隨著激光技術(shù)的發(fā)展，激光測(cè)距傳感器在檢測(cè)領(lǐng)域得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。基于HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC的激光測(cè)距系統(tǒng)，在上位機(jī)監(jiān)控下，對(duì)多臺(tái)激光測(cè)距傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過(guò)PLC把數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)應(yīng)用軟件。

1 激光測(cè)距傳感器的基本原理

激光測(cè)距傳感器（圖1 DIMETIX激光測(cè)距傳感器）的基本原理是通過(guò)相位測(cè)距技術(shù)來(lái)確定目標(biāo)距離。相位測(cè)距技術(shù)的測(cè)距精度高，但作用距離有限，主要用于高精度大地測(cè)量。

圖1 MIDEKER激光測(cè)距傳感器

相位測(cè)距法是通過(guò)強(qiáng)度調(diào)制的連續(xù)光波在往返傳播過(guò)程中的相位變化來(lái)測(cè)量光束的往返傳播時(shí)間，其計(jì)算公式如下：

t=Φ/2πf

式中，t為光波往返傳播時(shí)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(shí)間得到后，目標(biāo)至參考點(diǎn)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(diǎn)距離（m）；c為光波傳播速度（m/s）；λ為調(diào)制光波波長(zhǎng)（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(cè)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(cè)距可理解為以調(diào)制光波半波長(zhǎng)為“測(cè)量尺度”的距離測(cè)量方法。

2 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

基于HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC的激光測(cè)距系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。系統(tǒng)通過(guò)PLC的自由口協(xié)議接收多臺(tái)激光測(cè)距傳感器發(fā)送過(guò)來(lái)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(jì)算出測(cè)量的距離。系統(tǒng)的功能還包括顯示測(cè)量距離、在非正常情況下報(bào)警、與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換等。

本系統(tǒng)選用圖1所示的DIMETIX激光測(cè)距傳感器。PLC的CPU模塊選用HOLLiAS-LEC G3系列的LM3108，其性能價(jià)格比很高，廣泛用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。

LM3108模塊的標(biāo)準(zhǔn)配置包括PORT0和PORT1等2個(gè)串口，其中PORT0為RS485通信接口，PORT1為RS232通信接口。可以利用RS232通信接口建立PLC與上位機(jī)的通信，實(shí)現(xiàn)PLC程序的下裝和監(jiān)控。可以利用RS485通信接口建立PLC與現(xiàn)場(chǎng)儀表的通信。

圖2 激光測(cè)距系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)圖

3 PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

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(cè)距傳感器的地址號(hào)和通信參數(shù)。DIMETIX激光測(cè)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(cè)距傳感器的數(shù)據(jù)，用%MB400~%MB411的12個(gè)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(hù)可以通過(guò)設(shè)置通信模式來(lái)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(cè)距傳感器的通信參數(shù)

通信參數(shù)值

波特率19200

數(shù)據(jù)位7

奇偶校驗(yàn)偶校驗(yàn)

停止位1

3.2系統(tǒng)的程序流程圖

PLC控制程序采用和利時(shí)公司的編程軟件PowerPro完成，并在PowerPro軟件中利用視圖進(jìn)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(duì)傳感器操作指令的形式是用ASCII碼，所以要對(duì)程序指令進(jìn)行轉(zhuǎn)換，把ACSII碼轉(zhuǎn)換成PLC能操作的十六進(jìn)制數(shù)。轉(zhuǎn)換好的指令寫(xiě)入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)后，然后將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行偶校驗(yàn)，校驗(yàn)完成后再寫(xiě)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(lái)進(jìn)行處理，換算成十進(jìn)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(guò)利用PLC的自由口可以方便地與激光測(cè)距傳感器進(jìn)行通信。實(shí)踐證明，該方案的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
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