CC-Link IE FB转Modbus TCP协议转换网关实现三菱PLC与变频器通讯在现代农业温室的应用案例

一、项目背景

华东地区某国家级现代农业示范园新建了 20座双层薄膜智能温室，单棚面积 2 400 m²，种植高端串收番茄。温室主体设备由三菱电机自动化系统集中监控，但环境调控执行机构（通风、卷帘、循环泵）全部采用 ABB ACS380系列变频器，内置 Modbus TCP从站接口。为了在三菱 CC-Link IE Field Basic（简称 CC-Link IE FB）主干网络中直接读取变频器运行数据并下发调速指令，用户选用了捷米特 JM-CCLKIE-TCP工业级协议转换网关。该网关在本项目中同时承担「Modbus TCP主站」与「CC-Link IE FB从站」双重角色，实现两种协议数据区的实时映射，从而打通品牌壁垒，构建统一的温室管控平台。

二、设备清单

序号	设备名称	品牌/型号	数量	备注
1	可编程控制器	三菱 FX5U-80MT/ES	1	主控 PLC，带 CC-Link IE FB接口
2	协议转换网关	捷米特 JM-CCLKIE-TCP	1	导轨式，24 VDC，双网口
3	变频器	ABB ACS380-04X-07A5	8	每棚 4台，Modbus TCP从站
4	工业交换机	华为 S5735-L8P4S-A	2	环网冗余，供电 POE
5	温湿度传感器	西门子 QFM3160	12	4-20 mA，接入 PLC扩展模块
6	组态平台	三菱 GT25触摸屏	1	安装于温室门口操作柱

三、网络拓扑与连接

CC-Link IE FB网络：FX5U采用 100 Mbit/s工业以太网，IP段 192.168.1.0/24；网关作为「从站」占用 1个逻辑站，站号 1。

Modbus TCP网络：网关 LAN2口独立网段 192.168.2.0/24，ACS380默认端口 502；网关做「主站」最多开通 8条通道，本项目启用 8条。

物理连接：网关 LAN1 →交换机 → FX5U；网关 LAN2 →交换机 → 8台变频器；形成「一主八从」星型结构，网线全部采用 CAT6屏蔽双绞，长度 ≤60 m。

四、网关配置步骤

硬件设置

JM-CCLKIE-TCP侧面 8位拨码：Bit1-3设为 001（主站模式），Bit4-6 设为 001（1个逻辑站），Bit7-8保持 OFF。

软件组态
打开「JM Modbus Manager」V2.7，新建工程：
a) CC-Link IE FB侧

选择「从站」→设置 IP 192.168.1.20 →占用站数 1 → RX/RY各 64点，RWw/RWr各 32字。
b) Modbus TCP侧

右键「添加通道」→填写 8个 Node，对应 8台变频器；

每条命令拖拽「03H读取」→起始 0（对应 40001），长度 8；

拖拽「10H写入」→起始 100（对应 40101），长度 2；

采样周期统一设为 128 ms，超时 2 s，重试 2次。
c)数据映射

将 8×8=64个输入寄存器依次映射至 RWr0~RWr63；

将 8×2=16个输出寄存器映射至 RWw0~RWw15；

网关在内部完成寄存器高低字节交换，保证与 FX5U字顺序一致。

下载配置
通过以太网扫描到网关，点击「下载」，进度 100 %后重启生效。

五、PLC 侧编程（GX Works3）

参数设置

打开「FX5U CPU」→「以太网端口」→「CC-Link IE FB配置」→ 添加远程站，站号 1，占用 1站，RX/RY 64点，RWw/RWr 32字，与网关保持完全一致。

软元件分配（示例）

RWr0~RWr7 →变频器 1数据区（D1000~D1007）

RWw0~RWw1 →变频器 1指令区（D2000~D2001）

其余 7台依次类推。

控制逻辑

采用 FROM/TO指令批量读写；

温度 PID运算结果（D300）经量程转换后送入 D2000（频率设定），实现 0.1 Hz精度微调；

当光照 >80000 lux或湿度 <60 %RH 时，FX5U 通过 RY0 发出「高速通风」模式，变频器 1~4 升频至 45 Hz；

故障检测：若 RWr状态字位 0=1，表示变频器报警，PLC立即切断对应输出并记录 D9000报警日志。

在线调试
监控 CC-Link IE FB诊断，「远程站通信状态」全部绿灯；使用 Modbus Poll连接网关 LAN2，03H读取 40001，返回数据与 RWr实时一致，验证协议转换正确。

六、运行效果

通信周期：FX5U刷新 32字远程寄存器约 8 ms，网关 Modbus轮询 8从站 128 ms，端到端响应 <200 ms；

节能效果：番茄定植-采收周期 180天，变频器精准调速后，单棚平均节电 1 850 kWh，折合电费节省 1 480元；

产量提升：昼夜温差稳定在 ±2 ℃，CO₂浓度保持 800 ppm，串收番茄单产提高 8.3 %，商品果率提升 5 %；

故障率下降：系统投运 6个月，变频器和网关零故障，通信丢包率 <0.01 %，远低于行业 1 % 要求。

八、经验总结

捷米特 JM-CCLKIE-TCP工业级协议转换网关采用工业级 ARM Cortex-A7双核，功耗 <3 W，-40~+75 ℃ 运行，完全适应温室高湿高温环境；

网关内置双重看门狗、网络隔离及 4 kV浪涌保护，有效抑制变频器谐波干扰；

用户无需修改 FX5U与 ACS380原有程序，仅需对网关进行「拖拽式」配置，即可实现跨协议透明传输，大幅缩短项目周期 40 %；

通过 CC-Link IE FB网络，温室所有变频器数据可无缝上传至园区 MES和云端，为后续 AI病虫害预测、产量模型校正提供高质量数据基础。

审核编辑 黄宇