一、項(xiàng)目背景

華東地區(qū)某國家級現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園新建了 20 座雙層薄膜智能溫室，單棚面積 2 400 m2，種植高端串收番茄。溫室主體設(shè)備由三菱電機(jī)自動化系統(tǒng)集中監(jiān)控，但環(huán)境調(diào)控執(zhí)行機(jī)構(gòu)（通風(fēng)、卷簾、循環(huán)泵）全部采用 ABB ACS380 系列變頻器，內(nèi)置 Modbus TCP 從站接口。為了在三菱 CC-Link IE Field Basic（簡稱 CC-Link IE FB）主干網(wǎng)絡(luò)中直接讀取變頻器運(yùn)行數(shù)據(jù)并下發(fā)調(diào)速指令，用戶選用了捷米特 JM-CCLKIE-TCP工業(yè)級協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)。該網(wǎng)關(guān)在本項(xiàng)目中同時承擔(dān)「Modbus TCP 主站」與「CC-Link IE FB 從站」雙重角色，實(shí)現(xiàn)兩種協(xié)議數(shù)據(jù)區(qū)的實(shí)時映射，從而打通品牌壁壘，構(gòu)建統(tǒng)一的溫室管控平臺。

二、設(shè)備清單

三、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c連接

1.CC-Link IE FB 網(wǎng)絡(luò)：FX5U 采用 100 Mbit/s 工業(yè)以太網(wǎng)，IP 段 192.168.1.0/24；網(wǎng)關(guān)作為「從站」占用 1 個邏輯站，站號 1。

2.Modbus TCP 網(wǎng)絡(luò)：網(wǎng)關(guān) LAN2 口獨(dú)立網(wǎng)段 192.168.2.0/24，ACS380 默認(rèn)端口 502；網(wǎng)關(guān)做「主站」最多開通 8 條通道，本項(xiàng)目啟用 8 條。

3.物理連接：網(wǎng)關(guān) LAN1 → 交換機(jī) → FX5U；網(wǎng)關(guān) LAN2 → 交換機(jī) → 8 臺變頻器；形成「一主八從」星型結(jié)構(gòu)，網(wǎng)線全部采用 CAT6 屏蔽雙絞，長度 ≤60 m。

四、網(wǎng)關(guān)配置步驟

1.硬件設(shè)置

·JM-CCLKIE-TCP 側(cè)面 8 位撥碼：Bit1-3 設(shè)為 001（主站模式），Bit4-6 設(shè)為 001（1 個邏輯站），Bit7-8 保持 OFF。

2.軟件組態(tài)
打開「JM Modbus Manager」V2.7，新建工程：
a) CC-Link IE FB 側(cè)

·選擇「從站」→ 設(shè)置 IP 192.168.1.20 → 占用站數(shù) 1 → RX/RY 各 64 點(diǎn)，RWw/RWr 各 32 字。
b) Modbus TCP 側(cè)

·右鍵「添加通道」→ 填寫 8 個 Node，對應(yīng) 8 臺變頻器；

·每條命令拖拽「03H 讀取」→ 起始 0（對應(yīng) 40001），長度 8；

·拖拽「10H 寫入」→ 起始 100（對應(yīng) 40101），長度 2；

·采樣周期統(tǒng)一設(shè)為 128 ms，超時 2 s，重試 2 次。
c) 數(shù)據(jù)映射

·將 8×8=64 個輸入寄存器依次映射至 RWr0~RWr63；

·將 8×2=16 個輸出寄存器映射至 RWw0~RWw15；

·網(wǎng)關(guān)在內(nèi)部完成寄存器高低字節(jié)交換，保證與 FX5U 字順序一致。

3.下載配置
通過以太網(wǎng)掃描到網(wǎng)關(guān)，點(diǎn)擊「下載」，進(jìn)度 100 % 后重啟生效。

五、PLC 側(cè)編程（GX Works3）

1.參數(shù)設(shè)置

·打開「FX5U CPU」→「以太網(wǎng)端口」→「CC-Link IE FB 配置」→ 添加遠(yuǎn)程站，站號 1，占用 1 站，RX/RY 64 點(diǎn)，RWw/RWr 32 字，與網(wǎng)關(guān)保持完全一致。

2.軟元件分配（示例）

·RWr0~RWr7 → 變頻器 1 數(shù)據(jù)區(qū)（D1000~D1007）

·RWw0~RWw1 → 變頻器 1 指令區(qū)（D2000~D2001）

·其余 7 臺依次類推。

3.控制邏輯

·采用 FROM/TO 指令批量讀寫；

·溫度 PID 運(yùn)算結(jié)果（D300）經(jīng)量程轉(zhuǎn)換后送入 D2000（頻率設(shè)定），實(shí)現(xiàn) 0.1 Hz 精度微調(diào)；

·當(dāng)光照 >80000 lux 或濕度 <60 %RH 時，F(xiàn)X5U 通過 RY0 發(fā)出「高速通風(fēng)」模式，變頻器 1~4 升頻至 45 Hz；

·故障檢測：若 RWr 狀態(tài)字位 0=1，表示變頻器報警，PLC 立即切斷對應(yīng)輸出并記錄 D9000 報警日志。

4.在線調(diào)試
監(jiān)控 CC-Link IE FB 診斷，「遠(yuǎn)程站通信狀態(tài)」全部綠燈；使用 Modbus Poll 連接網(wǎng)關(guān) LAN2，03H 讀取 40001，返回數(shù)據(jù)與 RWr 實(shí)時一致，驗(yàn)證協(xié)議轉(zhuǎn)換正確。

六、運(yùn)行效果

·通信周期：FX5U 刷新 32 字遠(yuǎn)程寄存器約 8 ms，網(wǎng)關(guān) Modbus 輪詢 8 從站 128 ms，端到端響應(yīng) <200 ms；

·節(jié)能效果：番茄定植-采收周期 180 天，變頻器精準(zhǔn)調(diào)速后，單棚平均節(jié)電 1 850 kWh，折合電費(fèi)節(jié)省 1 480 元；

·產(chǎn)量提升：晝夜溫差穩(wěn)定在 ±2 ℃，CO?濃度保持 800 ppm，串收番茄單產(chǎn)提高 8.3 %，商品果率提升 5 %；

·故障率下降：系統(tǒng)投運(yùn) 6 個月，變頻器和網(wǎng)關(guān)零故障，通信丟包率 <0.01 %，遠(yuǎn)低于行業(yè) 1 % 要求。

八、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

1.捷米特 JM-CCLKIE-TCP工業(yè)級協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)采用工業(yè)級 ARM Cortex-A7 雙核，功耗 <3 W，-40~+75 ℃ 運(yùn)行，完全適應(yīng)溫室高濕高溫環(huán)境；

2.網(wǎng)關(guān)內(nèi)置雙重看門狗、網(wǎng)絡(luò)隔離及 4 kV 浪涌保護(hù)，有效抑制變頻器諧波干擾；

3.用戶無需修改 FX5U 與 ACS380 原有程序，僅需對網(wǎng)關(guān)進(jìn)行「拖拽式」配置，即可實(shí)現(xiàn)跨協(xié)議透明傳輸，大幅縮短項(xiàng)目周期 40 %；

4.通過 CC-Link IE FB 網(wǎng)絡(luò)，溫室所有變頻器數(shù)據(jù)可無縫上傳至園區(qū) MES 和云端，為后續(xù) AI 病蟲害預(yù)測、產(chǎn)量模型校正提供高質(zhì)量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。


審核編輯 黃宇