CC-Link IE FB转EtherCAT协议转换网关实现台达伺服与三菱PLC通讯的配置案例

一、项目背景
华南某上市玻璃集团 2024 年新建一条 950 t/d 大型浮法玻璃生产线，主控系统沿用成熟稳定的三菱 MELSEC iQ-R 系列 PLC（R08CPU，固件 47J），现场层采用 CC-Link IE Field Basic 总线，周期 4 ms，中央控制室通过光纤环网连接 18 台远程 I/O 子站、6 台变频器及冷端取片机器人。2025 年工艺升级，锡槽出口增设“在线横切＋优化掰边”单元，要求 32 根伺服轴（台达 ASD-A3-E 系列）在 1 ms 内完成高同步定位，确保玻璃带以 1.8 m/s 速度运行时横向切割误差 ≤±0.2 mm。台达伺服仅支持 EtherCAT，而原三菱 PLC 仅支持 CC-Link IE FB，若整体更换主站，造价超 120 万元且需重新验证全部工艺模块，风险巨大。经多轮论证，集团最终采用“协议转换网关”方案，选定远创智控 YC-ECTM-CCLKIE工业级协议转换网关EtherCAT 主站，实现异构网络无缝衔接。

二、关键设备清单

1.主控 PLC：三菱电机 MELSEC iQ-R R08CPU，固件 47J

2.协议网关：远创智控 YC-ECTM-CCLKIE协议转换网关

3.伺服驱动：台达 ASD-A3-1521-E 15A EtherCAT 伺服，32 套

4.伺服电机：台达 ECMA-EA1315RS 1.5 kW，32 套

5.远程 I/O：三菱 NZ2GF2B1-16D 数字量输入模块，12 套

6.交换机：赫斯曼 OCTOPUS 8M-EEC 工业环网交换机

7.软件平台：GX Works3（PLC 编程）、YC-GateConfig V2.3.7（网关配置）、Delta ASD-Soft（伺服调谐）

三、网络拓扑与连接方式

1.CC-Link IE FB 侧
R08CPU 本体以太网口 → 赫斯曼交换机 → YC-ECTM-CCLKIE工业智能网关的“CCLKIE”端口；网关作为 CC-Link IE FB 从站，站号 21，占用 768 字节输入/768 字节输出，映射到 R08CPU 软元件 D5000-D5383（输入）与 D6000-D6383（输出）。

1.EtherCAT 侧
网关“EtherCAT OUT1” → 1# 横切机组（16 轴）→ 环回“IN1”形成线型拓扑；“EtherCAT OUT2” → 2# 掰边机组（16 轴）→ 环回“IN2”。全部 32 轴站号自动扫描分配，主站周期 1 ms，采用 DC-Synchronous 模式，分布式时钟抖动实测 22 ns，远优于工艺要求的 50 ns。

四、网关参数配置步骤

1.硬件安装
导轨 TS35×7.5 安装，24 VDC±5% 供电，最大功耗 3.8 W；工作温度-25~+55 ℃，湿度 ≤95%，符合玻璃熔窑三防喷涂要求。

2.软件配置（YC-GateConfig V2.3.7）
a) CC-Link IE FB 从站设置
IP：192.168.1.21/24；输入/输出长度：768 字节；协议版本：CC-Link IE FB Basic V1.10。
b) EtherCAT 主站设置
同步周期：1 ms；同步抖动容限：±50 ns；PDO 映射：
– RxPDO：6040h（控制字）、607Ah（目标位置）、60FFh（目标速度）、6071h（目标转矩）；
– TxPDO：6041h（状态字）、6064h（实际位置）、606Ch（实际速度）、6077h（实际电流）。
c) 数据映射表（以第 1 轴为例）
D5000-D5003：目标位置；D5004-D5005：目标速度；D6000-D6003：实际位置；D6004-D6005：实际电流。配置完成后点击“Download”，网关重启，RUN 灯常绿，EtherCAT 侧 32 轴全部进入 OP 状态。

五、PLC 程序设计（GX Works3）

1.在“以太网配置”里添加 CC-Link IE FB 从站，站号 21，长度 768 字节；

2.创建 FB 块“MC_Group_Glass”，周期 2 ms 调用：
· 将工艺算法生成的 32 轴目标位置、速度写入 D5000-D5375；
· 读取 D6000-D6375 获取实际位置、电流及报警码；

3.报警处理：若网关状态字 D6000.0 bit0=0，判定 CC-Link IE FB 断线；若 bit1=0，判定 EtherCAT 断线，立即触发 R08CPU 的“EMSTOP”子程序，所有伺服进入 Quick-Stop 状态，横切刀 25 ms 内抬升，避免划伤玻璃带表面。

六、现场调试与性能验证

1.空载测试
32 轴同时回零，采用 CiA 402 回零方式 17（原点+Z 脉冲），回零速度 30 mm/s，爬行 3 mm/s，全部回零完成耗时 3.2 s；单轴往复定位测试，行程 800 mm，加减速 0.6 g，定位误差 ≤±0.015 mm，远优于 ±0.2 mm 工艺要求。

2.满载测试
玻璃原板 3.3 m 宽、1.8 m/s 线速度，连续运行 168 h，PLC 侧抓包统计：CC-Link IE FB 网络丢包率 0%，EtherCAT 同步抖动最大 22 ns；与未改造前（临时脉冲模块控制）对比，平均切割节拍提升 21%，优等品率由 96.8% 提升到 99.5%

3.抗干扰测试
在距离网关 0.8 m 处启动 160 kW 锡槽调功柜，重复升降温，EtherCAT 零丢包；静电放电 ±8 kV 接触、±15 kV 空气放电，通信未中断，符合 IEC 61000-4-2 要求。

七、运维与诊断
网关内置 Web 服务器，现场工程师用手机通过 Wi-Fi 登录 192.168.1.21，可实时查看 32 轴的 PDO 曲线、同步抖动、报警履历；支持 HTTP POST，每 3 s 将关键数据（节拍、电流、温度）以 JSON 推送至集团 MES（华为 Atlas 800），整体延迟 <150 ms；设备 OEE 数据自动入库，故障定位时间由之前 2.5 h 缩短至 10 min，大幅节省维护成本。

八、经验总结

1.协议转换网关是玻璃等传统行业升级高速伺服的高效捷径；

2.选型时必须确认网关的 EtherCAT 主站能力（轴数、周期、抖动）与伺服驱动兼容性，远创智控 YC-ECTM-CCLKIE协议转换网关在 32 轴 1 ms 场景下表现稳定；

3.映射表与诊断字必须提前规划，方便 PLC 直接复用现有工艺算法；

4.现场布线要远离动力电缆，EtherCAT 采用屏蔽双绞线，接地电阻 <1 Ω，可有效抑制调功柜干扰；

5.玻璃生产线 24 h 连续运行，建议网关与伺服均采用冗余电源，确保“零停机”持续生产。


审核编辑 黄宇