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一、项目背景
随着“中国制造2025”战略的推进,越来越多的传统制造企业正在加速向智能化、信息化方向转型。在机器人制造产线中,PLC作为核心控制单元,承担着设备控制、状态采集、逻辑判断等关键任务。然而,三菱FX3U系列PLC虽然性能稳定、应用广泛,但其本体并未集成以太网接口,仅提供RS-422编程口和RS-485扩展口,限制了其在现代工业以太网环境下的应用。
在某大型机器人制造企业的产线改造项目中,客户希望通过以太网实现PLC与上位机、触摸屏及MES系统的数据交互,而无需更改原有PLC程序或增加昂贵的官方通信模块。为此,项目最终采用了远创智控YC8000-FX 三菱PLC以太网模块,成功实现了FX3U PLC的以太网通信功能。
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二、项目需求
该机器人制造产线主要由以下几个部分组成:
1.主控PLC:三菱FX3U-48MR,负责控制6轴机械臂的运动逻辑、I/O信号采集、报警处理等;
2.人机界面:步科MT4433T触摸屏,用于显示设备状态、报警信息及操作界面;
3.上位机系统:运行组态王7.5 SP3,用于数据采集、历史记录、报表生成;
4.MES系统:通过以太网接口获取产线实时数据,实现生产追溯与质量管理。
客户提出以下几点要求:
·不更改原有PLC程序;
·不占用PLC的RS-485扩展口;
·实现PLC与触摸屏、上位机、MES系统的以太网通信;
·数据刷新周期≤ 500ms;
·系统运行稳定,调试周期控制在3天以内。
三、方案设计
经过评估,项目采用了远创智控YC8000-FX以太网通信模块,该模块专为三菱FX系列PLC设计,支持FX1N、FX2N、FX3U等型号,具有以下特点:
·通过PLC的RS-422编程口连接,不占用扩展口;
·支持三菱MC协议,兼容GX Works2、组态王、Kinco HMI等软件;
·内置以太网交换区(D8000~D8255),无需编写PLC通讯程序;
·工业级设计,支持导轨安装,抗干扰能力强;
·支持多主站并发访问,满足触摸屏、上位机、MES同时通信需求。
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网络拓扑结构如下:
·PLC:三菱FX3U-48MR;
·以太网模块:远创智控YC8000-FX三菱PLC以太网模块;
·触摸屏:步科MT4433T;
·上位机:Windows 10,运行组态王7.5 SP3;
·MES系统:通过以太网获取实时数据;
·网络设备:工业级千兆交换机,所有设备通过以太网连接。
四、设备接线与配置
1.硬件连接
·使用YC8000-FX以太网通信模块随模块附带的8P8C转DB25编程口线缆,将模块连接至FX3U的RS-422编程口;
·模块供电为DC 24V,功耗小于3W;
·使用超五类以太网线将YC8000-FX连接至工业交换机;
·触摸屏、上位机、MES系统均通过以太网接入同一局域网。
2.IP地址规划
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3.模块配置
·使用YC8000-FX以太网通讯模块配置工具,设置模块IP地址、子网掩码、网关等参数;
·设置“以太网交换区”起始地址为D8000,长度为256个字;
·启用MC协议服务,端口设置为5001;
·启用Modbus TCP协议服务,端口设置为502;
·设置数据刷新周期为100ms,确保实时性。
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五、软件配置与调试
1.触摸屏配置
·在Kinco HMIWare中新建工程,添加Modbus TCP客户端;
·设置远程IP为192.168.1.201,端口为502;
·添加数据点,如D8000(机械臂状态)、D8001(运行速度)、D8002(报警代码)等;
·设置刷新周期为300ms,画面响应迅速,数据稳定。
2.组态王配置
·添加“三菱FX以太网”驱动;
·设置IP地址为192.168.1.201,协议为MC协议;
·添加变量,如D8010(产量计数)、D8011(温度值)、M100(运行状态)等;
·设置历史记录、报警阈值、趋势图等功能;
·配置报表模板,实现班报、日报自动生成。
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3.MES系统对接
·MES系统通过Modbus TCP协议访问YC8000-FX以太网模块;
·读取D8000~D8050区间的关键生产数据;
·数据用于生产追溯、质量分析、OEE统计;
·通过JSON格式上传至云端数据库,供管理层查询。
六、调试过程与问题解决
1.通信不稳定问题
·现象:组态王偶尔出现通信超时;
·原因:网络中存在广播风暴;
·解决:为YC8000-FX以太网模块设置独立VLAN,隔离广播域,问题得以解决。
2.数据不刷新问题
·现象:触摸屏数据偶尔停滞;
·原因:Modbus TCP客户端未设置重连机制;
·解决:启用客户端断线重连功能,重试间隔设为2秒,问题消除。
3.PLC编程口矛盾问题
·现象:GX Works2无法在线监控;
·原因:YC8000-FX占用编程口;
·解决:模块支持“复用口”功能,允许编程与通信同时进行,无需拔插线缆。
七、运行效果与总结
经过3天的现场调试,整个系统运行稳定,满足客户所有需求:
·数据刷新周期稳定在300ms以内;
·触摸屏、上位机、MES系统均可同时访问PLC;
·无需修改PLC程序,节省大量开发时间;
·系统扩展性强,后续可轻松接入更多设备;
·客户已将此方案推广至其他产线,作为标准配置。
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