PLC/SPS in der automatisierten Bildverarbeitung

In der automatisierten Bildverarbeitung ist der richtige Zeitpunkt einer Kameraauslösung enorm wichtig. Die Entscheidung wann ausgelöst wird, fällt innerhalb von ms oder µs. Hierbei werden oftmals mehrere Eingangssignale logisch ausgewertet. Die PCs der Bildverbeitung sind meist nicht mit echtzeitfähigen Systemen zur Zustandsüberwachung von Signalen ausgerüstet. Eine in die Industriekamera integrierte PLC/SPS löst zum genau richtigen Zeitpunkt mit Hardware-Präzision aus und läßt den PC danach das tun, was er tun soll: Bilder auswerten.

Kameras mit programmierbarer Logik (224)

Historie

PLC (engl: Programmable Logic Control, deutsch: Speicher Programmierbare Steuerung, SPS) waren früher fest verdrahtete Logik. Timer wurden in Form von (Getriebe-)Motoren mit Stifttrommeln realisiert. Die Steuerungen wurden vorrangig in der Automobilindustrie eingesetzt um Arbeitsabläufe zu automatisieren.

1969 stellte Modicon eine Modicon 084 vor, bei der die logischen Verknüpfungen erstmals per Software programmiert werden konnten. Heutzutage bedienen SPS ein sehr breites Spektrum an Sensoren und Aktoren. Sehr bekannt im Bereich industrielle Automatisierung sind heute zB die Siemens S7, oder die Bausteine von B&R oder Beckhoff.

Funktion

Eine SPS überwacht den Zustand von Sensoren (zB Lichtschranken Füllstandsmesser, Abstandssensoren) und steuert Aktoren (Motoren, Greifer, Ventile). Hierbei kann sie die Zustände verschiedener Sensoren überwachen und deren Ergebnisse gemäß einem Softwareprogramm logisch verbinden. Sie stellt Timer zur Verfügung und kann bei deren Ablauf Aktionen auslösen. Die meisten SPS stellen feste maximale Antwortzeiten zur Verfügung (Echtzeitverhalten).

Regelmäßige Zustandsüberwachung

Sämtliche angeschlossene Sensoren werden regelmäßig in festgelegten Zeitabständen überwacht. Die SPS hat hierbei eine Zykluszeit die oft im ms-Bereich arbeitet um eine schnelle Antwort auf sensorische Ereignisse liefern zu können. Die Schnelligkeit des Zyklus ist dabei ein entscheidendes Leistungsmerkmal.

Logische Verknüpfung von Signalzuständen

Die programmierbare Logik unterstützt AND, OR, XOR, NAND, NOT. Damit können Signalzustände kombiniert werden und daraus (evtl in Verbindung mit einem Timer) eine logische Ausgabe generiert werden.

So kann zB eine Auslösung der Kamera 11.5ms nach Eingang eines Triggersignals auf Leitung 1 programmiert werden, wenn Leitung 3 auf LOW liegt.
Oder die Kamera macht ein Bild, wenn ein bestimmtes Ventil aufgeht und das Licht eingeschaltet ist.

SPS in einer Kamera

Der Auslösezeitpunkt einer Industriekamera ist oft sehr entscheidend in der Automatisierung. Meist müssen auch nur wenige Signale verknüpft oder ein Timer benutzt werden. Damit dieser Auslösezeitpunkt präzise eingestellt werden kann ist eine SPS mit einer kleinen Zykluszeit erforderlich.

Kameras von SVS-Vistek haben in ihrem I/O-Konzept eine kleine aber sehr schnelle programmierbare Logik mit einer Taktzeit von ca 16ns (!!) integriert. Das ermöglicht die

  • sehr präzise Einstellung von Timern
  • extrem schnelle Reaktion auf Zustandsänderungen der input Leitungen

 

Nutzen einer Kamera SPS

Eine in die Kamera integrierte SPS ermöglicht den Aufbau einer SafeTrigger Funktionalität oder zB auch die Ansteuerung von LED Beleuchtungen. Die Timer können so programmiert werden, daß auf ein Triggerereignis eine ganze Sequenz von Aktionen erfolgt - nach außen über die Ausgänge oder als Auslösungen für die Kamera.

Eine PLC/SPS in einer Kamera ermöglicht den Aufbau schlanker und ökonomischer Applikationen indem es die Integration zusätzlicher Software vermeidet und zusätzliche Hadware überflüssig macht. Die fest definierten Antwortzeiten der Logik sind für industrielle Apllikationen essentiell.

Natürlich können die logischen Funktionen einer Kamera eine SPS nicht vollumfänglich ersetzen. In vielen Anwendungen reichen dennoch die wenigen Timer Sequenzer, logischen Funktionen, Ein- und Ausgänge (jeweils bis zu vier Eingangänge und Ausgänge und serielle Verbindungen) für viele Applikationen aus.

Programmierbare Logik als Teil eines I/O Konzeptes

Die programmierbare Logik ist bei SVS-Vistek Bestandteil des integrierten I/O-Konzeptes. Es stellt auch die regelbaren PWM Leistungstreiber für die LED Beleuchtungen bereits in der Kamera zur Verfügung und ersetzt somit einen zusätzlichen Blitzcontroller. Diese können von der integrierten Logik direkt angesteuert werden.