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连接到 PLC (Ethernet/IP, PROFINET)

本指南介绍如何使用 EtherNet/IP 或 PROFINET 协议将 OV20i 摄像头连接到工业 PLC。这些连接实现实时通信，用于触发检测、接收结果，以及将视觉检测集成到自动化生产系统中。

视频指南

查看本主题的实际操作：Auto-Integration Builder

备注

有关详细的数据映射和时序信息，请参阅 PLC 通信详情 (EtherNet/IP)

何时使用 PLC 通信： 当您需要将视觉检测集成到自动化生产线、从 PLC 信号触发检测、将通过/失败结果发送到 PLC，或将视觉检测与其他自动化设备协调时。

先决条件​

  • OV20i 摄像头系统已设置并连接到网络
  • 具有 EtherNet/IP 或 PROFINET 功能的 PLC 系统
  • 连接摄像头和 PLC 的网络基础设施
  • 可访问 PLC 编程软件（Studio 5000、TIA Portal 等）
  • 对工业网络概念的基本了解

了解 PLC 通信协议​

EtherNet/IP​

  • 使用者： 主要为 Allen-Bradley/Rockwell Automation PLC
  • 优势： 高速通信、广泛支持、显式和隐式消息传递
  • 应用： ControlLogix、CompactLogix 及其他 Rockwell 平台
  • 数据交换： 循环 I/O 和基于消息的通信

PROFINET​

  • 使用者： 西门子和其他欧洲制造商
  • 优势： 实时确定性通信、高级诊断
  • 应用： 西门子 S7 PLC、各种工业自动化系统
  • 数据交换： 具有实时性能的循环 I/O

第 1 部分：EtherNet/IP 连接​

第一步：下载并安装 EDS 文件​

必须在 Studio 5000 中安装 EDS（电子数据表）文件之后，才能将 OV20i 添加到 PLC 项目中。如果没有该文件，摄像头将不会出现在模块目录中。

  1. 下载 EDS 文件，可从以下任一位置下载：
    • 摄像头的 Web 界面（Industrial Ethernet > EtherNet/IP 页面）
    • 或直接从此处下载：OV20i EDS 文件

EDS 文件下载

  1. 在 Studio 5000 中，转到 Tools > EDS Hardware Installation Tool

Studio 5000 Tools 菜单中的 EDS Hardware Installation Tool

  1. 选择 Register an EDS file，然后浏览并选择 OV20i EDS 文件

Studio 5000 设备描述文件安装工具

  1. 按照安装向导完成 EDS 注册
需要 EDS 文件

未安装 EDS 文件的情况下，您无法在 Studio 5000 中添加 OV20i 模块。该设备将不会出现在 "Select Module Type" 对话框中。如果您跳过此步骤，唯一的选择是使用 Generic Ethernet Module，这需要手动输入装配实例和数据大小。

第二步：为 OV20i 配置 EtherNet/IP​

Industrial Ethernet 页面上的 EtherNet/IP 协议选项

2.1 访问 Industrial Ethernet 设置​

  1. 打开 OV20i Web 界面
  2. 在左侧菜单中导航至 "Industrial Ethernet"
  3. 您将看到 Industrial Ethernet 配置页面

2.2 启用 EtherNet/IP 协议​

  1. 在 Industrial Ethernet 菜单中，选择 "EtherNet/IP" 协议
  2. 点击 "Enable" 以激活 EtherNet/IP 通信
  3. 在 Device Information 窗口中记录相机的网络设置

2.3 配置网络设置​

  1. 设置静态 IP 地址（推荐用于生产环境）
    • 进入 System Settings > Network
    • 在与 PLC 相同的子网中配置静态 IP
    • 示例：相机：192.168.1.100，PLC：192.168.1.50
  2. 配置子网掩码（通常为 255.255.255.0）
  3. 如果您的网络需要，设置网关

