工业相机与PLC的视觉检测系统集成

本指南旨在提供一套标准化的操作流程，帮助工程师实现工业相机与可编程逻辑控制器（PLC）的硬接线与逻辑交互，完成基础的视觉检测任务。

硬件接线与物理连接

在开始配置软件之前，必须完成物理层面的电气连接。本方案采用最通用的“PNP型IO触发+IO信号反馈”模式。

1. 断开 所有设备的电源，确保操作安全。
2. 准备 I/O 线缆，通常相机端采用 HDF-15 或 HDF-12 接口，PLC 端需接入相应的数字量输入（DI）和输出（DO）模块。
3. 连接 相机触发信号线。将 PLC 的数字量输出端（DO）连接至相机的 Line0（通常定义为触发输入）。确保 PLC 输出为 PNP 型（即高电平有效）。
4. 连接 相机电源与地线（Line+ 和 Line-）。通常相机工作电压为 24V DC。
5. 连接 结果信号反馈线。将相机的 Line1（定义为检测结果通过）和 Line2（定义为检测失败）分别连接至 PLC 的数字量输入端（DI）。

下表为典型的接线定义示例：

相机端参数配置

使用厂商提供的客户端软件（如 Basler Pylon，海康 MVS 等）对相机进行参数设置。

1. 分配 固定 IP 地址。确保相机与工控机或上位机处于同一网段。
2. 打开 相机参数设置界面，找到 I/O Control 选项卡。
3. 设置 Line0 的功能为 Input，并勾选 Trigger 模式。这意味着相机将等待该线路上的电平变化。
4. 配置 触发源。将 Trigger Source 设置为 Line0。
5. 调整 触发延时。根据现场机械运动速度，设置 Trigger Delay 以在产品稳定时进行曝光。
6. 设置 输出线路功能。进入 Line1 设置，将其模式设为 Output。配置逻辑为当检测程序判定 OK 时，该线路输出高电平；同理，配置 Line2 对应 NG 信号。
7. 保存 参数至相机闪存，防止断电后配置丢失。

PLC 程序逻辑编写

在 PLC 编程软件（如博图、CX-Programmer、Codesys）中编写控制逻辑。核心逻辑包括：发送触发脉冲、读取反馈信号、超时保护。

以下是一个简化的结构化文本（ST）逻辑示例：

// 定义变量
VAR
    b_Sensor : BOOL;        // 光电传感器信号
    b_Trigger : BOOL;       // 相机触发信号
    t_TriggerTimer : TON;   // 触发脉冲定时器
    b_CameraOK : BOOL;      // 相机返回 OK 信号
    b_CameraNG : BOOL;      // 相机返回 NG 信号
    b_ResultReady : BOOL;   // 结果确认标志
END_VAR

// 触发逻辑：当传感器检测到物体，且未处于触发状态
IF b_Sensor AND NOT b_ResultReady THEN
    b_Trigger := TRUE;
    t_TriggerTimer(IN := TRUE, PT := T#100ms); // 发送 100ms 脉冲
ELSE
    b_Trigger := FALSE;
    t_TriggerTimer(IN := FALSE);
END_IF

// 读取反馈结果
IF t_TriggerTimer.Q THEN
    // 脉冲发送完毕，开始检测反馈
    IF b_CameraOK THEN
        b_ResultReady := TRUE;
        // 此处执行 OK 动作，如计数
    ELSIF b_CameraNG THEN
        b_ResultReady := TRUE;
        // 此处执行 NG 动作，如报警或剔除
    END_IF;
END_IF

// 复位逻辑：当传感器信号消失，复位整个流程
IF NOT b_Sensor THEN
    b_ResultReady := FALSE;
END_IF

系统的核心控制流程如下所示：

信号时序与调试

电气集成中最常见的问题是时序配合不当，导致相机无法拍照或 PLC 读取不到信号。

1. 测试 触发脉冲宽度。PLC 发出的脉冲宽度 $T_{pulse}$ 必须大于相机的最小触发脉宽要求（通常为 20μs）。在上面的代码示例中，我们使用了 100ms，这足以满足绝大多数相机要求。
2. 确认 曝光时间。确保相机的 Exposure Time 设置短于产线运动的“冻结时间”，否则图像会拖影。
3. 调整 相机输出延时。在相机软件中增加 Output Delay，确保相机在完成图像处理（耗时约 20ms-100ms，取决于算法）后再向 PLC 发送 OK/NG 信号，防止 PLC 读取到上一次的旧信号。
4. 监控 PLC 输入点。使用 PLC 的在线监控功能，手动遮挡相机触发端，观察输入点 DI 0 和 DI 1 的灯是否按照逻辑点亮。

常见故障排查

当系统无法正常工作时，按以下顺序进行排查。

1. 检查 线路极性。确认相机与 PLC 的公共端（COM）电压一致，未因接线导致 24V 短路或断路。
2. 验证 触发模式。如果相机不拍照，检查软件中 Trigger Mode 是否设为了 On，且 AcquisitionStart 指令已执行。
3. 排查 信号干扰。如果信号时通时断，可能是线路过长导致感应电动势干扰，尝试在相机端 I/O 线上加装 104 电容进行滤波。
4. 核对 输出逻辑。确认相机软件中的“用户输出”逻辑是否正确映射到了具体的物理针脚 Line1/Line2。有时软件显示“OK”，但物理线路配置错误导致 PLC 收不到信号。