串口以太网模块与三菱以太网通信处理器的 FX3U PLC - 触摸屏通讯应用案例

一、项目背景

某大型机车制造厂新上马一条"轮对压装-跑合-检测"自动化线，整条线由三套独立电控系统组成：

1.轮对压装工位：采用某国产485总线型力矩控制器（品牌：华控，型号：HK-485-TQ），实时采集压装力矩、位移、油温等12路过程量，并通过Modbus-RTU协议对外提供数据。

2.跑合工位：核心为三菱FX3U-64M PLC，带FX3U-485-BD扩展板，负责跑合电机启停、速度闭环及报警联锁。

3.终检工位：使用步科MT4433T触摸屏，需读取压装与跑合两工位的关键数据，实现"一屏三看"，并生成CSV报表上传MES。

由于三个设备物理层、协议层完全不同，现场无法直接互通：

·力矩控制器仅有一路RS-485口，Modbus-RTU从站；

·FX3U自带422编程口+485-BD，但协议为三菱专有；

·触摸屏只有1个RS-232口和1个以太网口，且232已被条码枪占用。

甲方要求在不改动原有程序、不增加PLC通讯模块的前提下，两周内完成"三端互通"，并保证刷新周期≤500 ms。经过评估，最终采用"远创智控YC-RTU-TCP串口转以太网模块+YC8000-FX以太网通讯处理器"双网关方案，成功打通链路。

二、方案设计

1. 网络拓扑

上位机（Win10，组态王7.5 SP3）通过千兆交换机与两台远创智控网关相连：

·串口数传模块YC-RTU-TCP（IP：192.168.1.200）——RS-485侧连接HK-485-TQ力矩控制器；

·以太网通讯处理器YC8000-FX（IP：192.168.1.201）——串行侧接FX3U-422编程口，以太网侧进交换机；

·步科MT4433T触摸屏（IP：192.168.1.203）直接挂在同一网段。

2.协议映射策略

说明：

·YC-RTU-TCP串口转以太网模块内置"透传+指令缓存"双模式，可把任何串口从站直接映射为Modbus-TCP从站，站号、寄存器地址完全保持原样。

·YC8000-FX以太网通讯模块支持FX1N/2N/3U全系列，无需在PLC侧写通讯程序，自动在D8000~D8255区间创建"以太网交换区"，上位机直接按三菱MC协议访问。

·触摸屏同时作为Modbus-TCP主站，分别访问两台网关，实现"一屏采三源"。

三、硬件清单与接线

接线要点：

1.YC-RTU-TCP串口数传模块的485口：A接HK-485-TQ的D+，B接D-，GND相连，终端电阻120 Ω拨码置ON。

2.YC8000-FX以太网模块的422口：使用随模块赠送的8P8C→DB25转接线，直接插入FX3U编程口；模块供电24 V，功耗<3 W。

3.两台网关均用超五类网线接交换机，长度<30 m，现场无需光电转换。

四、软件配置步骤

1. YC-RTU-TCP侧

1.用"YC-Search"工具扫描，出厂默认IP 192.168.1.254，改为192.168.1.200，子网掩码255.255.255.0。

2.进入Web页，串口参数设定：9600,8,E,1；工作模式选"Modbus-RTU从站→Modbus-TCP服务器"；站号1；映射保持寄存器40001~40024（对应力矩控制器16 bit原始地址0x0000~0x0017）。

3.开启"多主机"功能，允许最高8个TCP客户端同时访问，保证触摸屏与组态王同时在线不矛盾。

4.启用"心跳包"功能，每30 s向上位机发送"0xFF 0xFE"，方便MES判断设备在线。

2. YC8000-FX侧

1.用"YC-FXConfig"软件，通过USB-C口连接模块，把IP设为192.168.1.201，网关192.168.1.1。

2.在"以太网交换区"选项卡，勾选"D8000~D8099可读可写"，并把D8100~D8199设为"只读"，用于存放跑合速度、电流、温度。

3.模块自动把FX3U的D区映射为MC协议的"Word Device"，起始地址D8000对应MC地址"D*8000"，长度200字。

4.打开"Modbus-TCP从站"开关，站号2，功能码03/10，映射区域同样为D8000~D8199，方便触摸屏用Modbus-TCP直接访问，无需MC驱动。

