一、項目背景與痛點分析

在某食品包裝生產線中，核心控制設備采用歐姆龍C200HPLC，負責灌裝、封口、貼標等多工位協同作業。原系統通過RS485串口連接上位機（用于生產數據監控）和觸摸屏（用于現場參數設置），但隨著產能提升和工藝復雜化，傳統串口通訊暴露出以下問題：

通訊速率瓶頸
RS485最高波特率僅115.2Kbps，當需實時傳輸灌裝量、溫度、壓力等數百個模擬量數據時，畫面刷新延遲超過1秒，導致操作員無法及時響應異常。例如，當貼標工位出現標簽偏移時，上位機報警滯后，造成每分鐘約30件廢品。

多設備連接復雜性
原系統需通過串口服務器擴展連接，但每個擴展節點需獨立配置波特率、校驗位，且總節點數受限于RS485的32個設備上限。新增MES接口時，需停機重新布線并修改PLC程序，改造周期長達3天。

抗干擾能力弱
車間變頻器、電機等設備產生的電磁干擾常導致數據誤碼。據統計，每月因通訊中斷引發的停機時間達8小時，維護成本增加15%。

維護與擴展困難
串口鏈路需逐段排查故障，且無法遠程診斷。某次因通訊線纜老化導致全線停機，定位故障耗時6小時，直接損失超2萬元。

二、解決方案

針對上述問題，采用遠創智控YC8000-CXZ以太網模塊進行改造。該模塊專為歐姆龍C200H等老型號PLC設計，支持串口轉以太網協議轉換，可同時連接上位機和觸摸屏，實現多設備高效通訊。

核心功能與優勢：

協議兼容性：集成ModbusTCP服務器和歐姆龍FINS協議，支持上位機（如組態王）和觸摸屏（如威綸通）同時接入。

即插即用：通過DB9接口直連C200H編程口，無需額外編程，自動匹配PLC串口參數（如波特率、數據位）。

遠程管理：支持Web界面配置IP地址、端口映射，可遠程升級固件，減少現場維護量。

抗干擾設計：工業級電磁兼容（EMC）認證，確保在惡劣環境下穩定運行。

三、系統架構與硬件配置

1.硬件拓撲

PLC層：歐姆龍C200HCPU單元（型號C200H-CPU01-E），通過DB9接口連接YC8000-CXZ網關模塊，外接24VDC電源。

通訊層：模塊提供1個RJ45以太網接口，通過交換機同時連接上位機（IP:192.168.1.10）和觸摸屏（IP:192.168.1.20），構成星型網絡拓撲。

設備層：灌裝閥、封口機等執行機構通過PLC數字量輸出控制，壓力傳感器、溫度變送器等模擬量信號經C200H-AD001模塊采集。

2.模塊接線細節

電源連接：YC8000-CXZ的VCC/GND端子接入24VDC電源，采用RVV2×1.0mm2屏蔽線，與PLC電源隔離以減少干擾。

PLC通訊接口：DB9的2腳（RXD）接C200H的TXD，3腳（TXD）接C200H的RXD，5腳（GND）共地，使用RS485轉RS232轉換器實現電平匹配。

以太網接口：通過CAT-5e網線連接交換機，確保傳輸距離≤100米。若需延長，可級聯光纖收發器。

四、軟件配置與調試流程

1.YC8000-CXZ參數設置

IP地址配置：通過Web瀏覽器訪問網關模塊默認IP（192.168.1.178），修改為與上位機同網段（如192.168.1.150），子網掩碼255.255.255.0，網關192.168.1.1。

協議映射：在"ModbusTCP配置"中，將PLC的DM區（如DM100-DM199）映射到Modbus保持寄存器（地址40100-40199），支持FC3、FC16功能碼讀寫。

多設備連接：啟用"多客戶端模式"，允許上位機（連接數8）和觸摸屏（連接數2）同時訪問，超時時間設置為2秒。

2.上位機與觸摸屏配置

組態王設置：

添加"歐姆龍FINS以太網"驅動，設置目標IP為192.168.1.150，端口9600，數據區映射DM100為"灌裝量設定值"，DM150為"實際溫度

開發實時趨勢曲線，刷新率設置為200ms，報警閾值觸發時彈出對話框并記錄日志。

威綸通觸摸屏設置：

在EBPro軟件中選擇"歐姆龍HostLink"協議，PLC類型設為C200H，通訊參數與模塊一致（波特率9600，偶校驗）。

設計參數設置界面，關聯DM200（封口時間）、DM201（貼標速度）等寄存器，支持本地/遠程控制切換。

3.功能測試與優化

壓力數據傳輸測試：
通過模擬量模塊輸入4-20mA信號（對應0-1MPa壓力），上位機顯示值與實際值誤差≤0.02MPa，響應時間<200ms，滿足工藝要求。

多設備并發測試：
同時啟動上位機數據采集、觸摸屏參數修改和PLC邏輯運算，以太網流量峰值達3Mbps，未出現丟包或通訊中斷。

抗干擾驗證：
在變頻器旁運行電吹風模擬電磁干擾，以太網通訊誤碼率<0.01%，而RS485鏈路誤碼率高達1.2%。

五、實施效果與價值提升

性能指標優化

通訊延遲：從1.2秒降至150ms，報警響應速度提升8倍，廢品率下降60%。

數據吞吐量：以太網帶寬利用率僅15%，支持未來擴展至2000個數據點，無需硬件升級。

維護效率：通過Web界面可遠程診斷模塊狀態，故障定位時間從6小時縮短至15分鐘。

生產效益提升

產能提升：灌裝速度從60瓶/分鐘提高至90瓶/分鐘，年產能增加120萬件。

改造成本：總投入約8萬元，相比傳統串口擴展方案節省40%，投資回收期僅6個月。

系統擴展性
新增視覺檢測設備時，只需在交換機上增加網口，修改上位機配置文件，無需改動PLC程序，2小時內完成部署。

六、總結與技術價值

本案例通過YC8000-CXZ以太網模塊，將老舊的歐姆龍C200HPLC無縫接入工業以太網環境，徹底解決了傳統串口通訊在包裝機械中的痛點。其核心價值在于：

協議橋接能力：通過ModbusTCP和FINS協議的雙重支持，實現不同品牌設備的即插即用。

工業級可靠性：在-20℃至70℃寬溫環境下連續運行6個月無故障，平均無故障時間（MTBF）超過5萬小時。

智能化運維：支持SNMP協議接入工廠物聯網平臺，實現預防性維護，減少計劃外停機時間30%。

該方案為存量設備智能化改造提供了可復制的技術路徑，尤其適用于食品、日化等對穩定性和擴展性要求高的行業。未來可進一步集成邊緣計算功能，實現本地數據預處理，減輕云端負載。

有什么技術問題請與付工留言交流

審核編輯 黃宇