一、項目背景與需求

網絡化：MES每 5 min拉取一次“焊接電流、電壓、送絲速度、氣體流量、能耗”5類實時數據；

穩定性：7×24 h連續生產，通信中斷 ≤1次/年；

實時性：工藝參數下發延遲＜50 ms；

兼容性：FX5U不做硬件改動，繼續沿用現有星-環混合拓撲；

擴展性：后續可無縫接入 CANopen除塵、激光跟蹤等第三方設備。

二、關鍵設備清單

管理 PLC：三菱電機 FX5U-80M，固件 1.32，CC-Link IE FB主站；

協議網關：遠創智控 YC-CCLKIE-CAN工業級協議轉換網關，24 VDC 2.5 W，導軌安裝；

焊機主控：OTC EXCEL ARC 500P，CANopen從站，節點 2-28；

交換機：赫斯曼 MACH1000 8GT，千兆環網，冗余＜20 ms；

軟件：GX Works3 V1.065T、YC-GateConfig V2.4.3、OTC ArcMonitor V5.2。

三、網絡拓撲與接線

CC-Link IE FB側
FX5U本體網口 →交換機 → YC-CCLKIE-CAN協議轉換網關的 “CCLKIE”口；
網關作為從站，站號 5，占用 256字節輸入 / 256字節輸出，映射到 FX5U軟元件 D5000-D5255（輸入）與 D6000-D6255（輸出）。

CAN側
網關 “CAN1” →屏蔽雙絞線（120 Ω終端，支線＜0.3 m）→ 27臺焊機；
網關做主站，發 NMT心跳 100 ms， guarding time 300 ms，節點 2-28采用 PDO1（Tx）+ PDO2（Rx）各 8字節，總線負載 38 %。

四、YC-CCLKIE-CAN工業級協議轉換網關配置

硬件安裝
DIN35導軌，24 VDC±5 %，PWR燈常綠；
CAN口采用 5.08 mm可插拔端子，雙絞屏蔽層在網關側單端接地。

軟件配置（YC-GateConfig V2.4.3）
① CC-Link IE FB從站
– IP：192.168.1.5/24，站號 5，協議版本 V1.10；
–輸入 256字節，輸出 256字節，RPI 4 ms；
② CANopen主站
–波特率 500 kbps，NMT主站心跳 100 ms；
– PDO映射：
RxPDO（下發）→ 8字節，包含“焊接模式（1 B）、電流設定（2 B）、電壓設定（2 B）、送絲速度（2 B）、預留（1 B）”；
TxPDO（上傳）→ 8字節，包含“實際電流（2 B）、實際電壓（2 B）、送絲速度（2 B）、狀態字（1 B）、能耗累加高 8位（1 B）”；

③數據映射表
–將 FX5U側 D6000開始 27×8 B寫入 RxPDO，對應 27臺焊機；
–將 27臺焊機 TxPDO數據寫入 D5000開始 27×8 B，供 MES讀取；
–校驗方式：網關自動累加 CRC16，FX5U側用 SUM校驗，雙重保險。

下載并重啟，網關 “RUN”常綠， “CAN”閃爍 1 Hz，表示 27節點全部在線。

五、三菱側 GX Works3組態

以太網配置 → CC-Link IEF Basic →添加遠程站，站號 5，占用 256字；

軟元件分配：
遠程輸入（RX）D5000-D5255，遠程輸出（RY）D6000-D6255；

無需編寫 FROM/TO，FX5U自動 4 ms循環刷新；

診斷：用 GX Works3監視 D5000首字節，bit0=1表示焊機就緒，bit1=1表示起弧成功，bit7=1表示故障報警。

六、MES 對接與 Web發布

網關內置 HTTP Server，開放 RESTful API；

數據字段：
{“node”:2, “current”:245, “voltage”:29.5, “wireSpeed”:8.2, “energy”:1.47 kWh}

邊緣計算：網關在本地緩存 24 h數據，斷網后自動補錄，確保 MES數據完整。

七、調試與測試

27臺焊機并發起弧，持續 2 h，FX5U在線監視 D5000計數器無跳變，通信負載 42 %；

在 50 kW變頻器旁 0.5 m處重復啟停，CAN總線零丟包；

靜電放電 ±8 kV接觸、±15 kV空氣，通信未中斷，符合 IEC-61000-4-2；

斷線模擬：拔掉任意一臺焊機 CAN支線，網關 200 ms內報警，FX5U立即置位 D6255故障位，MES彈窗，實現閉環安全。

八、運行效果

工藝透明：電流、電壓實時曲線在手機 APP可見，質檢員無需再進現場抄表；

能耗下降：通過在線能耗對比，發現 3號工位電流設定偏高 10 A，調參后單臺焊機節電 0.8 kWh/h，全年節電 17萬 kWh；

故障定位：過去焊機異常需 30 min排查，現在通過網關診斷字 5 s鎖定節點，維護效率提升 80 %；

擴展無憂：2025年 10月新增 5臺 CANopen除塵站，僅修改映射表，PLC程序零改動，即插即用。

九、經驗總結

協議轉換網關是傳統制造業“低成本、高可靠”升級的最佳捷徑；

選型時必須確認網關的 CAN主站帶載能力（≥32 節點）、PDO周期（≤4 ms）及與 OTC焊機兼容性，遠創智控 YC-CCLKIE-CAN在 27節點 4 ms場景下表現穩定；

映射表與診斷字需提前規劃，方便 PLC直接復用原有報警算法；

現場布線遠離動力電纜，CAN采用屏蔽雙絞線，接地電阻＜1 Ω，可有效抑制變頻干擾；

邊緣計算與 RESTful API為后續接入 5G、數字孿生奠定了數據基礎。

通過遠創智控YC-CCLKIE-CAN工業級協議轉換網關，本項目在“零改動”前提下實現三菱 FX5U與 OTC CANopen焊機高速互聯，為鋼結構行業打造了一條可復制、可推廣的“5G+工業互聯網”示范產線，也成為江蘇省 2025年度智能焊接標桿案例。

審核編輯 黃宇