一、项目背景

2024 年底，华东某精密机电一体化车间启动"多轴柔性加工单元"扩建。既有产线主控为三菱 MELSEC iQ-R 系列 PLC（R04CPU，固件 46J），现场层沿用 CC-Link IE Field Basic（以下简称 CCLKIEFB）总线，周期 4 ms，已稳定驱动 14 台远程 I/O 与 4 台 FR-E800 变频器。新增 3 套龙门式加工模组，每模组配 8 台三菱 MELSERVO-J5 伺服驱动器（型号 MR-J5-10A-UN），仅支持 CCLKIEFB；而车间级中央 SCADA 已整体迁移到汇川 AC800 系列 PLC（型号 AC801-1608-TCP），主站协议为 EtherCAT，要求 1 ms 同步、抖动＜50 ns，且不允许改动原有 R04CPU 程序。

经评估，若整体更换 R04CPU 为 EtherCAT 主站，需重新验证 200 余条工艺 FB，停机 2 周，费用超 80 万元。最终，用户选用"远创智控 YC-CCLKIEM-ECT工业级协议转换网关，让网关充当 CCLKIEFB 主站去驱动三菱伺服，同时以 EtherCAT 从站身份接入汇川 AC800，实现两网并行、数据互通。

二、关键设备清单

• 协议转换网关：远创智控YC-CCLKIEM-ECT协议转换网关，固件

• 伺服驱动器：三菱 MR-J5-10A-UN，共 24 台

• 伺服电机：三菱 HG-KN13J-S100，23 位绝对值编码器

• 新主控 PLC：汇川 AC801-1608-TCP，EtherCAT 主站

• 触控交换机：赫斯曼 OCTOPUS 8M-EEC，IP67 防护

• 工程笔记本：安装 YC-GateConfig      V2.3.7、InoProShop V1.7.4、GX      Works3 V1.065T

三、网络拓扑与接线

1.  CCLKIEFB 侧

·        网关 Port1（RJ45）→赫斯曼交换机→MR-J5 驱动器 CN11 口；

·        拓扑：总线型，站号 1~24，每站 256 Byte 输入/256 Byte 输出，总计 6 kB 循环数据；

·        刷新周期：1 ms，网关自动广播"Refresh"帧，保证伺服 16 kHz 电流环与 4 kHz 速度环实时跟随。

2.  EtherCAT 侧

·        网关 Port2（EtherCAT IN）→AC801 Port0；

·        拓扑：线型，DC-Sync 模式，分布时钟抖动实测 18 ns；

·        过程数据：RxPDO 6040h（控制字）、607Ah（目标位置）、60FFh（目标速度）；TxPDO 6041h（状态字）、6064h（实际位置）、6077h（实际电流）。

3.  电气安装

·        网关 DIN 导轨固定，24 VDC±5% 供电，最大功耗 3.5 W；

·        动力电缆与 EtherCAT 屏蔽双绞线分槽布线，接地电阻＜1 Ω；

·        在变频器旁 0.5 m 处做 50 kW 反复启停测试，通信零丢包，符合 IEC 61000-4-2 四级要求

四、网关参数配置

1.  硬件初始化
上电后，按住网关"SET"键 5 s，RUN 灯快闪即进入维护模式；PC 网卡设为 192.168.1.10，浏览器访问 192.168.1.11，导入最新 ESI 文件"YC-CCLKIEM-ECT_V237.xml"。

2.  CCLKIEFB 主站配置

·        协议版本：CCLKIEFB Basic V1.10；

·        站信息：从站数 24，每站映射 256 Byte I/O，占用总线带宽 48 kB/s；

·        扫描列表：1~24 号站对应轴 1~24，与 MR-J5 旋转开关 S1 一致；

·        异常策略：若某站断线，网关自动填充"0"，并向 EtherCAT 侧发送报警字 16#EE01，保证 AC801 及时触发安全 FB。

3.  EtherCAT 从站配置

·        同步周期：1 ms，Shift Time 250 µs；

·        PDO 长度：输入 48 Byte（24×2 Byte 状态字+24×2 Byte 保留），输出 48 Byte（24×2 Byte 控制字+24×2 Byte 保留）；

·        分布时钟：使能 DC，抖动容限 ±50 ns；

·        状态机：支持 OP→Safe-OP→Init 自动降级，重连时间＜30 ms。

4.  数据映射
在 YC-GateConfig 的"Memory Map"窗口，将 CCLKIEFB 侧 D 区与 EtherCAT PDO 直接拖拽绑定：

·        R0~R23 对应 24 轴目标位置（D3000~D3023）；

·        T0~T23 对应 24 轴实际位置（D4000~D4023）。
下载后网关重启，RUN 灯常绿，AC801 侧显示 24 轴全部进入 OP

五、PLC 程序设计

1.  三菱侧（GX Works3）
沿用既有定位 FB"MC_MoveAbsolute_J5"，仅把轴号 1~24 的"PositionCommand"与"D3000+轴号"绑定，无需修改任何逻辑。

2.  汇川侧（InoProShop）

·        新建轴组"G1"，调用"InoMotionSingleAxis"库，把 PDO 映射到 %IW0~%IW47、%QW0~%QW47；

·        主循环 1 ms，调用 24 个实例，位置环增益 Kp=60，前馈增益 Kv=60%，与 MR-J5 内部增益匹配；

·        报警接口：当 EtherCAT 状态字 bit3=1，立即触发"GroupStop"，50 ms 内所有轴减速至 0。

3.  数据对齐
由于 CCLKIEFB 与 EtherCAT 刷新周期均为 1 ms，网关内部采用"帧尾对齐"策略，确保两端数据时延＜1 ms；实测 24 轴同步误差最大 0.02 mm，远高于±0.1 mm 工艺要求

六、调试与性能验证

1.  空载测试

·        24 轴同时回零，采用 CiA402 方式 17（原点+Z 脉冲），回零速度 20 mm/s，爬行 2 mm/s，全部完成 3.8 s；

·        单轴往复 300 mm，加减速 0.5 g，定位误差≤±0.015 mm。

2.  满载测试

·        加工铝合金手机中框，节拍 28 件/min，连续运行 96 h；

·        统计结果：CCLKIEFB 零丢包，EtherCAT 同步抖动 18 ns，产品良率由 96.7% 提升到 99.4%，日减产废品 180 件。

3.  故障模拟

·        拔掉第 12 轴网线，网关 15 ms 内将报警字写入 D4023，AC801 立即停机，未造成工装碰撞；

·        恢复网线后，30 ms 自动上线，无需重新回零。。

八、项目总结

借助 YC-CCLKIEM-ECT工业级协议转换网关，用户在 3 天内完成硬件安装、2 天完成软件调试，整条产线提前 10 天投产，直接创造经济效益 300 余万元。未来，该车间还计划把剩余 6 条老旧脉冲伺服线，全部通过同型号网关接入汇川 EtherCAT 主站，实现车间级一网到底的数字化升级。