Eine prozesssichere SPS-Integration erfordert die deterministische Definition des Triggersignals, den synchronen Austausch von Produktkennungen und eine strukturierte Rückmeldung von Prüfdaten. Moderne Vision-Systeme nutzen echtzeitfähige Feldbusse wie PROFINET, EtherCAT oder EtherNet/IP für Prozessdaten sowie OPC UA für übergeordnete IT- und MES-Systeme.
Der deterministische Prüfzyklus im Detail
Der fehlerfreie Ablauf einer inline-Qualitätskontrolle basiert auf einer strikt getakteten Kommunikationskette zwischen der Maschinensteuerung (SPS) und dem Kamerasystem:
- Bauteil erreicht die definierte Prüfposition im Werkzeug oder auf dem Förderband.
- SPS übermittelt die Typenkennung (Rezeptnummer) vorab an das Vision-System.
- Ein zeitkritischer Hardware-Trigger löst die Bildaufnahme mikrosekundengenau aus.
- Das Vision-System wertet das Bild aus und hält den Busy-Status aufrecht.
- Die Ergebnisdaten (Gut/Schlecht, Fehlercodes, Messwerte) werden an die SPS übergeben und quittiert.
Vergleich industrieller Kommunikationsprotokolle
| Schnittstelle | Echtzeitfähigkeit | Typischer Anwendungsbereich (THOP-Praxis) |
|---|---|---|
| Digitale I/O (24V) | Sehr hoch (Hardware) | Einfache Triggerung, Bereit-Signale, binäre IO/NIO-Ausgabe. |
| PROFINET (RT/IRT) | Hoch bis sehr hoch | Standard in Siemens-Umgebungen; Übertragung von Rezepten, Fehlercodes. |
| EtherCAT | Extrem hoch (< 1 ms) | Motion-Control-Anwendungen, fliegende Bildaufnahme synchron zu Servoachsen. |
| EtherNet/IP | Hoch | Standard im Rockwell / Allen-Bradley Automatisierungsumfeld. |
| OPC UA | Mittel (Nicht-Echtzeit) | Herstellerunabhängiger Export an MES, ERP-Systeme oder Qualitätsdatenbanken. |
Hardware-Triggerung versus Software-Bus-Kommunikation
Für die Bildaufnahme gilt in der industriellen Bildverarbeitung der Grundsatz: Der Trigger zur Bildaufnahme gehört auf einen direkten digitalen Hardware-Eingang der Kamera oder des Vision-Controllers (z. B. über eine schnelle Lichtschranke oder ein direktes 24V-Signal der SPS-Ausgangsbaugruppe). Ein Software-Trigger über Feldbusprotokolle unterliegt Jitter (Laufzeitschwankungen) im Netzwerk. Dies kann bei bewegten Bauteilen zu Positionsverschiebungen im Bild und damit zu Scheinausschuss führen. Daten wie Produkt-IDs, Chargennummern oder detaillierte Messergebnisse werden dagegen parallel und flexibel über den Feldbus übertragen.
Jedes THOPinspect-System verfügt über galvanisch getrennte, ultraschnelle Hardware-Digitaleingänge für den Kamera-Trigger sowie standardisierte Software-Bausteine (Siemens TIA-Portal, Beckhoff TwinCAT), was die Integrationszeit in Ihre bestehende Anlage deutlich verkürzt.