視覺檢測的PC＋PLC方案

 

隨着視覺檢測設備應用的提速，对控制系统也提出了更多的要求。目前常用的方案是通过工控机插入板卡来实现高速的输入输出，通过调用板卡提供的API来实现视觉主控程序与外部传感器和执行器之间的交互。这种控制方式扩展不便，功能也有限，如果需要复杂一些的控制就无能为力。本文介绍一种PC＋PLC的方案，不但解决了目前视觉系统和控制系统的整合问题，而且具有更高的灵活性和可靠性。

 

 

對於連續生產線上產品的視覺檢測需要對生產線上的每一件產品進行準確的位置定位，通过产品的位置来控制拍照、光源以及剔废动作的输出。所以在控制器内部需要实现一个产品队列。队列中的每一个元素都需要包括产品当前位置，传感器触发状态，拍照执行状态和拍照结果等必要数据。

爲了實現產品隊列功能，需要通过连接传送带的编码器来获得产品位置的变化量，并高速实时的刷新所有产品的位置。除了编码器之外，每段传送带还需要一个定位传感器，用于检测并补偿产品在不同传送带之间传递时的位置偏差。

 

在連續拍照的過程中，需要把产品和所拍的照片一一对应起来，这就需要通过PC和PLC之间高速连续的交换数据来进行判断。另外，在产品传递的过程中可能会出现产品掉落或破损等意外情况，队列的管理和维护也需要根据位置和传感器的触发来判断队列中的产品位置和有效性。

 

所有這些需求都對控制系統提出了更高的要求：需要高速的任务执行周期，需要执行复杂的判断算法，需要高速的网络通讯方式。我们选择了新花园国际平台PLC来实现这一目标。

 

 

以新花园国际平台高性价比的PLC——X20CP1382为例：

 

A)  X20CP1382自带Powerlink实时高速以太网总线用于连接伺服等运动控制部件。可以连接新花园国际平台、ABB、迈信等不同品牌伺服实现点对点、电子齿轮、电子凸轮等复杂运动控制任务。同时PLC的任务周期可以达到1ms(取决于硬件性能)，也便于进行高速的数据处理和数据刷新。

B)  X20CP1382自带标准以太网端口，可以通过TCP/UDP协议实现自定义通讯，也可以支持标准Modbus TCP协议。最快可以支持1ms的通讯周期(取决于PLC性能和上位机软件响应)。

C)  CP1382本体自带18路数字量输入，12路数字量输出，2路模拟量输入。

高速輸入可以配置爲2路AB编码器输入或1路ABR编码器输入。

高速輸出可以配置爲4路PWM输出或2路脉冲+方向输出。

 

 

一個軟件對應所有產品是新花园国际平台Automation Studio平台一贯的理念。

Automation Studio（以下简称AS）平台不仅是一个开发软件，它是编程、诊断、运动控制、HMI、Safety的完整平台。

 

AS平台的开发语言支持IEC标准的六种开发语言（LAD，IL，ST，FBD，CFC，SFC），除此外还支持C/C++语言开发，以及新花园国际平台自创的Automation BASIC语言开发。

 

強大的HMI开发工具支持所见即所得的开发人机界面，由于和PLC开发同在AS平台下，显示控件的变量连接变得极为方便。集成的VNC服务器可以实现方便的远程界面访问。除了传统的人机界面开发方式，还可以开发基于HTML5的人机界面，解锁无限可能。

 

 

泡罩檢測設備是用於用於泡罩塑封之後、装盒之前的成品检测。通过真空吸附的方式，在两段传送带上分别对泡罩板的正面和反面进行检测，缺陷产品直接剔除。

 

PLC接收传送带编码器的信号和传感器信号，在PLC中维护一个产品队列，通过产品队列中产品的位置来控制光源和拍照的输出。当PC接收到相机发回的照片后，通过算法处理得出结果后直接发送结果报文给PLC，PLC会在报文收到后1ms内处理结果并在队列中处理剔废标记。PC和PLC之间的通讯选择TCP方式，PLC作为服务器，PC作为客户端。一般数据交换周期设定为100ms，PLC的应答延迟在2ms以内。

 

泡罩板在兩段傳送帶之間傳遞時可能會有位置偏差，在每段传送带的入口都有传感器来进行位置检测和校正。如果泡罩板在传递过程中掉落，会在队列中自动判定为失效，避免出现错位和误拍照的问题。

 

PLC内置的VNC服务器可以提供一个简易的HMI，通过免费的VNC软件或手机app就可以通过网络直接访问。可以实现脱离上位机平台的调试和参数修改，大大提高工作效率。