基于HOLLiAS-LEC G3 PLC的激光測距系統(tǒng)
貴振方1) 張汝江1) 呂衛(wèi)陽2)
1）杭州和利時自動化有限公司，杭州 310018
2）北京科技大學，北京 100083
摘 要：本系統(tǒng)以HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC為核心，采用自由口通信技術(shù)，對多臺激光測距傳感器進行監(jiān)控，實現(xiàn)了激光測距系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與處理。
關(guān)鍵詞：PLC，激光測距傳感器，自由口通信
分類號：TP315
隨著激光技術(shù)的發(fā)展，激光測距傳感器在檢測領(lǐng)域得到了越來越多的應(yīng)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(tǒng)，對多臺激光測距傳感器所采集到的數(shù)據(jù)進行處理，并將數(shù)據(jù)傳送給上位機，實現(xiàn)了對多臺激光測距傳感器的監(jiān)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(jié)構(gòu)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(fā)射激光脈沖。經(jīng)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(tǒng)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(nèi)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(fā)射到返回所經(jīng)歷的時間，即可得到被測目標的距離。
2. PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計
基于HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC的激光測距系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。系統(tǒng)通過PLC的自由口通信，接收多臺激光測距傳感器發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，根據(jù)傳感器提供的數(shù)據(jù)格式解析數(shù)據(jù)包，計算出測量的距離。系統(tǒng)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(shù)據(jù)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(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)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(xiàn)PLC程序的下裝和監(jiān)控。采用RS485接口建立PLC與現(xiàn)場儀表的通信。
圖1 激光測距系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)圖
3. PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
PLC采用自由口通信方式接收激光測距傳感器的數(shù)據(jù)，用%MB400~%MB411的12個字節(jié)作為通信接收寄存器，存放自由口通信方式下所接收的數(shù)據(jù)。所謂自由口通信，是指用戶可以通過設(shè)置通信模式來改變通信接口的參數(shù)，以適應(yīng)不同的通信協(xié)議。在PLC程序中設(shè)定的激光測距傳感器的通信參數(shù)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(shù)據(jù)解析程序。其它應(yīng)用程序從略。
表1 激光測距傳感器的通信參數(shù)
3.1 數(shù)據(jù)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(shù)設(shè)置 *)
SetRS485Q: BOOL; (* RS485自由口通信參數(shù)設(shè)置標志 *)
Receive: COMM2_RECEIVE; (* RS485自由口通信數(shù)據(jù)接收 *)
ReceiveQ: BOOL; (* RS485自由口通信數(shù)據(jù)接收標志 *)
ReceivedData: STRING; (* 存儲ASCII碼數(shù)據(jù)的字符串 *)
Position1: INT; (* 起始字符的位置 *)
Position2: INT; (* 結(jié)束字符的位置 *)
ReceivedData_STRING: STRING; (* ASCII碼形式的數(shù)據(jù) *)
ReceivedData_DWORD: DWORD; (* 十六進制形式的數(shù)據(jù) *)
END_VAR
3.2 數(shù)據(jù)解析程序的梯形圖
3.3 數(shù)據(jù)解析程序分析
PLC從激光測距傳感器接收到的數(shù)據(jù)是ASCII碼形式，所以需要將ACSII碼轉(zhuǎn)換成PLC能夠操作的十六進制數(shù)。
首先在存儲ASCII碼數(shù)據(jù)的字符串ReceivedData中找到數(shù)據(jù)的起始字符“+”，并將其位置存儲在變量Position1中。然后再找到數(shù)據(jù)的結(jié)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(shù)據(jù)的ASCII碼形式。最后將該ASCII碼形式的數(shù)據(jù)ReceivedData_STRING轉(zhuǎn)換位十六進制形式的數(shù)據(jù)ReceivedData_DWORD，即完成了數(shù)據(jù)的解析。
4. 結(jié)論
采用和利時HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC作為激光測距系統(tǒng)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(jié)構(gòu)簡單，運行過程穩(wěn)定可靠，實現(xiàn)了激光測距系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與處理。
參考文獻
[1]杭州和利時自動化有限公司. HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC硬件手冊，2006
[2]杭州和利時自動化有限公司. HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC軟件手冊，2006
[3]杭州和利時自動化有限公司. HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC指令手冊，2006
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