一、項(xiàng)目背景

隨著“中國制造2025”戰(zhàn)略的推進(jìn)，越來越多的傳統(tǒng)制造企業(yè)正在加速向智能化、信息化方向轉(zhuǎn)型。在機(jī)器人制造產(chǎn)線中，PLC作為核心控制單元，承擔(dān)著設(shè)備控制、狀態(tài)采集、邏輯判斷等關(guān)鍵任務(wù)。然而，三菱FX3U系列PLC雖然性能穩(wěn)定、應(yīng)用廣泛，但其本體并未集成以太網(wǎng)接口，僅提供RS-422編程口和RS-485擴(kuò)展口，限制了其在現(xiàn)代工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)境下的應(yīng)用。

在某大型機(jī)器人制造企業(yè)的產(chǎn)線改造項(xiàng)目中，客戶希望通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)PLC與上位機(jī)、觸摸屏及MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，而無需更改原有PLC程序或增加昂貴的官方通信模塊。為此，項(xiàng)目最終采用了遠(yuǎn)創(chuàng)智控 YC8000-FX 三菱PLC以太網(wǎng)模塊，成功實(shí)現(xiàn)了FX3U PLC的以太網(wǎng)通信功能。

二、項(xiàng)目需求

該機(jī)器人制造產(chǎn)線主要由以下幾個(gè)部分組成：

1.主控PLC：三菱FX3U-48MR，負(fù)責(zé)控制6軸機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)邏輯、I/O信號(hào)采集、報(bào)警處理等；

2.人機(jī)界面：步科MT4433T觸摸屏，用于顯示設(shè)備狀態(tài)、報(bào)警信息及操作界面；

3.上位機(jī)系統(tǒng)：運(yùn)行組態(tài)王7.5 SP3，用于數(shù)據(jù)采集、歷史記錄、報(bào)表生成；

4.MES系統(tǒng)：通過以太網(wǎng)接口獲取產(chǎn)線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)追溯與質(zhì)量管理。

客戶提出以下幾點(diǎn)要求：

·不更改原有PLC程序；

·不占用PLC的RS-485擴(kuò)展口；

·實(shí)現(xiàn)PLC與觸摸屏、上位機(jī)、MES系統(tǒng)的以太網(wǎng)通信；

·數(shù)據(jù)刷新周期 ≤ 500ms；

·系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，調(diào)試周期控制在3天以內(nèi)。

三、方案設(shè)計(jì)

經(jīng)過評(píng)估，項(xiàng)目采用了遠(yuǎn)創(chuàng)智控YC8000-FX以太網(wǎng)通信模塊，該模塊專為三菱FX系列PLC設(shè)計(jì)，支持FX1N、FX2N、FX3U等型號(hào)，具有以下特點(diǎn)：

·通過PLC的RS-422編程口連接，不占用擴(kuò)展口；

·支持三菱MC協(xié)議，兼容GX Works2、組態(tài)王、Kinco HMI等軟件；

·內(nèi)置以太網(wǎng)交換區(qū)（D8000~D8255），無需編寫PLC通訊程序；

·工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)，支持導(dǎo)軌安裝，抗干擾能力強(qiáng)；

·支持多主站并發(fā)訪問，滿足觸摸屏、上位機(jī)、MES同時(shí)通信需求。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

·PLC：三菱FX3U-48MR；

·以太網(wǎng)模塊：遠(yuǎn)創(chuàng)智控YC8000-FX三菱PLC以太網(wǎng)模塊；

·觸摸屏：步科MT4433T；

·上位機(jī)：Windows 10，運(yùn)行組態(tài)王7.5 SP3；

·MES系統(tǒng)：通過以太網(wǎng)獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；

·網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：工業(yè)級(jí)千兆交換機(jī)，所有設(shè)備通過以太網(wǎng)連接。

