一、行业痛点
在铁路信号所、牵引变电所或车站监控改造项目中,设计单位往往选用经济可靠的施耐德M200系列PLC(如TM200C16R、TM200C40U等)作为现场控制核心。然而,该系列PLC本体只有RS-232/RS-485串行口,没有以太网口。面对“综合监控、远程运维、数据上云”等需求,传统串口通讯暴露出三大痛点:
1. 带宽低,难以承载大量I/O与故障录波数据;
2. 距离受限,无法满足站段之间光纤环网的拓扑要求;
3. 上位机、触摸屏、第三方电能质量仪等多主站同时访问时,串口冲突频发,维护困难。因此,为M200 PLC增加稳定、高速的以太网接口成为项目成败的关键。
二、解决方案
经过多方比选,项目最终采用捷米特JM-ETH-SC以太网通讯处理器为M200 PLC“续接网口”。该模块具有以下特点:
•适用机型:施耐德Quantumn、Premium、M200、M218、M221、M241、M238、M251等全系列PLC;
•协议转换:内置ModbusRTU↔ModbusTCP协议栈,非透传,效率高;
•多主站:最多支持6台上位机同时读写;
•双接口:一端以太网(RJ45),另一端串口(RS-232或RS-485订货时选定);
•零编程:PLC侧无需编写通讯程序,地址自动映射;
•易配置:支持Web页面、专用配置工具两种方式;
•不占用PLC编程口,调试与监控可并行进行。
三、系统拓扑
1.现场层
•施耐德M200 PLC(型号TM200C40U)负责采集轨道电路状态、道岔位置、温湿度、烟雾等200余点I/O信号。
•JM-ETH-SC(RS-485版本)PLC以太网模块通过9针D-Sub口与PLC编程口相连,波特率设为115200bps。
2. 监控层
•触摸屏:威纶通MT8071iE,通过ModbusTCP读取PLC数据,实现就地HMI。
•上位机:两台研华工控机运行组态王7.5,一台用于调度室实时监控,一台用于工程师站历史数据存储。
3. 网络层
•JM-ETH-SC以太网模块的RJ45口接入车站千兆工业环网交换机,环网采用RSTP冗余协议。
•调度中心通过既有MPLSVPN专线,与12个车站形成星-环混合拓扑。
四、实施过程
1. 硬件安装
a.断电后,将JM-ETH-SC施耐德以太网模块卡扣在DIN导轨上,RS-485端子对应PLC编程口(COM1)A、B、SG。
b.以太网口通过超五类屏蔽网线接入交换机,指示灯LINK常亮、ACT闪烁表示物理连接正常。
2. 参数配置
a.在浏览器输入模块默认IP192.168.1.254,进入Web配置界面;
b.设置模块IP为192.168.100.20/24,网关指向车站三层交换机;
c.在“串口参数”页选择ModbusRTU,从站地址1,波特率115200,8E1;
d.在“Modbus映射”页确认:
•Q区→线圈00001起
•I区→离散输入10001起
•MW区→输入寄存器30001起
•VW区→保持寄存器40001起;
e.保存并重启模块。
3. PLC侧设置
•在SoMachineBasic中,只需在“通讯”选项里启用ModbusRTUSlave,地址1,其他参数与模块一致。
•变量表直接使用%M、%MW等内部地址,无需额外通讯程序。
4. 触摸屏配置
•在EasyBuilderPro中添加ModbusTCP驱动,IP填192.168.100.20,端口502;
•读取道岔状态:40001.0(对应VW0),写入风机启停:00010(对应Q0.7)。
5. 上位机组态
•组态王设备向导中选择“ModbusTCP”,填入IP与端口;
•通过批量导入标签,将300余个I/O点一次性映射完成;
•启用“断线缓存”功能,网络中断时PLC数据先写入本地SQLite,恢复后自动补传。
五、运行效果
1. 通讯速率:以太网端实测吞吐8.7MB/s,比原115200bps串口快700倍,刷新2000点变量仅需200ms。
2. 多主站:调度室、工程师站、触摸屏三台设备同时在线,连续72h压力测试无丢包。
3. 易维护:模块支持Web远程升级,现场人员无需拆机即可更新固件;PLC程序在线修改时,监控画面不中断。
4. 扩展性:后续若接入电能质量仪、烟感主机,只需在环网内新增节点,无需改动PLC程序。
六、总结
通过捷米特JM-ETH-SC施耐德以太网通讯模块,施耐德M200 PLC在不增加任何编程工作量的前提下,实现了以太网高速通讯、多主站并发访问和远程维护功能,彻底解决了铁路监控系统“无网口、难扩展、难运维”的痛点。该方案已在本线12个车站批量复制,运行稳定可靠,为后续智慧车站、能源管理等信息化项目奠定了坚实的网络基础。
(具体内容配置过程及其他相关咨询可联系杨工。)
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