一.行業(yè)痛點與解決方案

傳統(tǒng)倉儲物流系統(tǒng)中，采用西門子SMARTS7-200PLC（如CPUSR20、SR30等型號）的設備往往面臨三大通訊難題：一是無法直接接入以太網(wǎng)網(wǎng)絡，導致多PLC間的數(shù)據(jù)交互需要通過復雜的串口級聯(lián)實現(xiàn)，響應速度慢且穩(wěn)定性差；二是上位機監(jiān)控系統(tǒng)需要通過專用編程電纜或串口服務器才能采集數(shù)據(jù)，增加了系統(tǒng)延遲和故障點；三是不同品牌觸摸屏與PLC的連接需要定制驅(qū)動，兼容性差且維護成本高。

針對這些痛點，某大型電商倉儲中心在自動化升級項目中，采用了遠創(chuàng)智控的PPI-ETH-YC01Plus直通型以太網(wǎng)通訊處理器，成功實現(xiàn)了西門子SMARTS7-200PLC與S7-1200PLC的以太網(wǎng)互聯(lián)，同時解決了多品牌觸摸屏兼容問題。該模塊通過9針接口與S7-200PLC的PPI口直接連接，將串口信號轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)信號，不僅保留了原有的PPI通訊協(xié)議，還支持ModbusTCP/IP協(xié)議，完美實現(xiàn)了新舊系統(tǒng)的無縫對接。

二.項目背景與系統(tǒng)架構

該電商倉儲中心占地面積約5000平方米，主要處理中小件商品的存儲與分揀。升級前，倉儲系統(tǒng)由以下設備組成：

·入庫輸送線：采用西門子SMARTS7-200CPUSR30PLC控制，負責商品掃碼、稱重與緩存

·自動分揀機：采用西門子S7-1200CPU1214CDC/DC/DCPLC控制，實現(xiàn)商品按目的地分揀

·出庫conveyor系統(tǒng)：采用西門子SMARTS7-200CPUSR20PLC控制，完成商品打包前的輸送

·監(jiān)控系統(tǒng)：采用組態(tài)王KingView7.5開發(fā)，通過串口服務器采集設備數(shù)據(jù)

·操作終端：采用威綸通MT8102iE觸摸屏（入庫區(qū)）和昆侖通態(tài)TPC1061Ti觸摸屏（出庫區(qū)）

系統(tǒng)升級的核心需求是實現(xiàn)三大區(qū)域設備的協(xié)同控制：當入庫輸送線檢測到商品信息后，需實時將數(shù)據(jù)傳輸至分揀機PLC，確保分揀策略動態(tài)調(diào)整；同時，出庫系統(tǒng)需根據(jù)分揀完成信號啟動相應的輸送流程。由于原有S7-200PLC無法直接與S7-1200PLC進行以太網(wǎng)通訊，各設備間的數(shù)據(jù)交互依賴人工調(diào)度，導致日均處理量僅能達到8000件，遠不能滿足業(yè)務增長需求。

升級后的系統(tǒng)架構引入了3臺遠創(chuàng)智控PPI-ETH-YC01Plus模塊，分別部署在入庫、出庫的S7-200PLC控制柜中。模塊通過9針D型接口與S7-200PLC的PPI通訊口連接，以太網(wǎng)口接入車間局域網(wǎng)，實現(xiàn)了：

1.S7-200PLC與S7-1200PLC的實時數(shù)據(jù)交互

2.上位機通過以太網(wǎng)直接訪問所有PLC的運行數(shù)據(jù)

