一、项目背景

该电机厂年产500万台高效节能电机，测试线共18个工位，采用三菱Q03UDE PLC做逻辑控制。2024年底新增“一键追溯”需求：当定子随托盘流入测试工位时，图尔克RFID读卡器读取电机定子内侧的超高频标签，PLC需在200 ms内完成型号解析、测试程序调用、结果上传MES。原有串口方案读取一次标签耗时1.8 s，且常因干扰丢包，无法满足165 pcs/h的节拍目标。经调研，厂方决定保留原PLC程序不变，通过捷米特JM-ETH-Q以太网通信模块将以太网能力“外挂”到PLC上，实现高速、开放、稳定的通讯升级。

二、系统架构与设备清单

1. 核心控制器

• 三菱MELSEC Q系列PLC：型号Q03UDE，固件版本20CX，负责测试流程、模拟量采样、气缸及变频器控制。

2. 以太网转换模块

• 捷米特JM-ETH-Q，导轨安装，自带COM1（RS-232）与COM2（RS-485/422）双串口，10/100 M自适应RJ45口，支持三菱MC协议、Modbus      TCP双协议并发，最多容许6个上位机同时访问。

3. 识别设备

• 图尔克TBEN-L-RFID-8DIP-8DOP      IP67读卡器，支持EPCglobal Gen2/ISO 18000-6C，以太网接口，协议Modbus TCP，单张标签读取<5 ms。

4. 网络基础设施

• 西门子SCALANCE XB208工业交换机，8口百兆，环网冗余<20 ms，电机厂级抗电磁兼容认证。

5. 辅助设备

• 上位机：戴尔OptiPex 7090安装WinCC 7.5，用于实时画面与数据归档；

• 触摸屏：步科Kinco DMT4824T，以太网口，供现场工人手动补录；

• MES：厂内自研，RESTful接口，部署于私有云，通过OPC UA获取测试数据。

三、硬件连接与IP规划

1.  捷米特JM-ETH-Q以太网通讯模块的COM1口通过QC30R2编程电缆插到Q03UDE的RS-232编程口；COM2口悬空，用于后续扩展温控仪。

2.  JM-ETH-Q、读卡器、触摸屏、上位机全部接入SCALANCE XB208。IP地址统一规划在192.168.1.0/24网段：

·        JM-ETH-Q：192.168.1.100，TCP Server，5000端口；

·        图尔克读卡器：192.168.1.101，TCP Client，主动连接192.168.1.100:5000；

·        触摸屏：192.168.1.102；

·        上位机：192.168.1.103；

·        网关：192.168.1.1，用于后期远程维护。

所有电缆采用超五类屏蔽双绞线，屏蔽层360°压接，布线避开动力桥架，抗干扰余量>20 dB。

四、软件配置与调试步骤

1. 模块侧设置

• 上电后，用IE浏览器访问192.168.1.100:80，进入JM-ETH-Q以太网模块的Web配置页；

• 串口参数：115200 bps、8E1、无流控，与PLC默认一致；

• 协议模式：选择“三菱MC协议与Modbus TCP共存”，实现透传+地址映射；

• 地址映射表：将Modbus 40001～40020映射至D1000～D1019，用于存放标签UID、型号、序列号；

• 保存并重启模块。

2. 读卡器侧设置

• 图尔克PDD软件中，定义读卡器为Modbus TCP Client，轮询周期50 ms；

• 功能码03，起始地址40001，长度20，目标IP      192.168.1.100，端口5000；

• 触发方式：光电开关DI0上升沿触发读卡，防止连续重复读取。

3. PLC程序修改

• 无需更改原有梯形图，仅利用已有的“外部设备写入”功能块；

• 在D1000～D1019上增加判零逻辑，当检测到UID非零时，调用对应型号测试子程序；

• 测试完成后，把结果写入D1020～D1029，JM-ETH-Q自动映射到Modbus 40021～40030，供上位机与MES读取。

4. 上位机组态

• WinCC新建“捷米特YC驱动”，填入IP 192.168.1.100，选择MC协议；

• 添加变量Tag001～Tag020，对应D1000～D1019，用于显示标签信息；

• 添加变量Tag021～Tag030，对应D1020～D1029，用于显示测试结果；

• 设置1 s存档一次，CSV格式通过RESTful POST到MES。

五、数据交互流程

1.  托盘流入→光电开关动作→读卡器读标签→Modbus TCP帧发送至JM-ETH-Q以太网模块；

2.  JM-ETH-Q透明转换→MC协议帧→PLC的D1000～D1019；

3.  PLC检测到UID有效→调用测试子程序→驱动耐压、匝间、空载三项测试；

4.  测试完成→结果写入D1020～D1029→JM-ETH-Q以太网模块映射到Modbus→WinCC与MES同时收到；

5.  MES返回“合格”或“不合格”标志→PLC收到后控制气缸把托盘分拨到下一工位或返修线。

全程耗时<180 ms，其中RFID读取+传输<20 ms，测试时间150 ms，余量10 ms，满足165 pcs/h（≈22 s/件）的节拍。

六、总结与展望

本案例通过在三菱Q03UDE PLC侧“外挂”捷米特JM-ETH-Q以太网模块，无需更改原有程序，即实现了PLC与图尔克RFID读卡器的高速、透明、稳定通讯，彻底解决了传统串口无网口、速率低、协议封闭等痛点。