2.4 配置 EtherNet/IP 设备设置​

  1. Device Name：为您的相机设置一个有意义的名称
  2. Assembly Configuration：配置输入/输出数据结构
  3. Connection Parameters：设置适当的超时和 RPI（请求数据包间隔）值
  4. 点击 "Save" 应用 EtherNet/IP 设置

第三步：配置 PLC 程序设置​

3.1 启用 PLC 触发（可选）​

  1. 导航至 程序编辑器 > 图像设置
  2. 将 Trigger Mode 设置为 "PLC Trigger"
  3. 重要提示： 一旦启用 PLC Trigger，手动触发将被禁用

3.2 配置 Pass/Fail 输出​

  1. 导航至 程序编辑器 > IO模块
  2. 确保您的检测逻辑以 "Final Pass/Fail" 节点结束
  3. 此操作将在 EtherNet/IP assembly 中设置 Inspection Pass 位

第四步：在 Studio 5000 中添加 OV20i 模块​

4.1 将 OV20i 模块添加到 PLC 项目​

  1. 在 Studio 5000 中，打开您的 PLC 项目
  2. 在项目树中进入 I/O Configuration
  3. 右键单击 Ethernet 模块并选择 "New Module"

Studio 5000 控制器管理器中的 New Module 选项

  1. 在模块目录中搜索 "OV20i" 或 "Overview"（OV20i 出现在此处是因为您在第一步中已安装 EDS 文件）
  2. 选择 OV20i 模块并点击 "Create"

Studio 5000 选择模块类型窗口

4.2 配置模块属性​

  1. Name：为相机输入描述性名称
  2. IP Address：输入 OV20i 的 IP 地址（例如 192.168.1.100）
  3. RPI（请求数据包间隔）：设置为 100ms 或按需设置
  4. Connection Parameters：配置输入/输出数据大小
  5. 点击 "OK" 创建模块

Studio 5000 New Module 属性

4.3 映射 I/O 数据​

  1. 输入数据：检测结果、状态位、相机就绪信号
  2. 输出数据：触发命令、程序切换请求、控制信号
  3. 在 PLC 程序中创建标签以映射 I/O 数据
  4. 示例输入标签：
    • Camera_InspectionPass：BOOL
    • Camera_Ready：BOOL
    • Camera_Busy：BOOL
  5. 示例输出标签：
    • Camera_Trigger：BOOL
    • Camera_RecipeSelect：INT

输入装配 (OV20i → PLC)

OV20i 输入装配的字节和位布局

输出装配 (PLC → OV20i)

OV20i 输出装配的字节和位布局

第 5 步：测试 EtherNet/IP 通信​

5.1 验证连接状态​

  1. 在 Studio 5000 中，检查 I/O 配置中的模块状态
  2. 绿色对勾表示连接成功
  3. 红色叉号表示通信问题

5.2 测试基本通信​

  1. 在 PLC 程序中监视来自相机的输入数据
  2. 切换输出信号至相机并验证响应
  3. 检查诊断信息以查看任何错误代码

5.3 测试触发与响应​

  1. 启用 PLC 触发输出至相机
  2. 在 PLC 输入数据中监视检测结果
  3. 验证 pass/fail 状态是否正确更新
  4. 检查触发与响应周期的时序

第 2 部分：PROFINET 连接​

第 1 步：下载并安装 GSDML 文件​

GSDML（General Station Description Markup Language，通用站描述标记语言）文件必须先在 TIA Portal 中安装，然后才能将 OV20i 添加到硬件配置中。否则，相机将不会出现在硬件目录中。

  1. 下载 GSDML 文件，可从以下任一来源获取：
    • 相机的 Web 界面（Industrial Ethernet > PROFINET 页面）
    • 或直接从此处下载：OV20i GSDML 文件
  2. 在 TIA Portal 中，转到 Options > Manage general station description files (GSD)
  3. 浏览到保存 GSDML 文件的文件夹，选择该文件，然后单击 Install
  4. 安装完成后，关闭对话框。OV20i 现在将出现在硬件目录中。
需要 GSDML 文件

