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MES 与 PLC 集成模式
本页面是控制工程师的参考文档，介绍相机如何融入实际工厂环境。它与 Integration Builder（用于生成 Node-RED 流程）和 IO Helper（用于生成接线方案和 API 调用序列）配合使用。
标准架构
在 90% 的安装场景中，路径是 MES → PLC → 相机，而不是 MES → 相机直连。
Per-part decisions (ms) Aggregate decisions (sec)
------------------------ --------------------------
Barcode scan ----+
Operator HMI ----+--> PLC --recipe ID--> Camera
MES work order --+ ^ |
| <--pass/fail-- |
| <--defect class--+
Reads result,
fires reject gate
in 10-50ms PLC packages event
{WO, lot, serial, recipe,
+----------------------------> result, defect, timestamp}
|
v
MES
(OEE, quality, traceability,
hold-the-order decisions)
|
v
ERP
关键要点：
- PLC 负责单个零件的剔除决策。它必须在毫秒级内响应。MES 无法胜任此任务（速度太慢、非确定性）。
- 相机 将 pass/fail 结果上报给 PLC，而不是直接上报给 MES。
- 程序选择 通过 PLC 进行。MES 可以决定 应该 运行哪个程序，但由 PLC 将程序 ID 写入相机（通过 EtherNet/IP
O.Data[4-5]或等效的 PROFINET 字）。 - MES 从 PLC 接收带上下文的事件（工单、批次、序列号、工位、程序、通过/失败、缺陷类别），并做出聚合决策（若废品率超过阈值则暂停工单、提醒质量工程师、更新 OEE）。
- PLC 移位寄存器 根据编码器脉冲索引，将检测结果与下游剔除闸门的位置进行同步。
三种模式
A. PLC 向 MES 上报（标准模式）
默认模式。PLC 处理实时剔除。PLC 将结果与工单上下文一起打包，通过 OPC UA 或 MQTT 转发到 MES。
适用场景： 任何带 PLC 的生产线。常见于汽车、包装、食品饮料、制药行业。
Endpoint 调用序列（调试时一次性配置）：
| 步骤 | 方法 | 路径 | 用途 |
|---|---|---|---|
| 1 | GET | /edge/download/industrial_ethernet/ethernet_ip_eds | 下载 EDS 文件（与固件匹配）。提供给 PLC 编程人员。 |
| 2 | POST | /edge/recipe/change_plc_recipe_id | 将相机程序映射为与 MES SKU 代码匹配的 PLC 友好 ID（1、2、3...）。 |
| 3 | POST | /edge/environmental_variables | 为 Node-RED 流程持久化工厂上下文（线体代码、MES URL）。 |
| 4 | GET | /edge/nodered/flow | 读取当前活动程序的 Node-RED 流程。 |
| 5 | POST | /edge/nodered/flow | 部署已更新的流程，包含 OPC UA / MQTT 发布器。 |
B. 相机与 PLC 并行发布（现代并行模式）
PLC 仍负责剔除操作。相机同时将更丰富的数据负载（image_ref、缺陷类别、置信度）直接发布到 MQTT 或 OPC UA，供历史数据库、仪表板和 AI 训练使用。与 PLC 路径并行运行，而非替代它。
适用场景： 采用统一命名空间（Unified Namespace）方案的工厂（HiveMQ + Ignition + Grafana、Litmus Edge、HighByte）。新建的工业 4.0 站点。
端点调用顺序：
| 步骤 | 方法 | 路径 | 用途 |
|---|---|---|---|
| 1 | GET | /edge/nodered/flow | 读取当前活动的流程。 |
| 2 | POST | /edge/nodered/flow | 部署包含 mqtt-out（或 sparkplug-out）并指向您的 broker 的流程。 |
| 3 | GET | /edge/capture_result | 可选：在初始同步期间回填历史结果。 |
| 4 | GET | /edge/capture_result/{capture_id}/heatmap | OV80i：为失败的检查拉取缺陷热力图 PNG。 |
相机内置 MQTT broker，地址为 ws://{camera_ip}:9001/mqtt，因此小型部署无需外部 broker。
C. 独立模式（无 PLC）
无生产 PLC。操作员应用程序或云端 MES 通过 REST 直接与相机通信：拉取工单、切换程序、触发检查、获取结果。操作员充当执行器。
适用场景： 返工台、实验室检查、来料检查、使用平板电脑的 Tulip 风格云端 MES、退货/逆向物流。
不推荐用于： 高速输送线（无实时剔除）、需要认证 PLC 安全逻辑的受监管环境。
端点调用顺序（每次检查）：
| 步骤 | 方法 | 路径 | 用途 |
|---|---|---|---|
| 1 | POST | /edge/api/recipes/{plc_recipe_id}/activate | 切换到与扫描的条形码 / 工单匹配的程序。 |
| 2 | POST | /edge/camera/capture | 通过 REST 触发单次检查。 |
| 3 | GET | /edge/capture_result | 轮询最新结果（或订阅 MQTT 以获取推送）。 |
| 4 | POST | /edge/v2/capture/{capture_id}/notes | OV80i：为捕获附加工单上下文以便追溯。 |
| 5 | POST | /edge/camera/do | 可选：从 MES 应用程序触发指示灯柱某一段。 |
标准检查结果架构
无论采用何种模式或传输方式，以下是通用的数据负载。将其作为相机与 MES 之间的契约使用。
| 字段 | 类型 | 必需 | 示例 |
|---|---|---|---|
timestamp | ISO 8601 | 是 | 2026-04-13T14:23:51.234Z |
part_id | string | 是 | SN-A7841 |
lot_id | string | 否 | L-2026-04-13-A |
work_order | string | 否 | WO-78451 |
station_id | string | 是 | STA-INSP-3 |
recipe_name | string | 是 | Bottle 330ml v3 |
result | enum (PASS / FAIL / INCONCLUSIVE) | 是 | PASS |
defect_class | string[] | 否 | ["scratch", "dent"] |
confidence | float (0.0 到 1.0) | 否 | 0.987 |
image_ref | URI | 否 | s3://acme-vision/2026/04/13/cap-12345.jpg |
operator_id | string | 否 | op.jane.doe |
cycle_time_ms | integer | 否 | 187 |
常见误区
"MES告诉相机使用哪个程序。" 在标准PLC架构中是错误的。MES告诉PLC。PLC告诉相机。唯一的例外是模式C（无PLC）。
"MES做出剔除决策。" 错误。由PLC做出。MES仅做出聚合决策，例如"如果废品率超过2%则暂停订单"。
"相机直接向MES报告。" 在标准架构中是错误的。相机向PLC报告。PLC打包上下文信息并转发给MES。例外情况是模式B的并行路径，其中相机还会将更丰富的有效负载发布到MQTT/UNS以用于分析，但这与PLC路径并行运行。
下一步
- 使用 IO Helper 连接相机 + PLC + 传感器，并生成EDS文件、位映射和MES集成脚手架。
- 使用 Integration Builder 根据自然语言描述生成实际的 Node-RED 流程（MQTT发布者、OPC UA写入器、REST POST到MES等）。