一、行業(yè)痛點(diǎn)

在鐵路信號(hào)所、牽引變電所或車站監(jiān)控改造項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)單位往往選用經(jīng)濟(jì)可靠的施耐德M200系列PLC（如TM200C16R、TM200C40U等）作為現(xiàn)場(chǎng)控制核心。然而，該系列PLC本體只有RS-232/RS-485串行口，沒有以太網(wǎng)口。面對(duì)“綜合監(jiān)控、遠(yuǎn)程運(yùn)維、數(shù)據(jù)上云”等需求，傳統(tǒng)串口通訊暴露出三大痛點(diǎn)：

1.帶寬低，難以承載大量I/O與故障錄波數(shù)據(jù)；

2.距離受限，無法滿足站段之間光纖環(huán)網(wǎng)的拓?fù)湟螅?/p>

3.上位機(jī)、觸摸屏、第三方電能質(zhì)量?jī)x等多主站同時(shí)訪問時(shí)，串口沖突頻發(fā)，維護(hù)困難。因此，為M200 PLC增加穩(wěn)定、高速的以太網(wǎng)接口成為項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵。

二、解決方案

經(jīng)過多方比選，項(xiàng)目最終采用捷米特JM-ETH-SC以太網(wǎng)通訊處理器為M200 PLC“續(xù)接網(wǎng)口”。該模塊具有以下特點(diǎn)：
?適用機(jī)型：施耐德Quantumn、Premium、M200、M218、M221、M241、M238、M251等全系列PLC；
?協(xié)議轉(zhuǎn)換：內(nèi)置ModbusRTU?ModbusTCP協(xié)議棧，非透?jìng)?，效率高?br /> ?多主站：最多支持6臺(tái)上位機(jī)同時(shí)讀寫；
?雙接口：一端以太網(wǎng)（RJ45），另一端串口（RS-232或RS-485訂貨時(shí)選定）；
?零編程：PLC側(cè)無需編寫通訊程序，地址自動(dòng)映射；
?易配置：支持Web頁面、專用配置工具兩種方式；
?不占用PLC編程口，調(diào)試與監(jiān)控可并行進(jìn)行。

三、系統(tǒng)拓?fù)?/p>

1.現(xiàn)場(chǎng)層
?施耐德M200 PLC（型號(hào)TM200C40U）負(fù)責(zé)采集軌道電路狀態(tài)、道岔位置、溫濕度、煙霧等200余點(diǎn)I/O信號(hào)。
?JM-ETH-SC（RS-485版本）PLC以太網(wǎng)模塊通過9針D-Sub口與PLC編程口相連，波特率設(shè)為115200bps。

2.監(jiān)控層
?觸摸屏：威綸通MT8071iE，通過ModbusTCP讀取PLC數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)就地HMI。
?上位機(jī)：兩臺(tái)研華工控機(jī)運(yùn)行組態(tài)王7.5，一臺(tái)用于調(diào)度室實(shí)時(shí)監(jiān)控，一臺(tái)用于工程師站歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

3.網(wǎng)絡(luò)層
?JM-ETH-SC以太網(wǎng)模塊的RJ45口接入車站千兆工業(yè)環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，環(huán)網(wǎng)采用RSTP冗余協(xié)議。
?調(diào)度中心通過既有MPLSVPN專線，與12個(gè)車站形成星-環(huán)混合拓?fù)洹?/p>

四、實(shí)施過程

1.硬件安裝
a.斷電后，將JM-ETH-SC施耐德以太網(wǎng)模塊卡扣在DIN導(dǎo)軌上，RS-485端子對(duì)應(yīng)PLC編程口（COM1）A、B、SG。
b.以太網(wǎng)口通過超五類屏蔽網(wǎng)線接入交換機(jī)，指示燈LINK常亮、ACT閃爍表示物理連接正常。

2.參數(shù)配置
a.在瀏覽器輸入模塊默認(rèn)IP192.168.1.254，進(jìn)入Web配置界面；
b.設(shè)置模塊IP為192.168.100.20/24，網(wǎng)關(guān)指向車站三層交換機(jī)；
c.在“串口參數(shù)”頁選擇ModbusRTU，從站地址1，波特率115200，8E1；
d.在“Modbus映射”頁確認(rèn)：
?Q區(qū)→線圈00001起
?I區(qū)→離散輸入10001起
?MW區(qū)→輸入寄存器30001起
?VW區(qū)→保持寄存器40001起；
e.保存并重啟模塊。

3.PLC側(cè)設(shè)置
?在SoMachineBasic中，只需在“通訊”選項(xiàng)里啟用ModbusRTUSlave，地址1，其他參數(shù)與模塊一致。
?變量表直接使用%M、%MW等內(nèi)部地址，無需額外通訊程序。

4.觸摸屏配置
?在EasyBuilderPro中添加ModbusTCP驅(qū)動(dòng)，IP填192.168.100.20，端口502；
?讀取道岔狀態(tài)：40001.0（對(duì)應(yīng)VW0），寫入風(fēng)機(jī)啟停：00010（對(duì)應(yīng)Q0.7）。

5.上位機(jī)組態(tài)
?組態(tài)王設(shè)備向?qū)е羞x擇“ModbusTCP”，填入IP與端口；
?通過批量導(dǎo)入標(biāo)簽，將300余個(gè)I/O點(diǎn)一次性映射完成；
?啟用“斷線緩存”功能，網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)PLC數(shù)據(jù)先寫入本地SQLite，恢復(fù)后自動(dòng)補(bǔ)傳。

五、運(yùn)行效果

1.通訊速率：以太網(wǎng)端實(shí)測(cè)吞吐8.7MB/s，比原115200bps串口快700倍，刷新2000點(diǎn)變量?jī)H需200ms。

2.多主站：調(diào)度室、工程師站、觸摸屏三臺(tái)設(shè)備同時(shí)在線，連續(xù)72h壓力測(cè)試無丟包。

3.易維護(hù)：模塊支持Web遠(yuǎn)程升級(jí)，現(xiàn)場(chǎng)人員無需拆機(jī)即可更新固件；PLC程序在線修改時(shí)，監(jiān)控畫面不中斷。

4.擴(kuò)展性：后續(xù)若接入電能質(zhì)量?jī)x、煙感主機(jī)，只需在環(huán)網(wǎng)內(nèi)新增節(jié)點(diǎn)，無需改動(dòng)PLC程序。

六、總結(jié)
通過捷米特JM-ETH-SC施耐德以太網(wǎng)通訊模塊，施耐德M200 PLC在不增加任何編程工作量的前提下，實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)高速通訊、多主站并發(fā)訪問和遠(yuǎn)程維護(hù)功能，徹底解決了鐵路監(jiān)控系統(tǒng)“無網(wǎng)口、難擴(kuò)展、難運(yùn)維”的痛點(diǎn)。該方案已在本線12個(gè)車站批量復(fù)制，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，為后續(xù)智慧車站、能源管理等信息化項(xiàng)目奠定了堅(jiān)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。

(具體內(nèi)容配置過程及其他相關(guān)咨詢可聯(lián)系楊工。)

審核編輯 黃宇