項(xiàng)目背景
江蘇宿遷某現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園，2024年起擴(kuò)建 3000畝陽光玫瑰葡萄基地，計(jì)劃全部改為水肥一體化智能灌溉。園區(qū)原有 AB ControlLogix 1756-L82E PLC（EtherNet/IP主站）負(fù)責(zé)氣象站、水泵、過濾站等“水源側(cè)”控制；新增 64臺(tái)三菱 FX5U-64MT/ES PLC（CC-Link IE FB主站）則分布在 64條滴灌支路，負(fù)責(zé)閥門、流量計(jì)、EC/PH傳感器等“田間側(cè)”控制。兩套網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不同，若無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互，則中央灌溉策略無法下發(fā)，田間狀態(tài)也無法回傳。甲方要求：

保持原 AB控制架構(gòu)不變；

三菱 PLC側(cè)不做額外開發(fā)；

通信延時(shí) ≤ 20 ms，丟包率 ≤ 0.1 %；

網(wǎng)關(guān)須為兩端“從站”，減少主站負(fù)荷。

經(jīng)對比，最終選用捷米特 JM-EIP-CCLKIE工業(yè)級協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)（下文簡稱“網(wǎng)關(guān)”），在 EtherNet/IP側(cè)做 AB的 Adapter（從站），在 CC-Link IE FB側(cè)做三菱的 Remote Station（從站），以“雙從站”方式零侵入并網(wǎng)，實(shí)現(xiàn) 1對 64透明數(shù)據(jù)橋接。

二、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c設(shè)備清單

水源側(cè)
? AB ControlLogix 1756-L82E（固件 35.011）
? 1756-EN2T以太網(wǎng)模塊 ×1
?研華 EKI-2528千兆交換機(jī) ×1
?網(wǎng)關(guān) EtherNet/IP口 →交換機(jī) → 1756-EN2T

田間側(cè)
?三菱 FX5U-64MT/ES ×64臺(tái)，固件 1.250
?每臺(tái)自帶 CC-Link IE FB Basic百兆口
?通過赫斯曼 MACH100千兆環(huán)網(wǎng)交換機(jī)級聯(lián)
?網(wǎng)關(guān) CC-Link IE FB口 →環(huán)網(wǎng)交換機(jī)

網(wǎng)關(guān)本體
?型號：JM-EIP-CCLKIE協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)

?供電：24 VDC/3.5 W，導(dǎo)軌安裝
?防護(hù) IP20，-45 ℃~85 ℃，濕度 95 %
?尺寸 34 × 110 × 70 mm，DIN-35卡軌固定

三、通信架構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)量測算
每條支路上傳：閥門狀態(tài) 1 B、流量 4 B、EC 2 B、PH 2 B、報(bào)警 1 B，共 10 B；
下傳：閥門開度 1 B、配方號 1 B、預(yù)留 6 B，共 8 B；
64條支路總上行 640 B，下行 512 B，均小于網(wǎng)關(guān)單口最大 1500 B，富余充足。

映射規(guī)劃
在 AB工程中，創(chuàng)建 192.168.1.0/24網(wǎng)段，網(wǎng)關(guān) EtherNet/IP從站地址設(shè)為 192.168.1.100，Assembly Instance 100（輸出 512 B）/101（輸入 640 B）。
在三菱 GX Works3中，將網(wǎng)關(guān)視為 4站 Remote Station（站號 1-4），每站 128字輸入、128字輸出，總計(jì) 512字輸入、512字輸出，完全覆蓋需求。

實(shí)時(shí)指標(biāo)
EtherNet/IP RPI設(shè)定 10 ms；
CC-Link IE FB刷新周期 10 ms；
網(wǎng)關(guān)門到門實(shí)測延時(shí) 8 ms，滿足 ≤20 ms要求。

四、網(wǎng)關(guān)配置步驟

硬件接線
? 24 VDC經(jīng)斷路器獨(dú)立供電，防止水泵啟動(dòng)壓降；
? EtherNet/IP口接 CAT5e屏蔽線，長度 25 m；
? CC-Link IE FB口接 CAT6a屏蔽線，與 64臺(tái) FX5U星-環(huán)混合拓?fù)洌┒?120 Ω終端電阻。

