Implementing ADS Interface for Integration of PLC and Machine Vision Application
Hänninen, Henri (2023)
2023
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023052413703
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023052413703
Tiivistelmä
Opinnäytetyön tarkoituksena oli toteuttaa kommunikaatiorajapinta Beckhoffin PLC:n (Programmable Logic Controller) ja konenäkösovelluksen välille käyttäen ADS-protokollaa. ADS (Automation Device Specification) on Beckhoff Automationin kehittämä tiedonsiirtoprotokolla, jota Beckhoffin ohjelmointiympäristö TwinCAT käyttää kommunikointiin eri ohjelmamoduulien välillä. Sitä voidaan käyttää myös ulkoiseen kommunikointiin automaatiolaitteiden kanssa, jotka tukevat protokollaa. ADS-rajapinta toteutettiin LabVIEW:n graafisella ohjelmointikielellä hyödyntäen Beckhoffin TF3710 TwinCAT 3 interface for LabVIEW -kirjastoa, joka tarjoaa mahdollisuuden kyseisen rajapinnan luomiseen.
Tiedonsiirtorajapinnan testaamista varten kehitettiin konenäkösovellus. Konenäkösovelluksen tarkoitus oli tunnistaa ja tarkastella kuusikulmiomuttereita. Konenäkösovellukselle rakennettiin testausympäristö, joka sisälsi kameralaitteiston. Opinnäytetyö sisältää kameralaitteiston konfiguroimisen ja konenäkösovelluksen ohjelmoinnin. Konenäkösovellus ohjelmoitiin käyttäen National Instrumentsin Vision Builder AI -ohjelmistoa.
Opinnäytetyössä ADS-rajapintaa vertaillaan TCP/IP client-rajapintaan. TCP/IP client on TCP/IP-protokollaan perustuva tiedonsiirtorajapinta, jota käytetään laitteiden väliseen kommunikointiin erilaisissa automaatiosovelluksissa ja sen on kehittänyt JOT Automation. Opinnäytetyössä tutkitaan rajapintojen suorituskykyä kommunikaationopeuden, vakauden sekä käytettävyyden osalta. Vertailu toteutettiin käyttäen PLC-ohjelmaa, joka laskee kommunikaatioajan viestin lähettämisen ja vastaanoton välillä. PLC-toiminnallisuus ohjelmoitiin TwinCAT 3 -ympäristössä.
Tuloksena opinnäytetyössä saatiin toimiva kommunikaatiorajapinta Beckhoffin PLC:n ja konenäkösovelluksen välille. ADS-rajapinta osoittautui suorituskyvyltään paremmaksi TCP/IP client-rajapintaan verrattuna kommunikaationopeuden ja vakauden osalta. Lisäksi ADS-rajapinta on monipuolinen sekä yksinkertainen käyttää ja muokata. Sitä voidaan käyttää sellaisenaan muissa sovelluksissa, missä Beckhoffin PLC kommunikoi konenäkösovelluksen kanssa.
Opinnäytetyö tehtiin JOT Automation Oy:lle. Työ tehtiin talven 2022 ja kevään 2023 aikana ja se tehtiin pääosin toimeksiantajan tiloissa Oulussa. The main purpose of this thesis was to implement a communication interface between Beckhoff PLC (Programmable Logic Controller) and a machine vision application using ADS protocol. ADS (Automation Device Specification) is a communication protocol developed by Beckhoff Automation, and it is used within Beckhoff’s TwinCAT automation software to communicate between different software components. ADS can also be used for external communication with automation devices that support the protocol. The ADS communication interface was implemented using LabVIEW graphical programming language and utilizing TF3710 TwinCAT 3 interface for Lab-VIEW library by Beckhoff, which provides tools for such an interface.
A machine vision application was developed to test the interface. The purpose of the machine vision application was to detect and examine hexagon nuts. A test station with a camera setup was also constructed for the machine vision application. The thesis consists of the hardware configuration of the camera setup as well as the programming of machine vision software. Ma-chine vision was programmed using National Instrument’s Vision Builder AI.
