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激光測距系統(tǒng)

摘要 HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC通過自由協(xié)議監(jiān)控多臺激光測距傳感器

，并給出了PLC端子接線圖和控制系統(tǒng)流程圖。

關(guān)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 Micro PLC to

GUI Zhenfang1) Zhang Rujiang1) LU Weiyang2)

1） Hangzhou HollySys Ltd., Hangzhou 310018

2） University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083

ABSTRACT Compact integrated PLC,HOLLiAS-LEC G3, can monitor multi-laser-ranging-sensors through free protocols. The paper lists the terminal wiring diagram and control system's flow chart as well.

KEY WORDS PLC

，Laser-ranging-sensors

，F(xiàn)ree protocols

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

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；贖OLLiAS-LEC G3小型一體化PLC的激光測距系統(tǒng)，在上位機監(jiān)控下

，對多臺激光測距傳感器采集的數(shù)據(jù)進行處理

，通過PLC把數(shù)據(jù)傳送給上位機應(yīng)用軟件。

1 激光測距傳感器的基本原理

激光測距傳感器（圖1 MIDEKER激光測距傳感器）的基本原理是通過相位測距技術(shù)來確定目標(biāo)距離

。相位測距技術(shù)的測距精度高,但作用距離有限,主要用于高精度大地測量

。

圖1 MIDEKER激光測距傳感器

相位測距法是通過強度調(diào)制的連續(xù)光波在往返傳播過程中的相位變化來測量光束的往返傳播時間，其計算公式如下：

t=Φ/2πf

式中

，t為光波往返傳播時間（s）

；Φ為調(diào)制光波的相位變化量（rad）; f為調(diào)制頻率（Hz）。

光的往返傳播時間得到后

，目標(biāo)至參考點的距離可由下式求得

R=(c/2)×(Φ/2πf)=(λ/2)×(Φ/2π)

式中

，R為目標(biāo)至參考點距離（m）

；c為光波傳播速度（m/s）

；λ為調(diào)制光波波長（m）。

相位位移是以2π為周期變化的

，因此有

Φ=（N+△n）.2π

式中

，N為相位變化整周期數(shù)；△n為相位變化非整周期數(shù)

。

由以上兩式可知

R=λ/2×（N+△n）

上式表明

，只要測出發(fā)射和接收光波的相位差，即可得到目標(biāo)的距離

。因此相位測距可理解為以調(diào)制光波半波長為“測量尺度”的距離測量方法

。

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2所示

。系統(tǒng)通過PLC的自由口協(xié)議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

。

本系統(tǒng)選用圖1所示的MIDEKER激光測距傳感器。PLC的CPU模塊選用HOLLiAS-LEC G3系列的LM3108

，其性能價格比很高

，廣泛用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。

LM3108模塊的標(biāo)準(zhǔn)配置包括PORT0和PORT1等2個串口

，其中PORT0為RS485通信接口

，PORT1為RS232通信接口?div id="d48novz" class="flower left">

？梢岳肦S232通信接口建立PLC與上位機的通信

，實現(xiàn)PLC程序的下裝和監(jiān)控?div id="4qifd00" class="flower right">

？梢岳肦S485通信接口建立PLC與現(xiàn)場儀表的通信

。

圖2 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

3.1 系統(tǒng)的通信參數(shù)設(shè)置

在PLC程序中，首先設(shè)定激光測距傳感器的地址號和通信參數(shù)

。MIDEKER激光測距傳感器的通信參數(shù)設(shè)置如表1所示

。PLC采用自由協(xié)議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)

。所謂自由口協(xié)議，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

。

表1 DIMETIX激光測距傳感器的通信參數(shù)

3.2 系統(tǒng)的程序流程圖

PLC控制程序采用和利時公司的編程軟件PowerPro完成，并在PowerPro軟件中利用視圖進行顯示

。PLC控制程序的流程圖如圖3所示

。

首先，根據(jù)傳感器設(shè)置好PLC的PROT0通信協(xié)議

。PLC對傳感器操作指令的形式是用ASCII碼

，所以要對程序指令進行轉(zhuǎn)換，把ACSII碼轉(zhuǎn)換成PLC能操作的十六進制數(shù)

。轉(zhuǎn)換好的指令寫入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)后

，然后將這些數(shù)據(jù)進行偶校驗，校驗完成后再寫入發(fā)送緩沖區(qū)

，供串口發(fā)送

。同樣

，接收到的數(shù)據(jù)也是ACSII碼的形式，所以要把接收緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)拿出來進行處理

，換算成十進制的數(shù)

，存放在自己定義的寄存器中，最后顯示在PowerPro軟件的視圖中

。

圖3 程序流程圖

4 結(jié)論

通過利用PLC的自由口可以方便地與激光測距傳感器進行通信

。實踐證明，該方案的結(jié)構(gòu)簡單

，運行穩(wěn)定可靠

。

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