軟件配置（捷米特 JetCfg V3.1.2）
①創(chuàng)建新項(xiàng)目，選擇 JM-EIP-CCLKIE工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)；
② EtherNet/IP側(cè)：
–選擇“Adapter”角色，輸入 640 B，輸出 512 B；
–設(shè)置 IP 192.168.1.100，網(wǎng)關(guān)掩碼 255.255.255.0；
③ CC-Link IE FB側(cè)：
–選擇“Remote Station”角色，站數(shù) 4，站號 1-4；
–每站輸入 128字、輸出 128字；
④建立數(shù)據(jù)映射表：
–將 FX5U側(cè) D1000-D1519（640 B）映射到 Instance 101；
–將 Instance 100數(shù)據(jù)映射到 D2000-D2415（512 B）；
⑤點(diǎn)擊“Download”，網(wǎng)關(guān) RUN燈常綠，EtherNet/IP與 CC.OK燈雙綠，表示兩端建立成功。

AB側(cè) RSLogix 5000組態(tài)
?導(dǎo)入網(wǎng)關(guān) EDS文件“JM-EIP-CCLKIE-V1.1.eds”；
?添加 Generic Ethernet Module，輸入 640 B，輸出 512 B，RPI 10 ms；
?在 Controller Tags自動(dòng)生成 EIP_I_Data[640]、EIP_O_Data[512]數(shù)組，直接與灌溉策略程序關(guān)聯(lián)。

三菱側(cè) GX Works3組態(tài)
?打開“以太網(wǎng)配置”→CC-Link IEF Basic→添加遠(yuǎn)程站，站號 1-4，占用 128字；
?在軟元件分配表把 D1000-D1519設(shè)為遠(yuǎn)程輸入，D2000-D2415 設(shè)為遠(yuǎn)程輸出；
?無需額外編寫 FROM/TO指令，F(xiàn)X5U自動(dòng)循環(huán)刷新。

五、控制邏輯實(shí)現(xiàn)

灌溉策略
AB控制器根據(jù)氣象站 ET0、雨量桶、土壤水分儀，每 10 min計(jì)算一次需水量，換算成 64條支路的閥門開度與施肥配方號，通過 EIP_O_Data下發(fā)。

田間執(zhí)行
FX5U接收 D2000區(qū)閥門開度，經(jīng) PID調(diào)節(jié) 24 V脈沖電磁閥；同時(shí)把瞬時(shí)流量、EC/PH、開關(guān)到位信號寫入 D1000區(qū)，回傳 AB。

報(bào)警聯(lián)動(dòng)
若某支路流量低于閾值 3 s，F(xiàn)X5U立即置位報(bào)警位；AB側(cè)收到后停止水泵并彈窗，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)安全。

六、調(diào)試與測試

64站并發(fā)
同時(shí)下發(fā) 64路閥門開度，流量脈沖 5 Hz，連續(xù)運(yùn)行 2 h，AB在線監(jiān)視 EIP_I_Data更新計(jì)數(shù)器無跳變，通信負(fù)載 18 %。

干擾測試
在泵房 1 m處啟動(dòng) 55 kW變頻器，重復(fù)加減速，EtherNet/IP零丟包；靜電放電 ±8 kV接觸、±15 kV空氣，通信未中斷，符合 IEC-61000-4-2。

七、運(yùn)行效果
?節(jié)水 26 %：精準(zhǔn)到 0.1 mm作物需水；
?節(jié)肥 21 %：按回傳 EC實(shí)時(shí)閉環(huán)配肥；
?故障定位時(shí)間由 2 h縮短至 15 min，
?網(wǎng)關(guān)連續(xù)運(yùn)行 6個(gè)月，MTBF > 5萬小時(shí)，現(xiàn)場 45 ℃零丟包。

八、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

通過使用捷米特JM-EIP-CCLKIE工業(yè)級協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)本次改造，AB與三菱兩大品牌 PLC在“零改動(dòng)”前提下完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)互通，為后續(xù)園區(qū)接入 MES、數(shù)字孿生奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，也成為江蘇省 2025年度智慧農(nóng)業(yè)示范標(biāo)桿項(xiàng)目。

審核編輯 黃宇