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应用 | 集成机器视觉与PLC控制系统的边缘控制器

2019-8-8新闻

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当检测自动化遇到视觉图像检测需求时,传统PLC能直接集成机器视觉吗?



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Customer Demand

客户需求


随着个性化产品需求不断增加,顾客对品质要求越来越严苛,产品的自动检测、可追溯性和质量控制在各个生产阶段都变得越来越重要。

视觉图像处理在很多方面都比人眼视觉检测更有优势,特别是对于质量控制来说。基于图像处理的光学检测具有高重复性和高确定性的特点,可以轻松地实现精确到微米级的测量,而人眼视觉几乎无法实现这一精度。


受PLC硬件计算性能和存储容量限制, 传统PLC无法直接集成机器视觉同时满足自动化控制与图像处理的需求。


在传统自动化检测应用中,图像处理与PLC控制一般分别独立进行,通常检测自动化系统由PLC和工业计算机视觉采集系统组成,视觉采集和处理任务通常由单独的高性能工业计算机借助特定的配置工具和编程语言来实现,工业计算机集成机器视觉采集卡先进行视觉采集,再将视觉图像检测到的结果通过以太网通知PLC完成分拣动作。


这给系统集成商带来极大挑战,同时也增加了现场维护成本,需要同时维护两套系统(PLC+IPC),工程师需要同时熟悉PLC应用及工业计算机故障排除技巧。工业计算机中的图像处理和PLC控制系统之间的网络通信也需要控制,且网络通讯过程很容易出错并容易受到强电磁工业现场干扰,无法确保图像处理和传输过程中的精确时序。


工业计算机也容易受外部中断影响(如操作系统)从而影响处理时间和传输时间,图像检测结果可能无法在确定的时间间隔内送达PLC控制器。

是否可以在同一个平台中将视觉检测和PLC控制功能整合在同一个系统中以解决不同系统之间的通讯和同步问题 ?


面对机器视觉市场发展趋势和机遇,研华创新性推出的工业物联网边缘智能控制器WISE-5580将PLC控制与和视觉采集功能整合于同一平台,面向FA工厂自动化提供生产质量检测与分拣解决方案,与传统PLC控制系统与工业计算机组合方案相比,WISE-5580高性价比一体化检测与控制方案独具竞争优势,更容易获得客户信赖。



System Structure

检测与分选方案系统架构


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  • WISE-5580为Intel® Core™ i7/i5/Celeron®双核处理器分核多任务控制器, Codesys RTE实时控制内核

  • 可扩展多串口、高速USB、千兆以太网、机器视觉接口,支持主流现场总线通讯协议接口 (EtherCAT、CanOpen、Ethernet\IP)

  • 支持IEC-61131-3(PLCOpen 标准) PAC编程软件(CODESYS RTE V3 ),同时支持高级语言编程,可集成第三方可视化SCADA人机界面软件( WebAccess \ LabView)



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Program Advantage

方案优势


研华边缘智能控制器WISE-5580将这两个世界融合到一个集成式系统中。针对工业相机配置,现场总线和PLC控制的配置都基于同一个平台中进行。编程时,控制工艺可以使用户继续应用熟悉的 PLC 编程语言(CODESYS )。

视觉采集软件可采用高级语言开发环境结合工业相机厂商提供的SDK软件驱动包实现视觉采集,视觉图像处理和PLC控制系统之间可以通过MODBUS /TCP或者共享内存(Shared Memory)接口直接通信,与之前PLC和计算机网络通讯性能相比,基于软件之间的通讯可有效确保数据通讯实时性稳定性


边缘智能控制器WISE-5580还可支持用户基于同一套编程开发工具同时实现视觉检测以及PLC 控制,用户可基于高级语言C#或VS. Net直接调用工业相机厂商所提供的SDK软件驱动包对图像进行采集和检测,同时基于C#或VS. Net软件调用PLC 动态链接库,这让用户可以在一个软件配置界面中同时实现图像检PLC控制工艺


考虑到安全性实时性需求,越来越多客户选择Linux系统,WISE-5580支持多种版本Linux系统,用户可直接基于WISE-5580 Linux系统通过OpenCV的方式采集工业相机图像, 同时整合WISE-5580 I/O Linux 驱动实现视觉采集和分拣处理。


视觉采集PLC控制同时被集成于同一个硬件平台和软件开发环境中,这正是边缘智能控制器WISE-5580的创新价值所在。

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Edge Controller

边缘控制器


WISE-5580边缘控制器左右两侧均配备标准PCI Express和EtherCAT通信接口,这使得控制器左侧可扩展USB 3.0或PoE千兆以太网视觉采集模块以连接多个工业相机,并与右侧的EtherCAT I/O模块配合控制机械手或设备工艺。


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针对非常精确的触发时序用户需求,原始图像通过千兆以太网口或USB 接口直接从相机传输到WISE-5580的内存中,并根据相机配置触发单张图像。对于非常精确的触发时序,可以使用研华即将发布的基于时间戳的数字量输出端子模块,它可以用于以微秒级精度向相机发送硬件触发信号。


研华边缘智能控制器WISE-5580可扩展EtherCAT 分布式I/O ,其实时内核软件可实现确定性I/O,将视觉检测和实时PLC控制整合于同一平台,可广泛应用于自动化产线检测与分选系统。


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Multi-industry Application

多行业应用


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  • 3C电子制造(PCB、半导体) 工艺质量检测与分拣、

  • PCB焊接检测与分拣,

  • AOI光电检测与分选,

  • 半导体晶元检测与分选、

  • 医药药品检测与分选等领域。


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边缘控制器WISE-5580集成机器视觉检测系统与PLC,可谓强强联手,从而可实现产品生产过程的检测自动化。实时跟踪产品开发过程,帮助产品的质量控制以减少废品并确保顾客满意度。