未安装 GSDML 文件，您无法在 TIA Portal 中添加 OV20i 设备。该设备不会出现在硬件目录的 Other field devices > PROFINET IO 下。请始终先安装 GSDML 文件。

第 2 步：为 PROFINET 配置 OV20i​

2.1 访问 Industrial Ethernet 设置​

  1. 打开 OV20i Web 界面
  2. 在左侧菜单中导航到 "Industrial Ethernet"
  3. 从选项中选择 "PROFINET" 协议

image.png

2.2 启用 PROFINET 协议​

  1. 单击 "Enable PROFINET" 以激活协议
  2. 注意： 启用后，PROFINET 会管理相机的 IP 地址
  3. 相机 IP 设置可能会被 PLC 配置覆盖

2.3 配置 PROFINET 设备设置​

  1. PROFINET 设备名称：为相机设置唯一名称
    • 示例："OV20i_Line1_Station2"
    • 如果同一 PLC 上有多台相机，则名称必须唯一
  2. 设备配置：记录设备功能和数据结构
  3. 单击 "Save" 以应用 PROFINET 设置

第三步：配置 PLC 程序设置​

3.1 启用 PLC 触发（可选）​

  1. 导航至 程序编辑器 > 图像设置
  2. 如有需要，将 触发模式 设置为 "PLC Trigger"
  3. 警告： 当 PLC 触发激活时，手动触发将被禁用

3.2 配置 Pass/Fail 逻辑​

  1. 导航至 程序编辑器 > IO模块
  2. 确保检测逻辑以 "Final Pass/Fail" 节点结束
  3. 这会在 PROFINET 输入组件中设置 Inspection Pass 位

第四步：在 TIA Portal 中添加 OV20i​

备注

如果您希望将数据从 Node-RED 返回到 Profinet PLC，请务必添加自定义数据模块（User Data - 64 bytes 和 User Results - 64 bytes）。

User Data and User Results modules.png

Custom Data via Node-RED module IDs.png

4.1 将 OV20i 添加到硬件配置​

  1. 在 TIA Portal 中，打开 Device & Networks 视图
  2. 从 Hardware catalog 中展开 Other field devices > PROFINET IO
  3. 找到 OV20i 设备并将其拖到网络视图中
  4. 将 OV20i 连接 到您 PLC 的 PROFINET 接口

4.2 配置设备属性​

  1. 设备名称：设置与相机中配置相同的名称
  2. IP 地址：配置 IP 地址（可能由 PLC 管理）
  3. 更新时间：设置周期时间（建议默认 128ms）
  4. I/O 数据：根据需要配置输入/输出数据模块

4.3 分配 IP 地址和设备名称​

  1. 编译 硬件配置
  2. 与 PLC 联机
  3. 为 OV20i 设备分配 IP 地址
  4. 分配 与相机配置匹配的设备名称

第五步：测试 PROFINET 通信​

5.1 验证设备状态​

  1. 在 TIA Portal 中，于 Device & Networks 中检查设备状态
  2. 绿色状态表示通信成功
  3. 红色状态表示通信存在问题

5.2 测试数据交换​

  1. 在 PLC 程序中监控来自相机的输入数据
  2. 控制发送到相机的输出数据并验证响应
  3. 检查诊断缓冲区中是否有任何错误消息

image.png

5.3 测试检测循环​

  1. 激活 PLC 至相机的触发信号
  2. 在 PLC 输入数据中监控检测结果
  3. 验证 pass/fail 状态的传输
  4. 检查循环时序是否满足应用要求

第五步：PLC 通信故障排除​

5.1 常见 EtherNet/IP 问题​

问题症状解决方案
连接超时模块在 Studio 5000 中显示红色 X检查 IP 地址、网络连接、防火墙设置
数据未更新I/O 数据保持不变验证 EDS 文件版本，检查组件配置
触发不工作相机不响应 PLC 触发检查触发位映射，验证 PLC 输出处于活动状态
响应缓慢检测结果延迟调整 RPI 时序，检查网络负载

