一、項目背景

某重型機電配件廠年產200萬套精密軸承，裝配線共12個工位，采用三菱Q03UDE PLC作為核心邏輯控制單元。2025年初新增 “全流程物料追溯”需求：當軸承套圈、滾子等物料隨料車進入裝配工位時，得利捷工業掃碼槍讀取物料外包裝的二維碼，PLC需在150ms內完成物料批次解析、裝配工藝匹配、物料信息上傳至廠內WMS系統。原有RS232串口掃碼方案單次讀取耗時1.5s，且在車間強電磁環境下易出現掃碼斷連、數據亂碼問題，無法滿足 200pcs/h 的裝配節拍目標。經技術調研，廠方決定保留原有PLC控制程序，通過捷米特JM-ETH-Q以太網通信模塊為PLC擴展以太網通訊能力，實現掃碼數據的高速、抗干擾、穩定傳輸，完成通訊系統升級。

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，負責裝配流程的邏輯控制、伺服電機驅動、氣動元件動作及工藝參數采集。

2.以太網轉換模塊

捷米特JM-ETH-Q，導軌式安裝，自帶COM1（RS-232）與COM2（RS-485/422）雙串口，10/100M自適應RJ45網口，支持三菱MC協議、Modbus TCP雙協議并發運行，最多支持 8個上位機同時訪問，滿足多端數據交互需求。

3.識別設備

得利捷Matrix 320工業掃碼槍，IP65防護等級，以太網接口，支持Modbus TCP協議，二維碼識別響應時間<3ms，可識別磨損、污損的工業二維碼，適配車間復雜工況。

4.網絡基礎設施

華為AR509工業交換機，8口百兆，支持快速環網冗余，環網切換時間<15ms，通過工業電磁兼容認證，適配機電車間強電、變頻設備的電磁環境。

5.輔助設備

上位機：研華IPC-610L工業計算機，安裝WinCC 7.6，用于裝配線實時監控、掃碼數據與工藝數據歸檔；

觸摸屏：三菱GOT2000系列GT2710-VTBA，帶以太網口，支持MC協議，供現場操作工進行工藝參數微調、異常信息手動錄入；

WMS系統：廠內定制化開發，基于TCP/IP協議部署于本地服務器，通過OPC UA接口獲取裝配線物料與生產數據。

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編程電纜連接至Q03UDE的RS-232編程口，實現模塊與PLC的串口通訊；COM2口預留，用于后續擴展車間溫濕度采集模塊。

JM-ETH-Q、得利捷掃碼槍、三菱GOT2000觸摸屏、研華工業上位機全部接入華為AR509工業交換機，IP地址統一規劃在 192.168.2.0/24網段，具體分配如下：

JM-ETH-Q：192.168.2.100，TCP Server，端口號5001；

得利捷掃碼槍：192.168.2.101，TCP Client，主動建立與192.168.2.100:5001的連接；

三菱 GOT2000觸摸屏：192.168.2.102；

研華上位機：192.168.2.103；

車間網關：192.168.2.1，用于裝配線遠程故障診斷與程序維護。

所有網絡連接均采用超五類屏蔽雙絞線，屏蔽層做360°壓接處理，布線全程避開車間動力電纜橋架與變頻設備，實測抗干擾余量 >25dB，保障數據傳輸穩定性。

四、軟件配置與調試步驟

1.模塊側設置

模塊上電后，通過IE瀏覽器訪問192.168.2.100:80，進入JM-ETH-Q的Web可視化配置頁面；

串口參數配置：波特率 115200bps、數據位8、偶校驗、停止位 1，無流控，與三菱Q03UDE PLC默認串口參數保持一致；

協議模式選擇：“三菱MC協議與Modbus TCP共存”模式，實現掃碼數據的透傳與地址映射雙重功能；

地址映射表配置：將Modbus 40001～40018映射至PLC的D2000～D2017，用于存放二維碼解析后的物料批次、型號、生產批次、供應商編碼等信息；

保存配置參數并重啟模塊，使配置生效。

2.掃碼槍側設置

在得利捷SetupTool配置軟件中，將掃碼槍配置為Modbus TCP Client模式，設置輪詢周期40ms；

通訊參數配置：功能碼03，起始地址40001，數據長度18，目標IP為JM-ETH-Q的192.168.2.100，端口5001；

觸發方式設置：采用工位漫反射光電開關DI1上升沿觸發掃碼，避免物料未到位時的無效掃碼與重復讀取問題。

3. PLC程序修改

保留原有裝配控制梯形圖程序，無需做核心邏輯修改，僅調用PLC自帶的 “外部設備寫入”功能塊；

在D2000～D2017數據區增加非零判斷邏輯，當檢測到掃碼數據有效（UID非零）時，自動調用對應物料型號的軸承裝配子程序，匹配擰緊力矩、裝配間隙等工藝參數；

裝配工序完成后，將裝配結果（合格 /不合格、工藝參數實際值）寫入D2018～D2027，JM-ETH-Q自動將該數據區映射至Modbus 40019～40028，供上位機與WMS系統讀取。

4.上位機與觸摸屏組態

（1）上位機組態

在 WinCC 7.6中新建 “捷米特 YC驅動”，填入JM-ETH-Q的IP地址 192.168.2.100，通訊協議選擇三菱MC協議；

添加變量 Tag001～Tag018，對應 PLC D2000～D2017，用于實時顯示掃碼獲取的物料信息；添加變量Tag019～Tag028，對應D2018～D2027，用于顯示裝配結果與工藝參數；

設置數據歸檔策略：每0.5s采集一次數據，以CSV格式存儲，并通過TCP/IP協議將數據POST至WMS系統，實現物料信息實時上傳。

（2）三菱觸摸屏組態

在三菱GTDesigner3組態軟件中，新建與Q03UDE PLC的以太網通訊連接，協議選擇MC協議，IP地址填寫192.168.2.102，與觸摸屏自身 IP匹配；

制作觸摸屏操作界面：添加物料信息顯示窗口、工藝參數修改控件、異常報警提示框，實現現場操作工對掃碼數據的核對與裝配工藝的微調；

配置數據交互邏輯：觸摸屏可直接讀取 PLC D2000～D2027數據區，同時支持手動寫入工藝參數至 PLC指定寄存器，實現就地控制。

五、總結與展望

本案例通過為三菱 Q03UDE PLC外掛捷米特JM-ETH-Q以太網通訊模塊，在不改動原有 PLC控制程序的前提下，實現了 PLC與得利捷工業掃碼槍的高速、穩定以太網通訊，徹底解決了傳統串口掃碼方案速率低、抗干擾能力差、協議封閉的行業痛點。三菱 GOT2000觸摸屏的接入，實現了現場就地控制與數據可視化，提升了裝配線的操作便捷性。后續可基于該通訊架構，擴展 AGV物料配送、視覺檢測等設備，構建全自動化的機電配件智能裝配線，進一步提升生產效率與產品追溯能力。

審核編輯 黃宇