The thesis compares the ADS interface to a TCP/IP client. The TCP/IP client is an external software used for communication in various automation systems, including machine vision applications. It is based on the TCP/IP protocol and developed by JOT Automation. Both interfaces were examined in terms of speed and stability of the connection as well as usability of the interface. The comparison was established using a PLC application measuring the time between sending a command and receiving a response from the machine vision application. The PLC functionality was programmed in the TwinCAT 3 environment.
The result of the thesis was a functional communication interface between Beckhoff PLC and a machine vision application. The ADS interface proved to be more efficient in terms of speed and stability. Additionally, it is versatile and simple to use and modify. It can be utilized in similar applications where Beckhoff PLC communicates with a machine vision application.
The thesis was done for JOT Automation Ltd between winter 2022 and spring 2023. The work for the thesis was done mainly in their premises in Oulu, Finland.
Tiedonsiirtorajapinnan testaamista varten kehitettiin konenäkösovellus. Konenäkösovelluksen tarkoitus oli tunnistaa ja tarkastella kuusikulmiomuttereita. Konenäkösovellukselle rakennettiin testausympäristö, joka sisälsi kameralaitteiston. Opinnäytetyö sisältää kameralaitteiston konfiguroimisen ja konenäkösovelluksen ohjelmoinnin. Konenäkösovellus ohjelmoitiin käyttäen National Instrumentsin Vision Builder AI -ohjelmistoa.
Opinnäytetyössä ADS-rajapintaa vertaillaan TCP/IP client-rajapintaan. TCP/IP client on TCP/IP-protokollaan perustuva tiedonsiirtorajapinta, jota käytetään laitteiden väliseen kommunikointiin erilaisissa automaatiosovelluksissa ja sen on kehittänyt JOT Automation. Opinnäytetyössä tutkitaan rajapintojen suorituskykyä kommunikaationopeuden, vakauden sekä käytettävyyden osalta. Vertailu toteutettiin käyttäen PLC-ohjelmaa, joka laskee kommunikaatioajan viestin lähettämisen ja vastaanoton välillä. PLC-toiminnallisuus ohjelmoitiin TwinCAT 3 -ympäristössä.
Tuloksena opinnäytetyössä saatiin toimiva kommunikaatiorajapinta Beckhoffin PLC:n ja konenäkösovelluksen välille. ADS-rajapinta osoittautui suorituskyvyltään paremmaksi TCP/IP client-rajapintaan verrattuna kommunikaationopeuden ja vakauden osalta. Lisäksi ADS-rajapinta on monipuolinen sekä yksinkertainen käyttää ja muokata. Sitä voidaan käyttää sellaisenaan muissa sovelluksissa, missä Beckhoffin PLC kommunikoi konenäkösovelluksen kanssa.
Opinnäytetyö tehtiin JOT Automation Oy:lle. Työ tehtiin talven 2022 ja kevään 2023 aikana ja se tehtiin pääosin toimeksiantajan tiloissa Oulussa.
A machine vision application was developed to test the interface. The purpose of the machine vision application was to detect and examine hexagon nuts. A test station with a camera setup was also constructed for the machine vision application. The thesis consists of the hardware configuration of the camera setup as well as the programming of machine vision software. Ma-chine vision was programmed using National Instrument’s Vision Builder AI.
The thesis compares the ADS interface to a TCP/IP client. The TCP/IP client is an external software used for communication in various automation systems, including machine vision applications. It is based on the TCP/IP protocol and developed by JOT Automation. Both interfaces were examined in terms of speed and stability of the connection as well as usability of the interface. The comparison was established using a PLC application measuring the time between sending a command and receiving a response from the machine vision application. The PLC functionality was programmed in the TwinCAT 3 environment.
The result of the thesis was a functional communication interface between Beckhoff PLC and a machine vision application. The ADS interface proved to be more efficient in terms of speed and stability. Additionally, it is versatile and simple to use and modify. It can be utilized in similar applications where Beckhoff PLC communicates with a machine vision application.
The thesis was done for JOT Automation Ltd between winter 2022 and spring 2023. The work for the thesis was done mainly in their premises in Oulu, Finland.