一、項目背景與痛點分析

在某醫(yī)療設(shè)備企業(yè)開發(fā)的動脈硬化檢測儀中，核心控制系統(tǒng)采用歐姆龍CS1 PLC，負責設(shè)備的壓力傳感、數(shù)據(jù)采集與運動控制。設(shè)備需同時連接上位機監(jiān)控系統(tǒng)（用于數(shù)據(jù)存儲與分析）和觸摸屏（用于現(xiàn)場操作與參數(shù)設(shè)置）。傳統(tǒng)方案采用串口（RS-232）實現(xiàn)三方通訊，但面臨以下挑戰(zhàn)：

通訊效率瓶頸
串口速率僅115.2kbps，且上位機與觸摸屏需分時占用PLC通訊口。當設(shè)備實時采集動脈波形數(shù)據(jù)（每秒需傳輸約200個數(shù)據(jù)點）時，數(shù)據(jù)延遲高達300ms以上，導致上位機監(jiān)控畫面卡頓，觸摸屏操作響應滯后。

布線復雜度與維護難題
串口通訊需獨立布線，上位機與觸摸屏分別通過DB9接口連接PLC，導致控制柜內(nèi)線纜交錯。設(shè)備在醫(yī)院環(huán)境中運行時，頻繁的移動和震動易引發(fā)接口松動，平均每月發(fā)生2-3次通訊中斷故障，維護成本高昂。

抗干擾能力不足
醫(yī)療環(huán)境中的電磁干擾（如X光機、高頻電刀）常導致串口數(shù)據(jù)誤碼率超過5%，需額外增加光電隔離器，進一步增加系統(tǒng)成本和復雜度。

擴展性受限
設(shè)備后續(xù)升級需增加血氧監(jiān)測模塊時，串口資源已耗盡，無法直接接入，需更換PLC型號，改造成本超過15萬元。

二、解決方案

為解決上述問題，項目引入遠創(chuàng)智控YC8000-CJ串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊，構(gòu)建基于以太網(wǎng)的高效通訊架構(gòu)。模塊直接插入CS1 PLC的DB9通訊口，通過RJ45接口同時連接上位機和觸摸屏，實現(xiàn)三方數(shù)據(jù)并行傳輸。

1.硬件架構(gòu)設(shè)計

PLC端：CS1 PLC通過DB9接口連接YC8000-CJ模塊，模塊從PLC取電，無需額外供電。

上位機：通過以太網(wǎng)交換機與YC8000-CJ建立連接，運行組態(tài)軟件（如MCGS）實時監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)。

觸摸屏：通過模塊的COM2擴展口連接，采用ModbusRTU協(xié)議與PLC通訊，速率自動匹配至115.2kbps。

2.軟件配置流程

模塊初始化
通過瀏覽器訪問YC8000-CJ以太網(wǎng)模塊的Web配置界面（默認IP：192.168.1.178），設(shè)置PLC類型為“CS1 ”，開啟“PLC串行參數(shù)自適應”功能，模塊自動識別PLC的波特率、校驗位等參數(shù)，無需手動配置。

協(xié)議映射

ModbusTCP：將PLC的DM區(qū)（數(shù)據(jù)寄存器）映射為Modbus保持寄存器，上位機通過地址4x0001-4x0100讀寫實時數(shù)據(jù)。

FINS協(xié)議：觸摸屏通過COM2口以ModbusRTU協(xié)議訪問PLC，模塊自動將RTU數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為FINS協(xié)議，實現(xiàn)透明傳輸。

上位機組態(tài)
在MCGS中添加ModbusTCP設(shè)備，設(shè)置YC8000-CJ以太網(wǎng)模塊的IP地址和端口（默認502），建立變量與PLC數(shù)據(jù)區(qū)的映射關(guān)系。例如，將DM0映射為“動脈壓力值”，實現(xiàn)每秒200次的高速數(shù)據(jù)刷新。

觸摸屏編程
使用威綸通EasyBuilder軟件，配置COM2口參數(shù)為9600bps、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位，通過ModbusRTU協(xié)議讀寫PLC的D區(qū)寄存器，實現(xiàn)參數(shù)設(shè)置界面的實時更新。

三、產(chǎn)品功能亮點與技術(shù)優(yōu)勢

即插即用與多設(shè)備兼容
模塊無需占用PLC通訊口，支持同時連接10臺上位機和1臺觸摸屏。在本項目中，上位機通過以太網(wǎng)獲取實時波形數(shù)據(jù)，觸摸屏通過COM2口控制設(shè)備啟停，兩者互不干擾。

多協(xié)議融合與高速傳輸
支持ModbusTCP、FINS/UDP、FINS/TCP等協(xié)議，上位機與觸摸屏可根據(jù)需求選擇最優(yōu)通訊方式。實測以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸速率達80Mbps，較串口提升近700倍，波形數(shù)據(jù)延遲降至10ms以內(nèi)。

智能診斷與遠程維護
通過Web界面可實時查看通訊狀態(tài)，包括PLC與觸摸屏的通訊請求總數(shù)、錯誤次數(shù)等統(tǒng)計數(shù)據(jù)。醫(yī)院工程師可遠程登錄模塊，在線更新固件或調(diào)整參數(shù)，減少現(xiàn)場維護時間80%以上。

工業(yè)級可靠性設(shè)計
模塊采用金屬外殼，支持-40℃至85℃寬溫運行，通過CE認證。在醫(yī)院電磁干擾環(huán)境下，以太網(wǎng)通訊誤碼率低于0.01%，遠優(yōu)于串口的5%。

四、應用效果對比與價值提升

五、總結(jié)與行業(yè)啟示

遠創(chuàng)智控YC8000-CJ以太網(wǎng)模塊在動脈硬化檢測儀中的應用，成功解決了傳統(tǒng)串口通訊的效率瓶頸與維護難題。其串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)、多協(xié)議橋接功能，不僅提升了設(shè)備的實時性與可靠性，更通過遠程診斷降低了醫(yī)療設(shè)備的運維成本。該方案為醫(yī)療設(shè)備智能化升級提供了可復制的技術(shù)路徑，尤其適用于需多設(shè)備協(xié)同、高實時性要求的場景，如手術(shù)機器人、重癥監(jiān)護系統(tǒng)等。

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審核編輯 黃宇