一、項(xiàng)目背景與需求

網(wǎng)絡(luò)化：MES每 5 min拉取一次“焊接電流、電壓、送絲速度、氣體流量、能耗”5類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；

穩(wěn)定性：7×24 h連續(xù)生產(chǎn)，通信中斷 ≤1次/年；

實(shí)時(shí)性：工藝參數(shù)下發(fā)延遲＜50 ms；

兼容性：FX5U不做硬件改動(dòng)，繼續(xù)沿用現(xiàn)有星-環(huán)混合拓?fù)洌?/p>

擴(kuò)展性：后續(xù)可無(wú)縫接入 CANopen除塵、激光跟蹤等第三方設(shè)備。

二、關(guān)鍵設(shè)備清單

管理 PLC：三菱電機(jī) FX5U-80M，固件 1.32，CC-Link IE FB主站；

協(xié)議網(wǎng)關(guān)：遠(yuǎn)創(chuàng)智控 YC-CCLKIE-CAN工業(yè)級(jí)協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，24 VDC 2.5 W，導(dǎo)軌安裝；

焊機(jī)主控：OTC EXCEL ARC 500P，CANopen從站，節(jié)點(diǎn) 2-28；

交換機(jī)：赫斯曼 MACH1000 8GT，千兆環(huán)網(wǎng)，冗余＜20 ms；

軟件：GX Works3 V1.065T、YC-GateConfig V2.4.3、OTC ArcMonitor V5.2。

三、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c接線

CC-Link IE FB側(cè)
FX5U本體網(wǎng)口 →交換機(jī) → YC-CCLKIE-CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的 “CCLKIE”口；
網(wǎng)關(guān)作為從站，站號(hào) 5，占用 256字節(jié)輸入 / 256字節(jié)輸出，映射到 FX5U軟元件 D5000-D5255（輸入）與 D6000-D6255（輸出）。

CAN側(cè)
網(wǎng)關(guān) “CAN1” →屏蔽雙絞線（120 Ω終端，支線＜0.3 m）→ 27臺(tái)焊機(jī)；
網(wǎng)關(guān)做主站，發(fā) NMT心跳 100 ms， guarding time 300 ms，節(jié)點(diǎn) 2-28采用 PDO1（Tx）+ PDO2（Rx）各 8字節(jié)，總線負(fù)載 38 %。

四、YC-CCLKIE-CAN工業(yè)級(jí)協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)配置

硬件安裝
DIN35導(dǎo)軌，24 VDC±5 %，PWR燈常綠；
CAN口采用 5.08 mm可插拔端子，雙絞屏蔽層在網(wǎng)關(guān)側(cè)單端接地。

軟件配置（YC-GateConfig V2.4.3）
① CC-Link IE FB從站
– IP：192.168.1.5/24，站號(hào) 5，協(xié)議版本 V1.10；
–輸入 256字節(jié)，輸出 256字節(jié)，RPI 4 ms；
② CANopen主站
–波特率 500 kbps，NMT主站心跳 100 ms；
– PDO映射：
RxPDO（下發(fā)）→ 8字節(jié)，包含“焊接模式（1 B）、電流設(shè)定（2 B）、電壓設(shè)定（2 B）、送絲速度（2 B）、預(yù)留（1 B）”；
TxPDO（上傳）→ 8字節(jié)，包含“實(shí)際電流（2 B）、實(shí)際電壓（2 B）、送絲速度（2 B）、狀態(tài)字（1 B）、能耗累加高 8位（1 B）”；

③數(shù)據(jù)映射表
–將 FX5U側(cè) D6000開始 27×8 B寫入 RxPDO，對(duì)應(yīng) 27臺(tái)焊機(jī)；
–將 27臺(tái)焊機(jī) TxPDO數(shù)據(jù)寫入 D5000開始 27×8 B，供 MES讀??；
–校驗(yàn)方式：網(wǎng)關(guān)自動(dòng)累加 CRC16，F(xiàn)X5U側(cè)用 SUM校驗(yàn)，雙重保險(xiǎn)。

下載并重啟，網(wǎng)關(guān) “RUN”常綠， “CAN”閃爍 1 Hz，表示 27節(jié)點(diǎn)全部在線。

五、三菱側(cè) GX Works3組態(tài)

