以太网模块同时实现与上位机和触摸屏、变频器高效通讯案例

一、项目背景与痛点分析

在某医疗设备企业开发的动脉硬化检测仪中，核心控制系统采用欧姆龙CS1 PLC，负责设备的压力传感、数据采集与运动控制。设备需同时连接上位机监控系统（用于数据存储与分析）和触摸屏（用于现场操作与参数设置）。传统方案采用串口（RS-232）实现三方通讯，但面临以下挑战：

通讯效率瓶颈
串口速率仅115.2kbps，且上位机与触摸屏需分时占用PLC通讯口。当设备实时采集动脉波形数据（每秒需传输约200个数据点）时，数据延迟高达300ms以上，导致上位机监控画面卡顿，触摸屏操作响应滞后。

布线复杂度与维护难题
串口通讯需独立布线，上位机与触摸屏分别通过DB9接口连接PLC，导致控制柜内线缆交错。设备在医院环境中运行时，频繁的移动和震动易引发接口松动，平均每月发生2-3次通讯中断故障，维护成本高昂。

抗干扰能力不足
医疗环境中的电磁干扰（如X光机、高频电刀）常导致串口数据误码率超过5%，需额外增加光电隔离器，进一步增加系统成本和复杂度。

扩展性受限
设备后续升级需增加血氧监测模块时，串口资源已耗尽，无法直接接入，需更换PLC型号，改造成本超过15万元。

二、解决方案

为解决上述问题，项目引入远创智控YC8000-CJ串口转以太网模块，构建基于以太网的高效通讯架构。模块直接插入CS1 PLC的DB9通讯口，通过RJ45接口同时连接上位机和触摸屏，实现三方数据并行传输。

1.硬件架构设计

PLC端：CS1 PLC通过DB9接口连接YC8000-CJ模块，模块从PLC取电，无需额外供电。

上位机：通过以太网交换机与YC8000-CJ建立连接，运行组态软件（如MCGS）实时监控设备状态。

触摸屏：通过模块的COM2扩展口连接，采用ModbusRTU协议与PLC通讯，速率自动匹配至115.2kbps。

2.软件配置流程

模块初始化
通过浏览器访问YC8000-CJ以太网模块的Web配置界面（默认IP：192.168.1.178），设置PLC类型为“CS1 ”，开启“PLC串行参数自适应”功能，模块自动识别PLC的波特率、校验位等参数，无需手动配置。

协议映射

ModbusTCP：将PLC的DM区（数据寄存器）映射为Modbus保持寄存器，上位机通过地址4x0001-4x0100读写实时数据。

FINS协议：触摸屏通过COM2口以ModbusRTU协议访问PLC，模块自动将RTU数据转换为FINS协议，实现透明传输。

上位机组态
在MCGS中添加ModbusTCP设备，设置YC8000-CJ以太网模块的IP地址和端口（默认502），建立变量与PLC数据区的映射关系。例如，将DM0映射为“动脉压力值”，实现每秒200次的高速数据刷新。

触摸屏编程
使用威纶通EasyBuilder软件，配置COM2口参数为9600bps、8位数据位、1位停止位，通过ModbusRTU协议读写PLC的D区寄存器，实现参数设置界面的实时更新。

三、产品功能亮点与技术优势

即插即用与多设备兼容
模块无需占用PLC通讯口，支持同时连接10台上位机和1台触摸屏。在本项目中，上位机通过以太网获取实时波形数据，触摸屏通过COM2口控制设备启停，两者互不干扰。

多协议融合与高速传输
支持ModbusTCP、FINS/UDP、FINS/TCP等协议，上位机与触摸屏可根据需求选择最优通讯方式。实测以太网数据传输速率达80Mbps，较串口提升近700倍，波形数据延迟降至10ms以内。

智能诊断与远程维护
通过Web界面可实时查看通讯状态，包括PLC与触摸屏的通讯请求总数、错误次数等统计数据。医院工程师可远程登录模块，在线更新固件或调整参数，减少现场维护时间80%以上。

工业级可靠性设计
模块采用金属外壳，支持-40℃至85℃宽温运行，通过CE认证。在医院电磁干扰环境下，以太网通讯误码率低于0.01%，远优于串口的5%。

四、应用效果对比与价值提升

五、总结与行业启示

远创智控YC8000-CJ以太网模块在动脉硬化检测仪中的应用，成功解决了传统串口通讯的效率瓶颈与维护难题。其串口转以太网、多协议桥接功能，不仅提升了设备的实时性与可靠性，更通过远程诊断降低了医疗设备的运维成本。该方案为医疗设备智能化升级提供了可复制的技术路径，尤其适用于需多设备协同、高实时性要求的场景，如手术机器人、重症监护系统等。

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审核编辑 黄宇