一、項目背景
華南某上市玻璃集團 2024 年新建一條 950 t/d 大型浮法玻璃生產線，主控系統沿用成熟穩定的三菱 MELSEC iQ-R 系列 PLC（R08CPU，固件 47J），現場層采用 CC-Link IE Field Basic 總線，周期 4 ms，中央控制室通過光纖環網連接 18 臺遠程 I/O 子站、6 臺變頻器及冷端取片機器人。2025 年工藝升級，錫槽出口增設“在線橫切＋優化掰邊”單元，要求 32 根伺服軸（臺達 ASD-A3-E 系列）在 1 ms 內完成高同步定位，確保玻璃帶以 1.8 m/s 速度運行時橫向切割誤差 ≤±0.2 mm。臺達伺服僅支持 EtherCAT，而原三菱 PLC 僅支持 CC-Link IE FB，若整體更換主站，造價超 120 萬元且需重新驗證全部工藝模塊，風險巨大。經多輪論證，集團最終采用“協議轉換網關”方案，選定遠創智控 YC-ECTM-CCLKIE工業級協議轉換網關EtherCAT 主站，實現異構網絡無縫銜接。

二、關鍵設備清單

1.主控 PLC：三菱電機 MELSEC iQ-R R08CPU，固件 47J

2.協議網關：遠創智控 YC-ECTM-CCLKIE協議轉換網關

3.伺服驅動：臺達 ASD-A3-1521-E 15A EtherCAT 伺服，32 套

4.伺服電機：臺達 ECMA-EA1315RS 1.5 kW，32 套

5.遠程 I/O：三菱 NZ2GF2B1-16D 數字量輸入模塊，12 套

6.交換機：赫斯曼 OCTOPUS 8M-EEC 工業環網交換機

7.軟件平臺：GX Works3（PLC 編程）、YC-GateConfig V2.3.7（網關配置）、Delta ASD-Soft（伺服調諧）

三、網絡拓撲與連接方式

1.CC-Link IE FB 側
R08CPU 本體以太網口 → 赫斯曼交換機 → YC-ECTM-CCLKIE工業智能網關的“CCLKIE”端口；網關作為 CC-Link IE FB 從站，站號 21，占用 768 字節輸入/768 字節輸出，映射到 R08CPU 軟元件 D5000-D5383（輸入）與 D6000-D6383（輸出）。

1.EtherCAT 側
網關“EtherCAT OUT1” → 1# 橫切機組（16 軸）→ 環回“IN1”形成線型拓撲；“EtherCAT OUT2” → 2# 掰邊機組（16 軸）→ 環回“IN2”。全部 32 軸站號自動掃描分配，主站周期 1 ms，采用 DC-Synchronous 模式，分布式時鐘抖動實測 22 ns，遠優于工藝要求的 50 ns。

四、網關參數配置步驟

1.硬件安裝
導軌 TS35×7.5 安裝，24 VDC±5% 供電，最大功耗 3.8 W；工作溫度-25~+55 ℃，濕度 ≤95%，符合玻璃熔窯三防噴涂要求。

2.軟件配置（YC-GateConfig V2.3.7）
a) CC-Link IE FB 從站設置
IP：192.168.1.21/24；輸入/輸出長度：768 字節；協議版本：CC-Link IE FB Basic V1.10。
b) EtherCAT 主站設置
同步周期：1 ms；同步抖動容限：±50 ns；PDO 映射：
– RxPDO：6040h（控制字）、607Ah（目標位置）、60FFh（目標速度）、6071h（目標轉矩）；
– TxPDO：6041h（狀態字）、6064h（實際位置）、606Ch（實際速度）、6077h（實際電流）。
c) 數據映射表（以第 1 軸為例）
D5000-D5003：目標位置；D5004-D5005：目標速度；D6000-D6003：實際位置；D6004-D6005：實際電流。配置完成后點擊“Download”，網關重啟，RUN 燈常綠，EtherCAT 側 32 軸全部進入 OP 狀態。

五、PLC 程序設計（GX Works3）

1.在“以太網配置”里添加 CC-Link IE FB 從站，站號 21，長度 768 字節；

2.創建 FB 塊“MC_Group_Glass”，周期 2 ms 調用：
· 將工藝算法生成的 32 軸目標位置、速度寫入 D5000-D5375；
· 讀取 D6000-D6375 獲取實際位置、電流及報警碼；

3.報警處理：若網關狀態字 D6000.0 bit0=0，判定 CC-Link IE FB 斷線；若 bit1=0，判定 EtherCAT 斷線，立即觸發 R08CPU 的“EMSTOP”子程序，所有伺服進入 Quick-Stop 狀態，橫切刀 25 ms 內抬升，避免劃傷玻璃帶表面。

六、現場調試與性能驗證

1.空載測試
32 軸同時回零，采用 CiA 402 回零方式 17（原點+Z 脈沖），回零速度 30 mm/s，爬行 3 mm/s，全部回零完成耗時 3.2 s；單軸往復定位測試，行程 800 mm，加減速 0.6 g，定位誤差 ≤±0.015 mm，遠優于 ±0.2 mm 工藝要求。

2.滿載測試
玻璃原板 3.3 m 寬、1.8 m/s 線速度，連續運行 168 h，PLC 側抓包統計：CC-Link IE FB 網絡丟包率 0%，EtherCAT 同步抖動最大 22 ns；與未改造前（臨時脈沖模塊控制）對比，平均切割節拍提升 21%，優等品率由 96.8% 提升到 99.5%

3.抗干擾測試
在距離網關 0.8 m 處啟動 160 kW 錫槽調功柜，重復升降溫，EtherCAT 零丟包；靜電放電 ±8 kV 接觸、±15 kV 空氣放電，通信未中斷，符合 IEC 61000-4-2 要求。

七、運維與診斷
網關內置 Web 服務器，現場工程師用手機通過 Wi-Fi 登錄 192.168.1.21，可實時查看 32 軸的 PDO 曲線、同步抖動、報警履歷；支持 HTTP POST，每 3 s 將關鍵數據（節拍、電流、溫度）以 JSON 推送至集團 MES（華為 Atlas 800），整體延遲 <150 ms；設備 OEE 數據自動入庫，故障定位時間由之前 2.5 h 縮短至 10 min，大幅節省維護成本。

八、經驗總結

1.協議轉換網關是玻璃等傳統行業升級高速伺服的高效捷徑；

2.選型時必須確認網關的 EtherCAT 主站能力（軸數、周期、抖動）與伺服驅動兼容性，遠創智控 YC-ECTM-CCLKIE協議轉換網關在 32 軸 1 ms 場景下表現穩定；

3.映射表與診斷字必須提前規劃，方便 PLC 直接復用現有工藝算法；

4.現場布線要遠離動力電纜，EtherCAT 采用屏蔽雙絞線，接地電阻 <1 Ω，可有效抑制調功柜干擾；

5.玻璃生產線 24 h 連續運行，建議網關與伺服均采用冗余電源，確保“零停機”持續生產。


審核編輯 黃宇