1. 课程导入与协同架构总览

在自动化产线中，PLC 擅长逻辑控制、运动与安全联锁，机器视觉擅长测量、定位、识别与判定。三菱 iQ-F 系列 PLC（如 FX5U）本身并不直接处理图像，它通过标准工业接口与视觉系统交换“结果数据”和“触发信号”，从而把视觉的判定结论纳入整条产线的控制逻辑。理解这套协同架构，是后续所有编程、通信与调试工作的基础。

本课程围绕“iQ-F PLC + 机器视觉系统”的典型协同方式展开。视觉系统可以是智能相机、视觉控制器或基于 PC 的视觉软件，它们通常对外提供以太网（如 MC 协议、SLMP、Socket、Modbus TCP）、串口（RS-232/RS-485，常用 MC 协议或自定义 ASCII 帧）或 I/O 硬线信号。iQ-F 侧则通过内置以太网口、RS-485 扩展板（如 FX5-485ADP）或输入输出模块与视觉对接。选择哪种方式，取决于节拍、数据量、是否需要双向参数下发以及现场布线条件。

典型拓扑与数据流

最常见的拓扑是“PLC 主控 + 视觉从站”结构：PLC 负责发出拍照触发、切换配方、控制光源与剔除机构；视觉完成拍照、处理并回传坐标、角度、OK/NG 判定、条码字符串等结果。数据流方向可以概括为：PLC→视觉的触发与命令，视觉→PLC 的结果与状态。控制流则体现为：传感器到位→PLC 触发拍照→视觉处理→结果回传→PLC 判断并驱动执行机构。

图中左侧为 PLC 主控层，右侧为视觉处理层，中间是通信链路。上方蓝色箭头表示 PLC 向视觉发送触发、命令与配方；下方绿色箭头表示视觉向 PLC 回传坐标、角度、OK/NG 与条码等结果。底部虚线表示控制流时序：传感器到位后 PLC 触发拍照，视觉处理完成后回传结果，PLC 再驱动执行机构完成剔除或分拣。

通信方式的选择与参数示例

以 FX5U 内置以太网与视觉控制器通过 SLMP（MC 协议）通信为例，PLC 作为客户端主动读写视觉侧软元件。假设视觉侧开放端口 5000，PLC 侧使用 SP.SOCOPEN 或 socket 通信指令建立连接。若采用 Modbus TCP，则 PLC 作为主站，视觉作为从站，通过 ADPRW 指令读写保持寄存器。以下为一段示意性配置片段，用于说明参数组织方式，并非现场实测值：

// FX5U 以太网 socket 通信参数（示例）
通信协议      : TCP
本地端口      : 0（自动分配）
对方IP        : 192.168.1.50
对方端口      : 5000
连接超时      : 3 s
发送数据      : D100~D109（触发命令 + 配方号）
接收数据      : D200~D219（X坐标、Y坐标、角度、判定）

若使用 RS-485 串口，则需设置波特率（如 115200）、数据位 8、停止位 1、校验 None，并约定帧头、命令码、数据区与校验方式。串口方式布线简单、成本低，但速率和同时处理的数据量有限，适合单相机、结果字段较少的场景。

控制流中的关键时序

协同能否稳定，核心在于时序。典型节拍中，PLC 在工件到位后置位触发信号，视觉收到触发后开始拍照，处理时间通常在 20~200 ms 之间（取决于分辨率与算法复杂度）。视觉处理完成后置位“结果就绪”信号，PLC 读取结果并复位触发，等待下一个工件。若 PLC 在视觉未就绪时提前读取，会读到旧数据；若视觉在 PLC 复位触发前再次收到触发，可能造成结果错位。因此，实际编程中常采用“触发脉冲 + 就绪握手 + 结果锁存”的方式，并设置超时监控：若超过设定时间（如 500 ms）未收到就绪信号，PLC 置位视觉故障报警并停止节拍。

学习路线图

后续章节将按“通信建立→触发与握手→结果数据解析→判定与执行→异常处理→整线联调”的顺序推进。每一部分都会给出可操作的配置方法、示例参数和判断依据。学习时建议始终围绕一个具体工件和一个具体视觉任务（例如定位抓取或字符识别），把抽象协议落到实际数据上，避免只记指令而不理解数据流向。

本节需要建立的整体认知是：PLC 与视觉不是简单的“谁控制谁”，而是通过明确的信号与数据约定形成闭环。PLC 负责节拍、联锁与执行，视觉负责感知与判定，通信链路负责把两者连接起来。只有三者时序匹配、数据格式一致、异常有兜底，协同系统才能稳定运行。