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。

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。

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

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。

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。

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。