳定性要求。在之后的汽车制造过程中，需要对汽车数据信息的运用提高重视，将数据信息的传输、信息转换、功能体现等等反映到仪表显示中，在硬件方面也需要提升显示的舒适性和方便性。其次在安全性、布线安装方面也需要进行更加细致的研究，以达到逐步完善优化的效果。汽车PLC控制系统的完善和提升是势在必行的，在与汽车仪表相结合的过程中，还需要不断创新，引入新技术，从软件、硬件两个方面双管齐下，以期实现更好的功能和效果。

7  结语

汽车行业的发展在一定程度上是借助PLC电子仪表技术的发展逐渐实现的。虽然我国的现代汽车行业整体表现良好，但是实际上我国的汽车PLC电子仪表技术比起外国发达国家还有很大的一段距离。也说明我国汽车行业在未来发展还有很大的进步空间。汽车PLC电子仪表技术已经是汽车行业中一个十分关键的技术，虽然我国在这个方面也有研究，但是一直受到外国的打压和冲击，因此我国想要在这个方面有自己的技术还需要进行更加深入的研究与探讨。

参考文献：

[1]赵玉田.汽车电子仪表技术及其在仪表中的运用分析[J].电子测试，2013，11（09）：102-103.

[2]卢嘉伟.浅谈汽车PLC电子仪表技术在仪表中的应用[J].黑龙江科技信息，2015，51（25）：101.

[3]张秀红，彭文广.电子自动化控制系统的历程与展望[J]. 黑龙江科技信息，2010（13）：7.