一、項目背景

某大型機車制造廠新上馬一條"輪對壓裝-跑合-檢測"自動化線，整條線由三套獨立電控系統組成：

輪對壓裝工位：采用某國產485總線型力矩控制器（品牌：華控，型號：HK-485-TQ），實時采集壓裝力矩、位移、油溫等12路過程量，并通過Modbus-RTU協議對外提供數據。

跑合工位：核心為三菱FX3U-64M PLC，帶FX3U-485-BD擴展板，負責跑合電機啟停、速度閉環及報警聯鎖。

終檢工位：使用步科MT4433T觸摸屏，需讀取壓裝與跑合兩工位的關鍵數據，實現"一屏三看"，并生成CSV報表上傳MES。

由于三個設備物理層、協議層完全不同，現場無法直接互通：

力矩控制器僅有一路RS-485口，Modbus-RTU從站；

FX3U自帶422編程口+485-BD，但協議為三菱專有；

觸摸屏只有1個RS-232口和1個以太網口，且232已被條碼槍占用。

甲方要求在不改動原有程序、不增加PLC通訊模塊的前提下，兩周內完成"三端互通"，并保證刷新周期≤500 ms。經過評估，最終采用"遠創智控YC-RTU-TCP串口轉以太網模塊+YC8000-FX以太網通訊處理器"雙網關方案，成功打通鏈路。

二、方案設計

1.網絡拓撲

上位機（Win10，組態王7.5 SP3）通過千兆交換機與兩臺遠創智控網關相連：

串口數傳模塊YC-RTU-TCP（IP：192.168.1.200）——RS-485側連接HK-485-TQ力矩控制器；

以太網通訊處理器YC8000-FX（IP：192.168.1.201）——串行側接FX3U-422編程口，以太網側進交換機；

步科MT4433T觸摸屏（IP：192.168.1.203）直接掛在同一網段。

2.協議映射策略

說明：

YC-RTU-TCP串口轉以太網模塊內置"透傳+指令緩存"雙模式，可把任何串口從站直接映射為Modbus-TCP從站，站號、寄存器地址完全保持原樣。

YC8000-FX以太網通訊模塊支持FX1N/2N/3U全系列，無需在PLC側寫通訊程序，自動在D8000~D8255區間創建"以太網交換區"，上位機直接按三菱MC協議訪問。

觸摸屏同時作為Modbus-TCP主站，分別訪問兩臺網關，實現"一屏采三源"。

三、硬件清單與接線

接線要點：

YC-RTU-TCP串口數傳模塊的485口：A接HK-485-TQ的D+，B接D-，GND相連，終端電阻120 Ω撥碼置ON。

YC8000-FX以太網模塊的422口：使用隨模塊贈送的8P8C→DB25轉接線，直接插入FX3U編程口；模塊供電24 V，功耗<3 W。

兩臺網關均用超五類網線接交換機，長度<30 m，現場無需光電轉換。

四、軟件配置步驟

1. YC-RTU-TCP側

用"YC-Search"工具掃描，出廠默認IP 192.168.1.254，改為192.168.1.200，子網掩碼255.255.255.0。

進入Web頁，串口參數設定：9600,8,E,1；工作模式選"Modbus-RTU從站→Modbus-TCP服務器"；站號1；映射保持寄存器40001~40024（對應力矩控制器16 bit原始地址0x0000~0x0017）。

