海康机器人丨SC相机工业协议详解——Profinet协议

一、 Profinet协议简介

1.1 Profinet协议概述

c由PROFIBUS国际组织(PROFIBUS International,PI)推出，是基于工业以太网技术的自动化总线标准。

三类通信模式：

1. 标准TCP/IP通信

用于HMI/SCADA、IT交互，响应速度100ms+；依托通用TCP/IP协议，满足普通工厂监控交互需求。

2. RT实时通信

常规自动化产线控制，响应1~10ms；在以太网二层开辟专用实时通道，大幅缩减协议栈处理耗时，性能优于传统现场总线。

3. IRT同步实时通信

面向高速运动控制场景，100个节点下整体响应＜1ms，抖动误差＜1μs，保障运动控制时序精准稳定。

1.2 Profinet硬件连接

PLC与SC相机之间实现Profinet通信，PLC与相机通过网线与交换机连接，需满足相机与PLC的IP处于同一网段。

PN端口通过设备名确定连接，因此需要注意设备名不能重复。同时设备 IP 地址必须和 SCMVS 客户端中设备的 IP 地址不相同，否则会导致通信异常。

1.3 Profinet看门狗时间

看门狗时间（Watchdog）：IO设备的看门狗时间以IO Update时间为基数，可以自动或手动调整，指定的看门狗时间内IO未更新则视为IO中断（具体表现为IO站点掉站）

二、 SC相机Profinet通信

2.1 6个组态模块介绍

SC相机Profinet通讯共6个可组态模块，具体如下；PLC实际组态后I/Q物理地址会自动偏移，以博图硬件组态界面为准。

1.Acquisition Status Module：状态区，可反馈设备当前状态，由相机发送到 PLC。该模块占用1字节。包括：trigger ready(触发准备)，trigger ack(触发反馈)等。

2.Acquisition Control Module：控制区，可控制设备获取图像，由 PLC 发送到相机。该模块占用1字节。包括：trigger enable（触发使能），trigger(触发)等。

3.Reads Result 64 Bytes Module：结果区（64Bytes），结果输出数据，由相机发送到 PLC。该模块占用65字节。输出相机的算法结果数据，包括：result length(结果数据长度)和result data(结果数据)。

4.User Data 64 Bytes Module：用户数据区，由PLC发送到相机。该模块占用65字节。PLC发送给相机的命令字符，包括：user data length(命令字符长度)和user data(命令字符)。

5.Reads Result 128 Bytes Module：结果区（128Bytes）：结果输出数据，由相机发送到 PLC。该模块占用129字节。

6.Reads Result 250 Bytes Module：结果区（250Bytes）：结果输出数据，由相机发送到 PLC。该模块占用251字节。

2.2 GSD文件

1.什么是GSD文件？

GSD是英文“General Station Description”的缩写，即”通用站描述文件”。GSD文件的主要作用是对PROFINET子站的资源进行描述，以便组态工具能够正确对其进行解析。这些信息包括：用于组态的数据、参数、模块(软件层)、诊断、报警、制造商标识(Manufacturer ID)及设备标识(Device ID)等等内容。

2. 命名规则

PROFINET的GSD文件采用XML语言描述，后缀名为xml。按照约定，PROFINET I/O设备的GSD文件应遵循如下的命名规则：

GSDML-[版本号]-[设备厂商名称]-[设备家族名称]-[日期].xml

一般我们下载到的GSDML文件中还包含一些图片，如下图所示。这些图片就是我们在硬件组态中看到的站点的样子。

2.3 通讯时序

1.PLC设置Trigger Enable（地址I2.0），相机准备就绪后设置Trigger Ready（地址Q2.0）;

2. PLC 检测到设备 Trigger Ready 信号后，发送 Trigger 信号 Q2.1 控制设备运行一次方案。

3. 当设备接收到 Trigger 信号后开始取图运行算法。

• 若正确输出算法工具结果，则设置 Results Available 信号 I2.4 并将配置结果内容放入到 IB68 开始的地址中；
• 若结果输出超时，则设置 Results Timeout 信号 I2.5 并将 IB68 开始地址清零。

三、连接测试步骤

3.1 相机端设置

1.通信设置——添加Profinet通讯，设置设备名称（必须与PLC端设置一致）；模块结果根据实际结果字符串长度选择；

2.触发设置——设置为软件触发；

3.运行设置——点击连续运行；

4.切换方案设置——切换模式选择通信切换，通信字符串可根据用户需求自定义；

3.2 西门子S7系列PLC博图设置

1.项目新建——打开博图软件，创建新项目

2.安装GSD文件

3.添加对应型号SC相机

4.相机参数设置

5.PLC程序下载

6.通讯验证

7.PLC开启监控界面

8.1 触发拍照——PLC发送使能，相机触发准备

8.2 触发拍照——PLC设置触发，相机开始处理

9.1 获取结果——算法结果获取

9.2 获取结果——获取结果完成后，复位触发信号

10.切换方案

四、常见问题

4.1 PLC软件设置相机IP冲突导致登录异常

• 问题现象：连接Profinet通信情况下，登录SCMVS界面参数显示空白
• 原因分析：设备 IP 地址必须和 SCMVS 客户端中设备的 IP 地址不相同，否则会导致相机异常
• 解决方法：修改PLC软件中设置的相机 IP 地址，或 SCMVS 客户端中设备的 IP 地址即可

4.2 切换方案不成功

• 问题现象：填入相应命令字符后，执行Execute Command，但切换方案不成功

• 原因分析： 

1. 字符长度设置不正确。例如客户的通信字符串设置为“0”，方案名设置为“1”，则通信字符串为“0 1”，命令字符长度为3；
2. 命令字符填写不正确。通信字符串“0 1”，中间的空格不知道如何填写。命令字符中的空格不应为byte类型的[00]，应填入char类型的“ ”，或byte类型的[20]；
3. 结束符不正确。命令字符下一个地址无字符，默认应该位char类型的‘0’，但客户在Command Data_4变量对应的地址填入了‘ ’，这是一个空格。填入空格导致相机认为命令字符位“0 1 ”，此时字符长度与实际不符，导致切换不生效；

• 解决方法：注意命令字符的设置，包含字符长度，空格的填写和结束符的填写

4.3 切换方案成功/失败的信号

• 问题现象：切换方案成功/失败，返回相应信号，便于客户判断

• 原因分析：1.SC3000在V3.0维护固件中增加方案切换成功、失败的标志位如上
• 解决方法：需升级V3.0.4以上固件

4.4 获取到的结果第一位丢失

• 问题现象：结果数据实际为：”1030006…；”，但PLC中只显示”030006…”，第一位数据丢失

• 原因分析：由于客户这里将Result Length和Result Data定义成2个变量，博图软件中将第二个变量自行对齐，导致地址15.0丢失
• 解决方法：将Result Length和Result Dara合并成1个变量，参考右图