一、項目背景

該電機廠年產500萬臺高效節能電機，測試線共18個工位，采用三菱Q03UDE PLC做邏輯控制。2024年底新增“一鍵追溯”需求：當定子隨托盤流入測試工位時，圖爾克RFID讀卡器讀取電機定子內側的超高頻標簽，PLC需在200 ms內完成型號解析、測試程序調用、結果上傳MES。原有串口方案讀取一次標簽耗時1.8 s，且常因干擾丟包，無法滿足165 pcs/h的節拍目標。經調研，廠方決定保留原PLC程序不變，通過捷米特JM-ETH-Q以太網通信模塊將以太網能力“外掛”到PLC上，實現高速、開放、穩定的通訊升級。

二、系統架構與設備清單

1.核心控制器

三菱MELSEC Q系列PLC：型號Q03UDE，固件版本20CX，負責測試流程、模擬量采樣、氣缸及變頻器控制。

2.以太網轉換模塊

捷米特JM-ETH-Q，導軌安裝，自帶COM1（RS-232）與COM2（RS-485/422）雙串口，10/100 M自適應RJ45口，支持三菱MC協議、Modbus TCP雙協議并發，最多容許6個上位機同時訪問。

3.識別設備

圖爾克TBEN-L-RFID-8DIP-8DOP IP67讀卡器，支持EPCglobal Gen2/ISO 18000-6C，以太網接口，協議Modbus TCP，單張標簽讀取<5 ms。

4.網絡基礎設施

西門子SCALANCE XB208工業交換機，8口百兆，環網冗余<20 ms，電機廠級抗電磁兼容認證。

5.輔助設備

上位機：戴爾OptiPex 7090安裝WinCC 7.5，用于實時畫面與數據歸檔；

觸摸屏：步科Kinco DMT4824T，以太網口，供現場工人手動補錄；

MES：廠內自研，RESTful接口，部署于私有云，通過OPC UA獲取測試數據。

三、硬件連接與IP規劃

捷米特JM-ETH-Q以太網通訊模塊的COM1口通過QC30R2編程電纜插到Q03UDE的RS-232編程口；COM2口懸空，用于后續擴展溫控儀。

JM-ETH-Q、讀卡器、觸摸屏、上位機全部接入SCALANCE XB208。IP地址統一規劃在192.168.1.0/24網段：

JM-ETH-Q：192.168.1.100，TCP Server，5000端口；

圖爾克讀卡器：192.168.1.101，TCP Client，主動連接192.168.1.100:5000；

觸摸屏：192.168.1.102；

上位機：192.168.1.103；

網關：192.168.1.1，用于后期遠程維護。

所有電纜采用超五類屏蔽雙絞線，屏蔽層360°壓接，布線避開動力橋架，抗干擾余量>20 dB。

四、軟件配置與調試步驟

1.模塊側設置

上電后，用IE瀏覽器訪問192.168.1.100:80，進入JM-ETH-Q以太網模塊的Web配置頁；

串口參數：115200 bps、8E1、無流控，與PLC默認一致；

協議模式：選擇“三菱MC協議與Modbus TCP共存”，實現透傳+地址映射；

地址映射表：將Modbus 40001～40020映射至D1000～D1019，用于存放標簽UID、型號、序列號；

保存并重啟模塊。

2.讀卡器側設置

圖爾克PDD軟件中，定義讀卡器為Modbus TCP Client，輪詢周期50 ms；

功能碼03，起始地址40001，長度20，目標IP 192.168.1.100，端口5000；

觸發方式：光電開關DI0上升沿觸發讀卡，防止連續重復讀取。

3. PLC程序修改

無需更改原有梯形圖，僅利用已有的“外部設備寫入”功能塊；

在D1000～D1019上增加判零邏輯，當檢測到UID非零時，調用對應型號測試子程序；

測試完成后，把結果寫入D1020～D1029，JM-ETH-Q自動映射到Modbus 40021～40030，供上位機與MES讀取。

4.上位機組態

WinCC新建“捷米特YC驅動”，填入IP 192.168.1.100，選擇MC協議；

添加變量Tag001～Tag020，對應D1000～D1019，用于顯示標簽信息；

添加變量Tag021～Tag030，對應D1020～D1029，用于顯示測試結果；

設置1 s存檔一次，CSV格式通過RESTful POST到MES。

五、數據交互流程

托盤流入→光電開關動作→讀卡器讀標簽→Modbus TCP幀發送至JM-ETH-Q以太網模塊；

JM-ETH-Q透明轉換→MC協議幀→PLC的D1000～D1019；

PLC檢測到UID有效→調用測試子程序→驅動耐壓、匝間、空載三項測試；

測試完成→結果寫入D1020～D1029→JM-ETH-Q以太網模塊映射到Modbus→WinCC與MES同時收到；

MES返回“合格”或“不合格”標志→PLC收到后控制氣缸把托盤分撥到下一工位或返修線。

全程耗時<180 ms，其中RFID讀取+傳輸<20 ms，測試時間150 ms，余量10 ms，滿足165 pcs/h（≈22 s/件）的節拍。

六、總結與展望

本案例通過在三菱Q03UDE PLC側“外掛”捷米特JM-ETH-Q以太網模塊，無需更改原有程序，即實現了PLC與圖爾克RFID讀卡器的高速、透明、穩定通訊，徹底解決了傳統串口無網口、速率低、協議封閉等痛點。

審核編輯 黃宇