以太網(wǎng)配置 → CC-Link IEF Basic →添加遠(yuǎn)程站，站號(hào) 5，占用 256字；

軟元件分配：
遠(yuǎn)程輸入（RX）D5000-D5255，遠(yuǎn)程輸出（RY）D6000-D6255；

無(wú)需編寫 FROM/TO，F(xiàn)X5U自動(dòng) 4 ms循環(huán)刷新；

診斷：用 GX Works3監(jiān)視 D5000首字節(jié)，bit0=1表示焊機(jī)就緒，bit1=1表示起弧成功，bit7=1表示故障報(bào)警。

六、MES 對(duì)接與 Web發(fā)布

網(wǎng)關(guān)內(nèi)置 HTTP Server，開放 RESTful API；

數(shù)據(jù)字段：
{“node”:2, “current”:245, “voltage”:29.5, “wireSpeed”:8.2, “energy”:1.47 kWh}

邊緣計(jì)算：網(wǎng)關(guān)在本地緩存 24 h數(shù)據(jù)，斷網(wǎng)后自動(dòng)補(bǔ)錄，確保 MES數(shù)據(jù)完整。

七、調(diào)試與測(cè)試

27臺(tái)焊機(jī)并發(fā)起弧，持續(xù) 2 h，F(xiàn)X5U在線監(jiān)視 D5000計(jì)數(shù)器無(wú)跳變，通信負(fù)載 42 %；

在 50 kW變頻器旁 0.5 m處重復(fù)啟停，CAN總線零丟包；

靜電放電 ±8 kV接觸、±15 kV空氣，通信未中斷，符合 IEC-61000-4-2；

斷線模擬：拔掉任意一臺(tái)焊機(jī) CAN支線，網(wǎng)關(guān) 200 ms內(nèi)報(bào)警，F(xiàn)X5U立即置位 D6255故障位，MES彈窗，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)安全。

八、運(yùn)行效果

工藝透明：電流、電壓實(shí)時(shí)曲線在手機(jī) APP可見，質(zhì)檢員無(wú)需再進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)抄表；

能耗下降：通過(guò)在線能耗對(duì)比，發(fā)現(xiàn) 3號(hào)工位電流設(shè)定偏高 10 A，調(diào)參后單臺(tái)焊機(jī)節(jié)電 0.8 kWh/h，全年節(jié)電 17萬(wàn) kWh；

故障定位：過(guò)去焊機(jī)異常需 30 min排查，現(xiàn)在通過(guò)網(wǎng)關(guān)診斷字 5 s鎖定節(jié)點(diǎn)，維護(hù)效率提升 80 %；

擴(kuò)展無(wú)憂：2025年 10月新增 5臺(tái) CANopen除塵站，僅修改映射表，PLC程序零改動(dòng)，即插即用。

九、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)是傳統(tǒng)制造業(yè)“低成本、高可靠”升級(jí)的最佳捷徑；

選型時(shí)必須確認(rèn)網(wǎng)關(guān)的 CAN主站帶載能力（≥32 節(jié)點(diǎn)）、PDO周期（≤4 ms）及與 OTC焊機(jī)兼容性，遠(yuǎn)創(chuàng)智控 YC-CCLKIE-CAN在 27節(jié)點(diǎn) 4 ms場(chǎng)景下表現(xiàn)穩(wěn)定；

映射表與診斷字需提前規(guī)劃，方便 PLC直接復(fù)用原有報(bào)警算法；

現(xiàn)場(chǎng)布線遠(yuǎn)離動(dòng)力電纜，CAN采用屏蔽雙絞線，接地電阻＜1 Ω，可有效抑制變頻干擾；

邊緣計(jì)算與 RESTful API為后續(xù)接入 5G、數(shù)字孿生奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

通過(guò)遠(yuǎn)創(chuàng)智控YC-CCLKIE-CAN工業(yè)級(jí)協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，本項(xiàng)目在“零改動(dòng)”前提下實(shí)現(xiàn)三菱 FX5U與 OTC CANopen焊機(jī)高速互聯(lián)，為鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)打造了一條可復(fù)制、可推廣的“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”示范產(chǎn)線，也成為江蘇省 2025年度智能焊接標(biāo)桿案例。

審核編輯 黃宇