PLC在汽车电子仪表中的应用

【摘 要】通过介绍当前汽车电子仪表的基本功能，对 PLC汽车电子仪表的数据处理流程进行说明，强调 PLC电子仪表的多功能性与高可靠性，最后，根据汽车电子仪表的特点，提出应用时的注意事项。

【关键词】汽车电子仪表；PLC；高可靠性

0.引言

汽车仪表是汽车司机重要的人机交互平台，汽车电子仪表常见的分为数字表与模拟表，主要由一次取样元件，中间处理部件和显示单元三部分组成。汽车电子仪表的可靠性对于汽车的安全有看重要的意义。对于汽车显示仪表而言，现在的表计都是数字表，相比模拟仪表显示的是传感器检测值的平均值，电子仪表数字表显示的是即时值，刷新速度较快。汽车电子仪表采用的显示单元也分为二种，一种是固定显示部分，常用的有水温表、油表、时速表和转速表，另一部分则是可选显示单元，有车门关闭显示，平均时速、温度仪表等显示的内容。大多数汽车电子仪表都有自诊断功能，每当打开点火开关时，电子仪表板便进行一次自检，也有的仪表板采用诊断仪或通过按钮进行自检。自检时，通常整个仪表板发亮，同时各显示器都发亮。自检完成时，所有仪表均显示出当前的检测值。

1.汽车电子仪表分类

对于汽车电子仪表而言，现在的汽车用仪表分为三类，一类是国产低端车系，采用的是模拟指针表计，二类是数字表计，主要在国产汽车上运用；第三类是综合信息显示表计，这类主要是进口汽车或者说是国产高端车用。作为汽车仪表而言，其最根本的功能就是显示最重要的信息。

1.1汽车仪表功能

汽车工业，往往被称之为国民工业，其发达程度体现的是一个国家工业化的水平，作为汽车工业中的重要分类，汽车电子仪表对于整个汽车工业的来说，显得极其重要。其中，主要的汽车电子仪表有：（1）转速表，作为发动机运行的重要监视工具，用来显示发动机转速。（2）时速表，作为汽车行进间最基本的参数，显示车辆每小时的行驶速度。（3）里程表，从出厂到现场的总的行程数量。（4）冷却液温度表，又名水温表，用来监视冷却液的温度，常用来间接表示发动机工作的运行状况。（5）冷却液报警电路。当冷却液温度过高时，提示驾驶人员注意。（6）燃油表电子燃油表可以随时测量并显示汽车油箱内的燃油情况，有的汽车电子仪表还可以显示剩余油量汽车行驶公里数。（7）声音报警器。由于有时凭视觉容易看漏，故在有的汽车上还用到声音传递信息的电子装置，用来提醒驾驶员有关汽车的一些状态，包括但不限于：请检查车门（车门半开时）； 请系好安全带（常用灯光和蜂鸣器显示）； 请检查手制动器（汽车启动时，忘记松开停车制动）；请检查车灯（当车灯一直未关时）；请检查车钥匙（当钥匙还插在门锁上时）；请加燃油（燃油不够时）。这些信息都可以通过音响装置发送出来。

1.2 PLC汽车电子仪表

由于电子技术不断发展，由 PLC控制的汽车智能组合仪表也越来越多地出现，其基本构成由以下三部分组成，它由汽车工况一次采集单元、信号综合处理单元、显示报警单元等系统组成。

（1）信息采集。根据最终显示单元的功能要求，主要有开关量、模拟量二类。1）模拟量。汽车运行信息中的温度、容量。主要有水温、油箱油量，有的仪表经过各自的传感器转换成模拟电压量，经放大处理后，再由模/数转换器转换成单片能够处理的二进制数字量，输入单片机进行处理。2）开关量。汽车工况信息中的由开关控制的汽车左转、右转、制动、倒车，各种灯光控制、各车门开关情况等，经电平转换和抗干扰处理后，根据需要，一部分输入单片机进行处理，另一部分直接输送至显示器进行显示。还有一种频率量，是开关量的一种发展。比如发动机转速和汽车速度等，经过各自的传感器转换成脉冲信号，再经单片机相应接口输入单片机进行处理。

（2）信息处理。汽车工况信息经采集系统采集并转换后，按各自的显示要求输入PLC进行处理。如汽车速度信号除了要由车速显示器显示外，还要根据里程显示的要求处理后输出里程量的显示。

（3）信息显示。汽车电子仪表的显示方式有声光辅助显示、数字显示和指针指示等。除了显示装置以外，高端汽车仪表系统还设有功能选择键盘，PLC与汽车电气系统的接头和显示装置连接。当点火开关接通时，输入信号有蓄电池电压、燃油箱传感器、温度传感器、行驶里程传感器、喷油脉冲以及键盘的信号，PLC即按相应汽车动态方式进行计算与处理，除了发出时间脉冲以外，尚可用程序按钮选择显示出瞬时燃油消耗、平均燃油消耗、平均车速、距离、行程时间/秒表和外界温度等各种信息。

2.PLC在汽车电子仪表的实践

随着电子信息技术的进步，在传统汽车仪表的基础上，引进新型显示元件，形成综合信息系统，这种信息系统可以是简单的组合，如单纯计算燃油经济性、存油能行驶的距离和剩余油量的计算器。也可以是对各种信息进行分析计算、加工处理，具有更多功能的一体式信息系统。如PLC构成的燃油数据中心，它可给驾驶员提供油箱内燃油剩余量的信息。按一下“量程”键，车载微机能立刻计算出油箱内剩余油量可继续行驶的距离和平均燃油消耗率。按一下“瞬时”键，燃油数据中心立刻显示瞬时燃油消耗率。按一下“平均”键，则显示自按“复零”键到现在总的行驶距离的平均燃油消耗率。按“耗油”键，显示的是自最近一次设定到目前为止的总的燃油消耗量。

综合信息系统还能从大量信息中选择出驾驶员或乘员需要的内容，包括电子行车地图、维修、后视镜等信息，还可以显示电视、广播、电话等信息。显示设备通常安装在仪器面板上，并将控制开关安装在显示设备附近，供驾驶员或乘员选择需要的信息。许多情况下也有将控制开关制作成显示在屏幕上的模拟按键，驾驶员可以通过触摸屏幕按下按键，或者使用红外远程控制等方法进行操作。

3.PLC汽车电子仪表的综合应用

相当于汽车应用而言，在高端汽车中，采用PLC综合仪表的比较多。汽车PLC是一种专门为汽车应用而设计，具有数字运算操作的电子装置。在PLC中，采用专用模块实现汽车显示的基本功能，由于汽车运行条件比较恶劣，比如：“高温、酷冷、静电干扰大”，因此，作为汽车电子仪表，PLC应用中最基本的特点是多功能与高可靠性。

（1）多功能。采用PLC作为汽车电子仪表的核心，在输入信号进行处理时，可以进行综合比较，特别是高端汽车，PLC的多功能性体现得更加完善。比如瞬时油耗，启动时手制动未松开，这些功能都只能依赖多功能的处理程序来实现。并且，当汽车发生不正常运行时，能够直接发出报警信号，保证驾驶过程的安全。

（2）高可靠性。由于汽车仪表的工作环境变化较大，对汽车的可靠性提出了更高的要求，很多的汽车厂家在设计时，往往采用定制PLC模式，综合考虑硬软件应用水平，实现抗干扰和高可靠性设计。

【参考文献】

[1]董辉.汽车电子技术与传感器[M].北京：北京理工大学出版社，1997.

[2]窦振中.PIC系列单片机原理和程序设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，1991.