基于HOLLiAS-LEC G3 PLC的激光測距系統

摘 要：本系統以HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC為核心，采用自由口通信技術，對多臺激光測距傳感器進行監控，實現了激光測距系統的數據采集與處理。
關鍵詞：PLC，激光測距傳感器，自由口通信
分類號：TP315
Laser Ranging System Based on the HOLLiAS-LEC G3 PLC
GUI Zhenfang1) Zhang Rujiang1) LU Weiyang2)
　　1） Hangzhou HollySys Ltd., Hangzhou 310018
　　2） University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083
ABSTRACT: HOLLiAS-LEC G3 Micro PLC is the main part of the laser ranging system which can monitor several laser-ranging-sensors by the free port communication technology to data acquisition and processing.
KEY WORDS: PLC，Laser-ranging-sensor，Free port communication
隨著激光技術的發展，激光測距傳感器在檢測領域得到了越來越多的應用。本文所研究的基于HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC的激光測距系統，對多臺激光測距傳感器所采集到的數據進行處理，并將數據傳送給上位機，實現了對多臺激光測距傳感器的監控。
1 激光測距傳感器的基本原理
激光測距傳感器的基本原理是，通過測量激光往返于被測目標之間所需的時間，來確定被測目標之間的距離。激光測距傳感器的原理和結構都很簡單，是長距離檢測最有效的手段。
激光測距傳感器工作時，首先由激光二極管對被測目標發射激光脈沖。經被測目標反射后，激光向各方向散射。部分散射的激光返回到傳感器的接收器，被光學系統接收后，成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內部具有放大功能的光學傳感器，能夠檢測極其微弱的光信號。記錄并處理激光脈沖從發射到返回所經歷的時間，即可得到被測目標的距離。
2 PLC控制系統硬件設計
基于HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC的激光測距系統的功能結構圖如圖1所示。系統通過PLC的自由口通信，接收多臺激光測距傳感器發送過來的數據，根據傳感器提供的數據格式解析數據包，計算出測量的距離。系統的功能還包括顯示測量距離、在非正常情況下報警、與上位機進行數據交換等。
PLC的CPU模塊選用HOLLiAS-LEC G3系列的LM3108模塊，其性能價格比很高，廣泛應用于工業控制的各個領域。LM3108模塊的標準配置包括兩個串行通信接口PORT0和PORT1，其中PORT0為RS485接口，PORT1為RS232接口。采用RS232接口建立PLC與上位機的通信，實現PLC程序的下裝和監控。采用RS485接口建立PLC與現場儀表的通信。
　　
　　 3 PLC控制系統軟件設計
PLC采用自由口通信方式接收激光測距傳感器的數據，用%MB400~%MB411的12個字節作為通信接收寄存器，存放自由口通信方式下所接收的數據。所謂自由口通信，是指用戶可以通過設置通信模式來改變通信接口的參數，以適應不同的通信協議。在PLC程序中設定的激光測距傳感器的通信參數如表1所示。PLC控制程序采用和利時公司的編程軟件PowerPro完成，下面詳細介紹數據解析程序。其它應用程序從略。
表1 激光測距傳感器的通信參數
　　
　　 3.1 數據解析程序的變量定義
PROGRAM PLC_PRG
　　 VAR
　　 SetRS485: Set_COMM2_PRMT; (* RS485自由口通信參數設置 *)
　　 SetRS485Q: BOOL; (* RS485自由口通信參數設置標志 *)
　　 Receive: COMM2_RECEIVE; (* RS485自由口通信數據接收 *)
　　 ReceiveQ: BOOL; (* RS485自由口通信數據接收標志 *)
　　 ReceivedData: STRING; (* 存儲ASCII碼數據的字符串 *)
　　 Position1: INT; (* 起始字符的位置 *)
　　 Position2: INT; (* 結束字符的位置 *)
　　 ReceivedData_STRING: STRING; (* ASCII碼形式的數據 *)
　　 ReceivedData_DWORD: DWORD; (* 十六進制形式的數據 *)
　　 END_VAR
3.2 數據解析程序的梯形圖
　　
　　
　　
　　 3.3 數據解析程序分析
PLC從激光測距傳感器接收到的數據是ASCII碼形式，所以需要將ACSII碼轉換成PLC能夠操作的十六進制數。
首先在存儲ASCII碼數據的字符串ReceivedData中找到數據的起始字符“+”，并將其位置存儲在變量Position1中。然后再找到數據的結束字符“$R”，并將其位置存儲在變量Position2中。將位置Position2與位置Position1之間的字符取出，存入變量ReceivedData_STRING中，此即為數據的ASCII碼形式。最后將該ASCII碼形式的數據ReceivedData_STRING轉換位十六進制形式的數據ReceivedData_DWORD，即完成了數據的解析。
4 結論
采用和利時HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC作為激光測距系統的控制核心，可以方便地與激光測距傳感器進行通信。實踐證明，該方案結構簡單，運行過程穩定可靠，實現了激光測距系統的數據采集與處理。