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    随着激光技术的发展，激光测距传感器在检测领域得到了越来越多的应用。本文所研究的基于HOLLiAS-LECG3小型一体化PLC的激光测距系统，对多台激光测距传感器所采集到的数据进行处理，并将数据传送给上位机，实现了对多台激光测距传感器的监控。

    1 激光测距传感器的基本原理

    激光测距传感器的基本原理是，通过测量激光往返于被测目标之间所需的时间，来确定被测目标之间的距离。激光测距传感器的原理和结构都很简单，是长距离检测有效的手段。

    激光测距传感器工作时，首先由激光二极管对被测目标发射激光脉冲。经被测目标反射后，激光向各方向散射。部分散射的激光返回到传感器的接收器，被光学系统接收后，成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，能够检测极其微弱的光信号。记录并处理激光脉冲从发射到返回所经历的时间，即可得到被测目标的距离。

    2 PLC控制系统硬件设计

    基于HOLLiAS-LECG3小型一体化PLC的激光测距系统的功能结构图如图1所示。系统通过PLC的自由口通信，接收多台激光测距传感器发送过来的数据，根据传感器提供的数据格式解析数据包，计算出测量的距离。系统的功能还包括显示测量距离、在非正常情况下报警、与上位机进行数据交换等。

    PLC的CPU模块选用HOLLiAS-LECG3系列的LM3108模块，其性能价格比很高，广泛应用于工业控制的各个领域。LM3108模块的标准配置包括两个串行通信接口PORT0和PORT1，其中PORT0为RS485接口，PORT1为RS232接口。采用RS232接口建立PLC与上位机的通信，实现PLC程序的下装和监控。采用RS485接口建立PLC与现场仪表的通信。

    3 PLC控制系统软件设计

    PLC采用自由口通信方式接收激光测距传感器的数据，用%MB400~%MB411的12个字节作为通信接收寄存器，存放自由口通信方式下所接收的数据。所谓自由口通信，是指用户可以通过设置通信模式来改变通信接口的参数，以适应不同的通信协议。在PLC程序中设定的激光测距传感器的通信参数如表1所示。PLC控制程序采用和利时公司的编程软件PowerPro完成，下面详细介绍数据解析程序。其它应用程序从略。

    3.1数据解析程序的变量定义

    PROGRAMPLC_PRG

    VAR

    SetRS485:Set_COMM2_PRMT;(*RS485自由口通信参数设置*)

    :BOOL;(*RS485自由口通信参数设置标志*)

    Receive:COMM2_RECEIVE;(*RS485自由口通信数据接收*)

    :BOOL;(*RS485自由口通信数据接收标志*)

    ReceivedData:bbbbbb;(*存储ASCII码数据的字符串*)

    bbbbbbbb1:INT;(*起始字符的位置*)

    bbbbbbbb2:INT;(*结束字符的位置*)

    ReceivedData_bbbbbb:bbbbbb;(*ASCII码形式的数据*)

    ReceivedData_DWORD:DWORD;(*十六进制形式的数据*)

    END_VAR

    3.2数据解析程序的梯形图

    3.3数据解析程序分析

    PLC从激光测距传感器接收到的数据是ASCII码形式，所以需要将ACSII码转换成PLC能够操作的十六进制数。

    首先在存储ASCII码数据的字符串ReceivedData中找到数据的起始字符“+”，并将其位置存储在变量bbbbbbbb1中。然后再找到数据的结束字符“$R”，并将其位置存储在变量bbbbbbbb2中。将位置bbbbbbbb2与位置bbbbbbbb1之间的字符取出，存入变量ReceivedData_bbbbbb中，此即为数据的ASCII码形式。后将该ASCII码形式的数据ReceivedData_bbbbbb转换位十六进制形式的数据ReceivedData_DWORD，即完成了数据的解析。   4 结论

    采用和利时HOLLiAS-LECG3小型一体化PLC作为激光测距系统的控制核心，可以方便地与激光测距传感器进行通信。实践证明，该方案结构简单，运行过程稳定可靠，实现了激光测距系统的数据采集与处理。