四、設(shè)備接線與配置

1.硬件連接

·使用YC8000-FX以太網(wǎng)通信模塊隨模塊附帶的8P8C轉(zhuǎn)DB25編程口線纜，將模塊連接至FX3U的RS-422編程口；

·模塊供電為DC 24V，功耗小于3W；

·使用超五類以太網(wǎng)線將YC8000-FX連接至工業(yè)交換機(jī)；

·觸摸屏、上位機(jī)、MES系統(tǒng)均通過以太網(wǎng)接入同一局域網(wǎng)。

2.IP地址規(guī)劃

3.模塊配置

·使用YC8000-FX以太網(wǎng)通訊模塊配置工具，設(shè)置模塊IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)等參數(shù)；

·設(shè)置“以太網(wǎng)交換區(qū)”起始地址為D8000，長(zhǎng)度為256個(gè)字；

·啟用MC協(xié)議服務(wù)，端口設(shè)置為5001；

·啟用Modbus TCP協(xié)議服務(wù)，端口設(shè)置為502；

·設(shè)置數(shù)據(jù)刷新周期為100ms，確保實(shí)時(shí)性。

五、軟件配置與調(diào)試

1.觸摸屏配置

·在Kinco HMIWare中新建工程，添加Modbus TCP客戶端；

·設(shè)置遠(yuǎn)程IP為192.168.1.201，端口為502；

·添加數(shù)據(jù)點(diǎn)，如D8000（機(jī)械臂狀態(tài)）、D8001（運(yùn)行速度）、D8002（報(bào)警代碼）等；

·設(shè)置刷新周期為300ms，畫面響應(yīng)迅速，數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

2.組態(tài)王配置

·添加“三菱FX以太網(wǎng)”驅(qū)動(dòng)；

·設(shè)置IP地址為192.168.1.201，協(xié)議為MC協(xié)議；

·添加變量，如D8010（產(chǎn)量計(jì)數(shù)）、D8011（溫度值）、M100（運(yùn)行狀態(tài)）等；

·設(shè)置歷史記錄、報(bào)警閾值、趨勢(shì)圖等功能；

·配置報(bào)表模板，實(shí)現(xiàn)班報(bào)、日?qǐng)?bào)自動(dòng)生成。

3.MES系統(tǒng)對(duì)接

·MES系統(tǒng)通過Modbus TCP協(xié)議訪問YC8000-FX以太網(wǎng)模塊；

·讀取D8000~D8050區(qū)間的關(guān)鍵生產(chǎn)數(shù)據(jù)；

·數(shù)據(jù)用于生產(chǎn)追溯、質(zhì)量分析、OEE統(tǒng)計(jì)；

·通過JSON格式上傳至云端數(shù)據(jù)庫，供管理層查詢。

六、調(diào)試過程與問題解決

1.通信不穩(wěn)定問題

·現(xiàn)象：組態(tài)王偶爾出現(xiàn)通信超時(shí)；

·原因：網(wǎng)絡(luò)中存在廣播風(fēng)暴；

·解決：為YC8000-FX以太網(wǎng)模塊設(shè)置獨(dú)立VLAN，隔離廣播域，問題得以解決。

2.數(shù)據(jù)不刷新問題

·現(xiàn)象：觸摸屏數(shù)據(jù)偶爾停滯；

·原因：Modbus TCP客戶端未設(shè)置重連機(jī)制；

·解決：?jiǎn)⒂每蛻舳藬嗑€重連功能，重試間隔設(shè)為2秒，問題消除。

3.PLC編程口矛盾問題

·現(xiàn)象：GX Works2無法在線監(jiān)控；

·原因：YC8000-FX占用編程口；

·解決：模塊支持“復(fù)用口”功能，允許編程與通信同時(shí)進(jìn)行，無需拔插線纜。

七、運(yùn)行效果與總結(jié)

經(jīng)過3天的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，滿足客戶所有需求：

·數(shù)據(jù)刷新周期穩(wěn)定在300ms以內(nèi)；

·觸摸屏、上位機(jī)、MES系統(tǒng)均可同時(shí)訪問PLC；

·無需修改PLC程序，節(jié)省大量開發(fā)時(shí)間；

·系統(tǒng)擴(kuò)展性強(qiáng)，后續(xù)可輕松接入更多設(shè)備；

·客戶已將此方案推廣至其他產(chǎn)線，作為標(biāo)準(zhǔn)配置。


審核編輯 黃宇