一、 項目背景：傳統(tǒng)串口通訊瓶頸凸顯，需以太網(wǎng)升級

該電機(jī)廠擁有多條電機(jī)生產(chǎn)線，涵蓋電機(jī)裝配、測試、包裝等多個工序。其中，電機(jī)測試環(huán)節(jié)尤為關(guān)鍵，每臺電機(jī)在出廠前都需經(jīng)過嚴(yán)格的性能測試，包括耐壓、絕緣、轉(zhuǎn)速、電流等多項指標(biāo)的檢測。為確保測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可追溯性，工廠為每臺電機(jī)配備了唯一的RFID標(biāo)簽，標(biāo)簽內(nèi)存儲了電機(jī)的型號、序列號、額定參數(shù)等關(guān)鍵信息。

在測試工位，現(xiàn)場操作人員需使用讀卡器讀取電機(jī)RFID標(biāo)簽信息，并將這些信息實時傳輸給三菱Q系列PLC（型號：Q03UDE），PLC根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)調(diào)用相應(yīng)的測試程序，驅(qū)動測試設(shè)備對電機(jī)進(jìn)行檢測，并將測試結(jié)果與電機(jī)信息進(jìn)行綁定，上傳至工廠MES系統(tǒng)，實現(xiàn)電機(jī)全生命周期的數(shù)據(jù)追溯。

然而，由于三菱Q03UDE PLC本體僅配備RS-232編程口和RS-485通訊口，未集成以太網(wǎng)接口，傳統(tǒng)采用串口與讀卡器通訊的方式存在以下突出問題：

通訊速率低，數(shù)據(jù)傳輸延遲大：串口通訊速率僅為幾十Kbps，讀取一次RFID標(biāo)簽信息需耗時數(shù)百毫秒，無法滿足高速生產(chǎn)線對實時性的要求，易造成電機(jī)測試節(jié)拍延誤，影響整體生產(chǎn)效率。

通訊距離受限，布線復(fù)雜：RS-485通訊理論距離雖可達(dá)1200米，但實際應(yīng)用中受電磁干擾、線纜質(zhì)量等因素影響，有效通訊距離大打折扣，且需鋪設(shè)專用通訊線纜，施工復(fù)雜，成本高。

無法實現(xiàn)多主站并行訪問：串口通訊為點(diǎn)對點(diǎn)模式，無法同時連接多個上位機(jī)或設(shè)備，導(dǎo)致PLC無法在讀卡器通訊的同時，與上位機(jī)、觸摸屏等其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，系統(tǒng)擴(kuò)展性差。

協(xié)議封閉，集成難度大：三菱PLC串口協(xié)議較為封閉，與第三方讀卡器設(shè)備集成時，需進(jìn)行復(fù)雜的協(xié)議解析和轉(zhuǎn)換，開發(fā)周期長，維護(hù)成本高。

上述問題嚴(yán)重制約了電機(jī)廠生產(chǎn)效率和智能化水平的提升，亟需一種高效、穩(wěn)定、開放的通訊解決方案，打破傳統(tǒng)串口通訊的瓶頸。

二、 解決方案：遠(yuǎn)創(chuàng)智控YC8000-Q以太網(wǎng)通訊模塊破局

經(jīng)過深入的市場調(diào)研和技術(shù)評估，該電機(jī)廠最終選用遠(yuǎn)創(chuàng)智控專為三菱Q系列PLC研發(fā)的YC8000-Q以太網(wǎng)通訊處理器，作為PLC與讀卡器之間通訊的橋梁。YC8000-Q以太網(wǎng)模塊具備以下核心功能與優(yōu)勢：

串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)，透明傳輸：YC8000-Q通訊模塊通過其自帶的RS-232/485串口與三菱Q系列PLC的編程口或通訊口相連，將PLC的串口數(shù)據(jù)透明轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，無需修改PLC原有程序，即可實現(xiàn)PLC與以太網(wǎng)設(shè)備的無縫對接。

支持多種通訊協(xié)議，兼容性強(qiáng)：模塊內(nèi)置三菱MC協(xié)議、Modbus TCP協(xié)議等主流工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，可輕松實現(xiàn)與讀卡器、上位機(jī)、觸摸屏、MES系統(tǒng)等多種設(shè)備的互聯(lián)互通，極大地提升了系統(tǒng)的開放性和兼容性。

高速以太網(wǎng)通訊，實時性佳：模塊支持10/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)，通訊速率高達(dá)100Mbps，相比傳統(tǒng)串口通訊提升數(shù)百倍，數(shù)據(jù)傳輸延遲降至毫秒級，完全滿足電機(jī)測試工位對實時性的嚴(yán)苛要求。

支持多主站并行訪問，擴(kuò)展性強(qiáng)：模塊最多可同時支持6個上位機(jī)或設(shè)備并行連接，實現(xiàn)PLC與讀卡器、上位機(jī)、觸摸屏等多設(shè)備的同時通訊，為構(gòu)建復(fù)雜的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)提供了堅實基礎(chǔ)。

工業(yè)級設(shè)計，穩(wěn)定可靠：模塊采用工業(yè)級元器件，支持寬溫工作（-40℃~75℃），具備高EMC電磁兼容性和抗干擾能力，適應(yīng)電機(jī)廠復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境，確保長期穩(wěn)定運(yùn)行。

三、 系統(tǒng)架構(gòu)與設(shè)備配置

在電機(jī)測試工位，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，具體設(shè)備配置與連接方式如下：