3.原有觸摸屏通過模塊的9針擴展口保持正常通訊（無需更換驅(qū)動）

硬件配置與連接方案

主要設備清單

1.控制設備：

o西門子SMARTS7-200CPUSR30（6ES7288-1SR30-0AA0）：1臺，入庫輸送線控制

o西門子SMARTS7-200CPUSR20（6ES7288-1SR20-0AA0）：1臺，出庫conveyor控制

o西門子S7-1200CPU1214C（6ES7214-1AG40-0XB0）：1臺，分揀機控制

o西門子SMARTEMDT08擴展模塊（6ES7288-2DT08-0AA0）：3臺，用于數(shù)字量輸入輸出

2.通訊設備：

o遠創(chuàng)智控PPI-ETH-YC01Plus以太網(wǎng)通訊處理器：3臺，實現(xiàn)S7-200的以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換

o華為S5720-28X-PWR-LI-AC交換機：1臺，提供工業(yè)以太網(wǎng)接入

o威綸通MT8102iE觸摸屏：1臺，入庫區(qū)操作終端

o昆侖通態(tài)TPC1061Ti觸摸屏：1臺，出庫區(qū)操作終端

o研華IPC-610L工控機：1臺，運行上位機監(jiān)控系統(tǒng)

硬件連接細節(jié)

1.S7-200與通訊模塊連接：
遠創(chuàng)智控PPI-ETH-YC01Plus模塊的9針母頭通過原裝西門子PPI電纜（6ES7901-3CB30-0XA0）與S7-200PLC的9針口連接，模塊供電采用DC24V，與PLC共用開關電源，確保電位一致。

2.以太網(wǎng)網(wǎng)絡架構：
所有PPI-ETH-YC01Plus模塊的RJ45網(wǎng)口通過超五類工業(yè)以太網(wǎng)電纜接入華為交換機，S7-1200PLC的PROFINET網(wǎng)口同樣接入該交換機，形成星型網(wǎng)絡拓撲。交換機與上位機工控機通過光纖收發(fā)器連接，保障數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性。

3.觸摸屏連接方案：
威綸通觸摸屏通過額外的PPI電纜連接至入庫區(qū)PPI-ETH-YC01Plus模塊的9針擴展口（模塊支持一進一出雙串口設計），昆侖通態(tài)觸摸屏采用相同方式連接至出庫區(qū)模塊，無需修改觸摸屏驅(qū)動程序，保持原有組態(tài)配置。

軟件配置與通訊實現(xiàn)

模塊參數(shù)配置

遠創(chuàng)智控PPI-ETH-YC01Plus模塊通過網(wǎng)頁端進行參數(shù)配置：

1.登錄模塊默認IP地址（192.168.1.100），在"基本配置"頁面設置靜態(tài)IP（入庫區(qū)：192.168.0.10；出庫區(qū)：192.168.0.11），子網(wǎng)掩碼255.255.255.0，網(wǎng)關192.168.0.1

2.在"串口配置"頁面設置PPI通訊參數(shù)：波特率9600bps，數(shù)據(jù)位8，停止位1，校驗位無（與S7-200PLC默認參數(shù)一致）

3.在"協(xié)議配置"頁面選擇"西門子PPI轉(zhuǎn)ModbusTCP"模式，設置Modbus從站地址（入庫PLC對應1號，出庫PLC對應2號）

S7-1200PLC程序設計

使用TIAPortalV16軟件編寫S7-1200控制程序，通過ModbusTCP客戶端功能塊與PPI-ETH-YC01Plus模塊通訊：

1.調(diào)用"MB_CLIENT"功能塊，設置服務器IP地址（分別指向兩個PPI-ETH模塊）

2.配置數(shù)據(jù)讀寫區(qū)域：

o讀取S7-200的I0.0-I0.7（入庫檢測信號）對應Modbus地址00001-00008

o讀取S7-200的Q0.0-Q0.7（設備運行狀態(tài)）對應Modbus地址01001-01008

o寫入控制指令至S7-200的V存儲區(qū)，對應Modbus保持寄存器40001-40010

3.編寫數(shù)據(jù)處理邏輯，當入庫區(qū)檢測到商品時，觸發(fā)分揀機的相應通道準備動作

S7-200PLC程序調(diào)整

使用STEP7-Micro/WINSMARTV2.5軟件修改原有程序：

1.在V存儲區(qū)開辟專用數(shù)據(jù)塊（V100.0-V199.9）用于與S7-1200交換數(shù)據(jù)

