一、項目背景與痛點分析

在某醫療設備企業開發的動脈硬化檢測儀中，核心控制系統采用歐姆龍CS1 PLC，負責設備的壓力傳感、數據采集與運動控制。設備需同時連接上位機監控系統（用于數據存儲與分析）和觸摸屏（用于現場操作與參數設置）。傳統方案采用串口（RS-232）實現三方通訊，但面臨以下挑戰：

通訊效率瓶頸
串口速率僅115.2kbps，且上位機與觸摸屏需分時占用PLC通訊口。當設備實時采集動脈波形數據（每秒需傳輸約200個數據點）時，數據延遲高達300ms以上，導致上位機監控畫面卡頓，觸摸屏操作響應滯后。

布線復雜度與維護難題
串口通訊需獨立布線，上位機與觸摸屏分別通過DB9接口連接PLC，導致控制柜內線纜交錯。設備在醫院環境中運行時，頻繁的移動和震動易引發接口松動，平均每月發生2-3次通訊中斷故障，維護成本高昂。

抗干擾能力不足
醫療環境中的電磁干擾（如X光機、高頻電刀）常導致串口數據誤碼率超過5%，需額外增加光電隔離器，進一步增加系統成本和復雜度。

擴展性受限
設備后續升級需增加血氧監測模塊時，串口資源已耗盡，無法直接接入，需更換PLC型號，改造成本超過15萬元。

二、解決方案

為解決上述問題，項目引入遠創智控YC8000-CJ串口轉以太網模塊，構建基于以太網的高效通訊架構。模塊直接插入CS1 PLC的DB9通訊口，通過RJ45接口同時連接上位機和觸摸屏，實現三方數據并行傳輸。

1.硬件架構設計

PLC端：CS1 PLC通過DB9接口連接YC8000-CJ模塊，模塊從PLC取電，無需額外供電。

上位機：通過以太網交換機與YC8000-CJ建立連接，運行組態軟件（如MCGS）實時監控設備狀態。

觸摸屏：通過模塊的COM2擴展口連接，采用ModbusRTU協議與PLC通訊，速率自動匹配至115.2kbps。

2.軟件配置流程

模塊初始化
通過瀏覽器訪問YC8000-CJ以太網模塊的Web配置界面（默認IP：192.168.1.178），設置PLC類型為“CS1 ”，開啟“PLC串行參數自適應”功能，模塊自動識別PLC的波特率、校驗位等參數，無需手動配置。

協議映射

ModbusTCP：將PLC的DM區（數據寄存器）映射為Modbus保持寄存器，上位機通過地址4x0001-4x0100讀寫實時數據。

FINS協議：觸摸屏通過COM2口以ModbusRTU協議訪問PLC，模塊自動將RTU數據轉換為FINS協議，實現透明傳輸。

上位機組態
在MCGS中添加ModbusTCP設備，設置YC8000-CJ以太網模塊的IP地址和端口（默認502），建立變量與PLC數據區的映射關系。例如，將DM0映射為“動脈壓力值”，實現每秒200次的高速數據刷新。

觸摸屏編程
使用威綸通EasyBuilder軟件，配置COM2口參數為9600bps、8位數據位、1位停止位，通過ModbusRTU協議讀寫PLC的D區寄存器，實現參數設置界面的實時更新。

三、產品功能亮點與技術優勢

即插即用與多設備兼容
模塊無需占用PLC通訊口，支持同時連接10臺上位機和1臺觸摸屏。在本項目中，上位機通過以太網獲取實時波形數據，觸摸屏通過COM2口控制設備啟停，兩者互不干擾。

多協議融合與高速傳輸
支持ModbusTCP、FINS/UDP、FINS/TCP等協議，上位機與觸摸屏可根據需求選擇最優通訊方式。實測以太網數據傳輸速率達80Mbps，較串口提升近700倍，波形數據延遲降至10ms以內。

智能診斷與遠程維護
通過Web界面可實時查看通訊狀態，包括PLC與觸摸屏的通訊請求總數、錯誤次數等統計數據。醫院工程師可遠程登錄模塊，在線更新固件或調整參數，減少現場維護時間80%以上。

工業級可靠性設計
模塊采用金屬外殼，支持-40℃至85℃寬溫運行，通過CE認證。在醫院電磁干擾環境下，以太網通訊誤碼率低于0.01%，遠優于串口的5%。

四、應用效果對比與價值提升

五、總結與行業啟示

遠創智控YC8000-CJ以太網模塊在動脈硬化檢測儀中的應用，成功解決了傳統串口通訊的效率瓶頸與維護難題。其串口轉以太網、多協議橋接功能，不僅提升了設備的實時性與可靠性，更通過遠程診斷降低了醫療設備的運維成本。該方案為醫療設備智能化升級提供了可復制的技術路徑，尤其適用于需多設備協同、高實時性要求的場景，如手術機器人、重癥監護系統等。

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審核編輯 黃宇