開啟"多主機"功能，允許最高8個TCP客戶端同時訪問，保證觸摸屏與組態王同時在線不沖突。

啟用"心跳包"功能，每30 s向上位機發送"0xFF 0xFE"，方便MES判斷設備在線。

2. YC8000-FX側

用"YC-FXConfig"軟件，通過USB-C口連接模塊，把IP設為192.168.1.201，網關192.168.1.1。

在"以太網交換區"選項卡，勾選"D8000~D8099可讀可寫"，并把D8100~D8199設為"只讀"，用于存放跑合速度、電流、溫度。

模塊自動把FX3U的D區映射為MC協議的"Word Device"，起始地址D8000對應MC地址"D*8000"，長度200字。

打開"Modbus-TCP從站"開關，站號2，功能碼03/10，映射區域同樣為D8000~D8199，方便觸摸屏用Modbus-TCP直接訪問，無需MC驅動。

3.觸摸屏側（步科MT4433T）

在Kinco HMIWare 2.8中新建工程，添加兩臺Modbus-TCP服務器：

遠端IP 192.168.1.200，站號1，寄存器40001~40024，用于力矩數據；

遠端IP 192.168.1.201，站號2，寄存器40001~40050，用于FX3U數據。

畫面中添加"數值顯示""棒圖""趨勢圖"控件，刷新周期統一設為300 ms。

在"歷史數據"頁，勾選"自動導出CSV"，路徑指向U盤，每30 min存一次，文件名帶時間戳，滿足甲方追溯要求。

4.組態王側（上位機）

新建兩個驅動：

驅動1：Modbus-TCP，IP 192.168.1.200，采集12路力矩；

驅動2：三菱FX以太網，IP 192.168.1.201，采集跑合速度、電流、溫度。

在"報表"節點，利用"歷史趨勢+Excel模板"，自動生成班報、日報，通過OPC接口轉發給MES。

開啟"斷線重連"，重試間隔5 s，最大3次，保證網絡抖動時數據不丟失。

五、調試過程與關鍵問題

1.串口干擾

現象：YC-RTU-TCP串口數傳模塊在線率偶爾掉到90%，力矩數據出現"0xFF"亂碼。

排查：發現現場變頻器和伺服共用一條24 V母線，地電位漂移±3 V。

解決：

給YC-RTU-TCP單獨加24 V/1 A隔離電源；

485線改用雙屏蔽雙絞線，屏蔽層單端接地；

終端電阻由120 Ω改為150 Ω，抑制反射。之后連續72 h無丟包。

2. PLC數據不刷新

現象：組態王能Ping通YC8000-FX，但D8100值始終為0。

排查：FX3U程序中D8100未被任何MOV指令賦值，導致MC協議讀到的是隨機值。

解決：在跑合工位PLC程序中添加"MOV D100 D8100"等傳送指令，把實時速度、電流寫入D8100~D8199區間，刷新周期200 ms，問題解決。

3.觸摸屏偶發"通信超時"

現象：MT4433T彈出"Modbus Timeout 02"。

排查：Wireshark抓包發現，YC8000-FX以太網模塊在200 ms內連續收到觸摸屏與組態王的兩條讀請求，模塊默認"單線程"響應，第二條請求被丟棄。

解決：把YC8000-FX的"Modbus并行處理"選項由1改為4，重試次數由0改為2；同時將觸摸屏刷新周期從200 ms調到400 ms。之后超時消失。

六、運行效果

數據刷新周期：力矩數據<300 ms，跑合數據<200 ms，滿足≤500 ms要求。

通信穩定性：連續運行30天，YC-RTU-TCP串口數傳模塊在線率99.8%，YC8000-FX在線率100%。

報表功能：觸摸屏自動導出CSV 1420條，無丟行；上位機班報生成成功率100%，與MES比對誤差為0。

產線節拍：因數據實時可視，跑合工位平均節拍由180 s縮短到165 s，提升8.3%。

維護量：雙網關均采用導軌安裝，尺寸小、功耗低，至今零故障，甲方已決定將方案復制到第二條輪對產線。

七、總結

通過"遠創智控YC-RTU-TCP串口服務器+YC8000-FX以太網模塊"組合，本案例在不動原設備程序、不增PLC通訊板的前提下，僅用兩天布線、三天調試，就實現了"485力矩控制器—FX3U PLC—步科觸摸屏"三端高速互通，為機車制造廠節省了大量硬件成本與停機時間。

(具體內容配置過程及其他相關咨詢可聯系楊工。)

審核編輯 黃宇