1.核心設(shè)備：

PLC：三菱Q系列PLC，型號：Q03UDE，負(fù)責(zé)電機(jī)測試邏輯控制、數(shù)據(jù)采集與上傳。

以太網(wǎng)模塊：遠(yuǎn)創(chuàng)智控YC8000-Q以太網(wǎng)通訊處理器，實現(xiàn)PLC串口到以太網(wǎng)的協(xié)議轉(zhuǎn)換。

讀卡器：圖爾克（Turck）RFID讀卡器，型號：TBEN-L-RFID-8DIP-8DOP，支持以太網(wǎng)通訊，用于讀取電機(jī)RFID標(biāo)簽信息。

交換機(jī)：西門子（Siemens）工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，型號：SCALANCE XB208，提供穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換。

2.連接方式：

PLC與YC8000-Q以太網(wǎng)通訊處理器連接：使用標(biāo)準(zhǔn)RS-232編程電纜（型號：QC30R2），將YC8000-Q模塊的COM1口與三菱Q03UDE PLC的編程口相連，實現(xiàn)串口數(shù)據(jù)通訊。

YC8000-Q模塊與交換機(jī)連接：使用超五類屏蔽雙絞網(wǎng)線，將YC8000-Q模塊的以太網(wǎng)口（LAN口）接入西門子SCALANCE XB208交換機(jī)的任意端口，構(gòu)建以太網(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)。

讀卡器與交換機(jī)連接：同樣采用屏蔽雙絞網(wǎng)線，將圖爾克TBEN-L-RFID-8DIP-8DOP讀卡器的以太網(wǎng)口接入交換機(jī)，確保讀卡器與YC8000-Q模塊處于同一局域網(wǎng)內(nèi)。

3.網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置：

YC8000-Q模塊配置：通過模塊自帶的Web配置界面，設(shè)置模塊的IP地址為192.168.1.100，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0，網(wǎng)關(guān)為192.168.1.1，工作模式為TCP Server，監(jiān)聽端口為5000。同時，配置串口參數(shù)與PLC完全一致（波特率：115200bps，數(shù)據(jù)位：8位，停止位：1位，校驗位：無）。

讀卡器配置：在讀卡器的配置軟件中，設(shè)置其IP地址為192.168.1.101，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0，確保與YC8000-Q模塊處于同一網(wǎng)段。配置讀卡器的通訊協(xié)議為Modbus TCP，并設(shè)置其作為TCP Client，主動連接YC8000-Q模塊的IP地址和端口（192.168.1.100:5000）。

PLC端配置：在PLC程序中，無需進(jìn)行額外配置，僅需確保PLC的串口參數(shù)與YC8000-Q模塊一致即可。通過MC協(xié)議，PLC可自動識別并響應(yīng)讀卡器的通訊請求。

四、 通訊實現(xiàn)與數(shù)據(jù)交互流程

系統(tǒng)上電后，圖爾克讀卡器作為TCP Client，主動向YC8000-Q以太網(wǎng)通訊模塊發(fā)起連接請求。YC8000-Q模塊在接收到請求后，建立TCP連接，并將讀卡器發(fā)送的Modbus TCP協(xié)議數(shù)據(jù)透明轉(zhuǎn)換為三菱MC協(xié)議數(shù)據(jù)，通過串口轉(zhuǎn)發(fā)給PLC。PLC接收到數(shù)據(jù)后，解析出讀卡器讀取到的RFID標(biāo)簽信息（如電機(jī)型號、序列號等），并根據(jù)這些信息調(diào)用相應(yīng)的測試程序，驅(qū)動測試設(shè)備對電機(jī)進(jìn)行檢測。檢測完成后，PLC將測試結(jié)果與電機(jī)信息進(jìn)行綁定，并通過YC8000-Q模塊將數(shù)據(jù)上傳至工廠MES系統(tǒng)，實現(xiàn)電機(jī)測試數(shù)據(jù)的實時采集與追溯。

五、 應(yīng)用效果與價值收益

自系統(tǒng)上線運(yùn)行以來，取得了顯著的應(yīng)用效果：

通訊速率大幅提升：以太網(wǎng)通訊速率高達(dá)100Mbps，讀取一次RFID標(biāo)簽信息的時間縮短至毫秒級，電機(jī)測試節(jié)拍提升30%以上，顯著提高了生產(chǎn)效率。

數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠：系統(tǒng)運(yùn)行半年以來，未出現(xiàn)一起因通訊故障導(dǎo)致的生產(chǎn)停機(jī)事故，設(shè)備穩(wěn)定性提升50%以上，極大地保障了生產(chǎn)的連續(xù)性。

系統(tǒng)擴(kuò)展性增強(qiáng)：基于以太網(wǎng)的開放式架構(gòu)，工廠可方便地增加更多讀卡器、上位機(jī)或智能設(shè)備，實現(xiàn)生產(chǎn)線的快速擴(kuò)展與升級，為未來的智能化改造奠定了堅實基礎(chǔ)。

六、 總結(jié)與展望

本案例成功展示了遠(yuǎn)創(chuàng)智控YC8000-Q以太網(wǎng)通訊模塊在電機(jī)廠智能化升級中的關(guān)鍵作用。通過該模塊，傳統(tǒng)三菱Q系列PLC得以突破串口通訊的瓶頸，實現(xiàn)與讀卡器等以太網(wǎng)設(shè)備的高速、穩(wěn)定、開放通訊，為電機(jī)廠構(gòu)建高效、透明、智能的生產(chǎn)管理體系提供了切實可行的解決方案。

（技術(shù)相關(guān)問題可聯(lián)系楊工）

審核編輯 黃宇