3. 触摸屏侧（步科MT4433T）

1.在Kinco HMIWare 2.8中新建工程，添加两台Modbus-TCP服务器：

·远端IP 192.168.1.200，站号1，寄存器40001~40024，用于力矩数据；

·远端IP 192.168.1.201，站号2，寄存器40001~40050，用于FX3U数据。

2.画面中添加"数值显示""棒图""趋势图"控件，刷新周期统一设为300 ms。

3.在"历史数据"页，勾选"自动导出CSV"，路径指向U盘，每30 min存一次，文件名带时间戳，满足甲方追溯要求。

4. 组态王侧（上位机）

1.新建两个驱动：

·驱动1：Modbus-TCP，IP 192.168.1.200，采集12路力矩；

·驱动2：三菱FX以太网，IP 192.168.1.201，采集跑合速度、电流、温度。

2.在"报表"节点，利用"历史趋势+Excel模板"，自动生成班报、日报，通过OPC接口转发给MES。

3.开启"断线重连"，重试间隔5 s，最大3次，保证网络抖动时数据不丢失。

五、调试过程与关键问题

1. 串口干扰

现象：YC-RTU-TCP串口数传模块在线率偶尔掉到90%，力矩数据出现"0xFF"乱码。

排查：发现现场变频器和伺服共用一条24 V母线，地电位漂移±3 V。

解决：

·给YC-RTU-TCP单独加24 V/1 A隔离电源；

·485线改用双屏蔽双绞线，屏蔽层单端接地；

·终端电阻由120Ω改为150Ω，抑制反射。之后连续72h无丢包。

2. PLC数据不刷新

现象：组态王能Ping通YC8000-FX，但D8100值始终为0。

排查：FX3U程序中D8100未被任何MOV指令赋值，导致MC协议读到的是随机值。

解决：在跑合工位PLC程序中添加"MOV D100 D8100"等传送指令，把实时速度、电流写入D8100~D8199区间，刷新周期200 ms，问题解决。

3. 触摸屏偶发"通信超时"

现象：MT4433T弹出"Modbus Timeout 02"。

排查：Wireshark抓包发现，YC8000-FX以太网模块在200 ms内连续收到触摸屏与组态王的两条读请求，模块默认"单线程"响应，第二条请求被丢弃。

解决：把YC8000-FX的"Modbus并行处理"选项由1改为4，重试次数由0改为2；同时将触摸屏刷新周期从200 ms调到400 ms。之后超时消失。

六、运行效果

1.数据刷新周期：力矩数据<300 ms，跑合数据<200 ms，满足≤500 ms要求。

2.通信稳定性：连续运行30天，YC-RTU-TCP串口数传模块在线率99.8%，YC8000-FX在线率100%。

3.报表功能：触摸屏自动导出CSV 1420条，无丢行；上位机班报生成成功率100%，与MES比对误差为0。

4.产线节拍：因数据实时可视，跑合工位平均节拍由180 s缩短到165 s，提升8.3%。

5.维护量：双网关均采用导轨安装，尺寸小、功耗低，至今零故障，甲方已决定将方案复制到第二条轮对产线。

七、总结

通过"远创智控YC-RTU-TCP串口服务器+YC8000-FX以太网模块"组合，本案例在不动原设备程序、不增PLC通讯板的前提下，仅用两天布线、三天调试，就实现了"485力矩控制器—FX3U PLC—步科触摸屏"三端高速互通，为机车制造厂节省了大量硬件成本与停机时间。

(具体内容配置过程及其他相关咨询可联系杨工。)

审核编辑 黄宇