2.增加通訊狀態(tài)監(jiān)測邏輯，當PPI-ETH模塊通訊中斷時，觸發(fā)本地報警（Q1.0輸出控制報警燈）

3.保留原有與觸摸屏的通訊邏輯，通過SM0.5脈沖信號實現(xiàn)數(shù)據(jù)刷新

上位機監(jiān)控系統(tǒng)配置

在組態(tài)王KingView7.5中新增兩個ModbusTCP設備：

1.設備1：連接入庫區(qū)PPI-ETH模塊（IP:192.168.0.10），讀取I區(qū)、Q區(qū)狀態(tài)，寫入控制指令

2.設備2：連接出庫區(qū)PPI-ETH模塊（IP:192.168.0.11），配置同上

3.新增數(shù)據(jù)畫面，實時顯示三個區(qū)域的設備運行狀態(tài)、故障信息及生產(chǎn)計數(shù)

4.開發(fā)數(shù)據(jù)趨勢圖，記錄每小時處理量、設備利用率等關鍵指標

系統(tǒng)調(diào)試與運行效果

調(diào)試過程關鍵步驟

1.通訊鏈路測試：使用模塊自帶的"通訊測試"工具，驗證S7-200與模塊的PPI通訊是否正常，通過ping命令檢查以太網(wǎng)連接

2.數(shù)據(jù)讀寫測試：在S7-1200中強制輸出控制指令，觀察S7-200的響應狀態(tài)；在S7-200中模擬輸入信號，確認S7-1200能正確接收

3.觸摸屏兼容性測試：分別操作威綸通和昆侖通態(tài)觸摸屏，驗證參數(shù)修改、手動控制等功能是否正常

4.負載測試：模擬峰值工況（每小時1500件商品），連續(xù)運行8小時，監(jiān)測通訊延遲（平均<50ms）和數(shù)據(jù)丟包率（0%）

運行效果分析

系統(tǒng)升級后，倉儲中心實現(xiàn)了以下改進：

1.處理效率提升：日均處理量從8000件提升至15000件，峰值處理能力達到2000件/小時

2.響應速度優(yōu)化：入庫到分揀的響應時間從原來的2-3秒縮短至0.5秒以內(nèi)

3.維護成本降低：減少了70%的通訊故障，觸摸屏更換無需重新組態(tài)

4.數(shù)據(jù)透明度提高：上位機能實時采集所有設備數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)調(diào)度提供決策支持

總結與擴展應用

遠創(chuàng)智控PPI-ETH-YC01Plus網(wǎng)關模塊在本項目中展現(xiàn)了三大核心優(yōu)勢：一是完美解決了西門子SMARTS7-200PLC的以太網(wǎng)通訊難題，無需更換硬件即可實現(xiàn)系統(tǒng)升級；二是獨特的雙串口設計（9針主口+擴展口）確保了原有觸摸屏的無縫兼容，大幅降低了改造成本；三是支持PPI/Modbus雙協(xié)議轉(zhuǎn)換，為多品牌設備互聯(lián)提供了靈活選擇。

該方案不僅適用于倉儲物流領域，還可廣泛應用于食品加工、包裝機械、水處理等使用S7-200系列PLC的工業(yè)場景。后續(xù)可通過增加遠創(chuàng)智控的云網(wǎng)關模塊，將設備數(shù)據(jù)上傳至MES或ERP系統(tǒng)，實現(xiàn)更高級的數(shù)據(jù)分析與遠程運維功能，為工業(yè)4.0升級奠定基礎。

在工業(yè)自動化升級過程中，如何利用新技術改造存量設備、保護既有投資，是企業(yè)面臨的共同挑戰(zhàn)。本案例通過采用針對性的通訊解決方案，在最小化改造成本的前提下，實現(xiàn)了新舊系統(tǒng)的協(xié)同工作，為類似項目提供了可借鑒的實踐經(jīng)驗。

更多詳細內(nèi)容或具體配置過程可咨詢羽工。

審核編輯 黃宇