选用WinCC是因为其灵活快速的画面组态、报警组态功能，完善的历史数据归档、曲线、报表功能，丰富的图库、脚本函数库资源。

    WinCCV6版本使用了S数据库，开放的接口，广泛的使用面更为WinCC增添了新的亮点。WinCC对OPC技术的支持与应用，使用户获得了自由扩展的接口，WinCC即可以作为标准的OPCClient使用，同时又是标准的OPCDA/HDA/A&EServer。作为标准的OPCClient，我们可以用WinCC通过添加OPCSuite来访问所有支持OPCDA接口的OPCServers，即可以是象SimaticNet这样的Siemens自己的产品，也可以是第三方厂家产品。而作为标准的OPCDA/HDA/A&EServer，我们可以开发自己的OPCClient应用程序实现对WinCC过程数据/历史数据/报警事件数据的访问，现在较为流行的工厂SIS/MIS系统软件多数支持OPC访问接口，WinCC完全支持他们的访问。

    SimaticNet也是一套标准的OPCServer产品，同时它又提供了对Siemens各网络类型板卡的支持，项目中就是借助CP5613A2板卡通过SimaticNet中的OPCServer实现与S5系列AS站之间的FMS连接，上位机中FMS连接的建立是在安装了SimaticNet后生成的PCStation中实现的，借助SimaitcNet的PCStation组态工具，将建立好的FMS连接下装到PCStation中，要注意的是所建的连接一定要与AS站上的CP5431的设置参数相一致，CP5431的设置工作是在专用软件COM5431中完成的。AS站加装CP5431板卡，对程序作相应更改并调试通过后，应能建立上位机与S5PLC之间的数据通讯，在此调试过程中，SimaticNet提供了一个很好的OPC调试工具----OPCScout，利用OPCScout我们可以方便直观的浏览、连接、测试当前能够连接上的OPC数据源。

    当然WinCC也不甘落后，在添加了OPC驱动包后，右击此OPC驱动包并选择Systembbbbbeter，打开的窗口同样具有OPC扫描、浏览功能，利用其完美的浏览选择功能我们能快速、方便的建立我

    们所需要的数据标签。此项目中除了采集3套S5PLC数据外，同时又连接了4套OMRON的小型PLC，我们采用的依然是OPC技术，选购了OMRON的SYSMACOPC产品，用WinCC与SYSMAC建立OPC通讯，从而实现了对OMRONPLC产品的监控，更体现了WinCC对OPC的支持所带来的益处。经以上各技术点的应用，我们成功实现了对除灰系统的WinCC监控改造。

    2.项目中的难点：在项目实施过程中，遇到的大困难是通讯响应速度问题。原有控制方式中，设备的状态显示借助指示灯的状态来实现，指示灯有两种闪烁频率，1Hz和0.5Hz。为了不改变程序中的逻辑处理部分，我们力图在WinCC画面上实现与操作屏上指示灯的同步闪烁，这就要求WinCC上的数据刷新周期要快于灯的闪烁周期。为了实现这一目的，在WinCC中的画面元素的刷新周期要一致，全部设为500ms周期；关键的设置在于CP5431的发送周期上，若将SendAll/ReceiveAll的调用安排在OB1中是不合理的，因为此项目的程序量较大，导致OB1的完全执行周期较长且不稳定，对于S5-155U/948CPU，我们选择了较快的定周期中断OB11。另外，在组态CP5431的COM5431中的数据排列顺序也要作相应考虑，力求使与显示有关的所有数据能在一个发送包中传递完毕。经过对以上几点的着重处理，终获得了令人满意的同步显示效果。

    3.附加生产工艺当中的工艺照片。

    四、项目运行

    到目前为止，项目已经投入运行近一年了，系统运行很稳定，用户反应良好。

    五、应用体会

    通过这一项目，切身体会了WinCC的OPC接口的方便性与开放性。SimaticNet体系逻辑结构清晰，接口全面使用方便，其附带的调试工具非常实用。