5.2 常见 PROFINET 问题​

问题症状解决方案
找不到设备在 TIA Portal 中看不到摄像头检查 GSDML 文件安装，验证设备名称
IP 地址冲突通信错误确保 IP 地址唯一，检查子网配置
循环时间错误看门狗超时增加循环时间，检查网络性能
数据格式错误I/O 数据不正确验证 GSDML 版本，检查数据结构映射

5.3 网络诊断​

  1. 在摄像头与 PLC 之间执行 Ping 测试
  2. 检查网络交换机 和电缆完整性
  3. 监控网络流量 以发现带宽问题
  4. 验证防火墙设置 未阻止通信

第六步：性能优化​

6.1 时序考量​

  • EtherNet/IP RPI：从 100ms 开始，根据应用需求进行调整
  • PROFINET 循环时间：使用默认 128ms，仅在必要时缩短
  • 检测时间：在循环规划中考虑总检测时间
  • 网络延迟：在时序计算中考虑网络延迟

6.2 数据效率​

  • 在 I/O 组件中最小化数据大小
  • 使用合适的数据类型（BOOL 与 INT 与 REAL）
  • 在周期性通信中避免不必要的数据
  • 对于非关键数据，使用显式消息传递

6.3 网络管理​

  • 使用托管交换机 以获得更好的诊断能力
  • 对关键应用实施冗余
  • 监控网络利用率 以防止拥塞
  • 规划 IP 地址范围 以便扩展

成功！您的 PLC 通信已建立​

您的 OV20i 摄像头现在可以：

✅ 使用工业协议与 PLC 通信

✅ 从自动化系统接收触发信号

✅ 向 PLC 控制逻辑发送检测结果

✅ 与生产线自动化无缝集成

✅ 支持远程程序切换和系统协调

最佳实践​

生产部署​

  • 使用静态 IP 地址 以确保通信一致
  • 记录所有网络设置 和设备配置
  • 在生产部署前进行充分测试
  • 规划维护 和故障排除流程

安全考量​

  • 将工业网络与办公网络隔离
  • 使用具有适当安全功能的托管交换机
  • 监控网络访问 和设备通信
  • 在所有网络设备上保持固件更新

维护​

  • 定期进行网络健康检查 和诊断
  • 监控通信统计数据 以分析性能趋势
  • 根据需要更新设备驱动程序 和配置文件
  • 维护所有网络配置的文档

下一步​

在建立 PLC 通信之后：

  1. 从 PLC 触发检测 — 使用 EtherNet/IP 或 PROFINET 设置 PLC 触发的检测
  2. 从 PLC 更改程序 — 通过 PLC 命令远程切换摄像头程序
  3. PLC 通信详情 (EtherNet/IP) — 详细的数据映射、组件布局和时序
  4. 针对您的特定应用开发 PLC 控制逻辑
  5. 创建用于监控和控制的操作员界面

📥 文件下载​

下载以下 PLC 集成所需的关键文件：

EtherNet/IP 配置​

  • OV20i EDS 文件 - 用于 Allen-Bradley Studio 5000 的电子数据表
    • 在 ControlLogix/CompactLogix 系统中配置 OV20i 模块时必需

PROFINET 配置​

  • OV20i GSDML 文件 - 用于 Siemens TIA Portal 的设备描述文件
    • 在 PROFINET 网络中配置 OV20i 设备时必需

PLC 示例代码​

  • 程序切换例程 - 用于程序切换的梯形图逻辑

    • 通过 PLC 切换相机程序的完整 Allen-Bradley 例程

  • 相机触发例程 - 用于触发检测的梯形图逻辑

    • 用于触发相机并处理结果的完整 Allen-Bradley 例程

文件使用说明：​

  • EDS 文件：通过 Tools → EDS Hardware Installation Tool 导入 Studio 5000
  • GSDML 文件：通过 Options → Manage GSD Files 导入 TIA Portal
  • L5X 文件：将梯形图逻辑直接导入您的 Allen-Bradley 项目

🔗 另请参阅​