一、项目背景
某重型机电配件厂年产 200 万套精密轴承，装配线共 12 个工位，采用三菱 Q03UDE PLC 作为核心逻辑控制单元。2025 年初新增 “全流程物料追溯” 需求：当轴承套圈、滚子等物料随料车进入装配工位时，得利捷工业扫码枪读取物料外包装的二维码，PLC 需在 150ms 内完成物料批次解析、装配工艺匹配、物料信息上传至厂内 WMS 系统。原有 RS232 串口扫码方案单次读取耗时 1.5s，且在车间强电磁环境下易出现扫码断连、数据乱码问题，无法满足 200pcs/h 的装配节拍目标。经技术调研，厂方决定保留原有 PLC 控制程序，通过捷米特JM-ETH-Q以太网通信模块为 PLC 扩展以太网通讯能力，实现扫码数据的高速、抗干扰、稳定传输，完成通讯系统升级。
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，负责装配流程的逻辑控制、伺服电机驱动、气动元件动作及工艺参数采集。
2. 以太网转换模块
捷米特 JM-ETH-Q，导轨式安装，自带 COM1（RS-232）与 COM2（RS-485/422）双串口，10/100M 自适应 RJ45 网口，支持三菱 MC 协议、Modbus TCP 双协议并发运行，最多支持 8 个上位机同时访问，满足多端数据交互需求。
3. 识别设备
得利捷 Matrix 320 工业扫码枪，IP65 防护等级，以太网接口，支持Modbus TCP协议，二维码识别响应时间 < 3ms，可识别磨损、污损的工业二维码，适配车间复杂工况。
4. 网络基础设施
华为 AR509 工业交换机，8 口百兆，支持快速环网冗余，环网切换时间 < 15ms，通过工业电磁兼容认证，适配机电车间强电、变频设备的电磁环境。
5. 辅助设备
· 上位机：研华 IPC-610L 工业计算机，安装 WinCC 7.6，用于装配线实时监控、扫码数据与工艺数据归档；
· 触摸屏：三菱 GOT2000 系列 GT2710-VTBA，带以太网口，支持 MC 协议，供现场操作工进行工艺参数微调、异常信息手动录入；
· WMS 系统：厂内定制化开发，基于 TCP/IP 协议部署于本地服务器，通过 OPC UA 接口获取装配线物料与生产数据。
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 编程电缆连接至 Q03UDE 的 RS-232 编程口，实现模块与 PLC 的串口通讯；COM2 口预留，用于后续扩展车间温湿度采集模块。
2. JM-ETH-Q、得利捷扫码枪、三菱 GOT2000 触摸屏、研华工业上位机全部接入华为 AR509 工业交换机，IP 地址统一规划在 192.168.2.0/24 网段，具体分配如下：
o JM-ETH-Q：192.168.2.100，TCP Server，端口号 5001；
o 得利捷扫码枪：192.168.2.101，TCP Client，主动建立与 192.168.2.100:5001 的连接；
o 三菱 GOT2000 触摸屏：192.168.2.102；
o 研华上位机：192.168.2.103；
o 车间网关：192.168.2.1，用于装配线远程故障诊断与程序维护。
3. 所有网络连接均采用超五类屏蔽双绞线，屏蔽层做 360° 压接处理，布线全程避开车间动力电缆桥架与变频设备，实测抗干扰余量 > 25dB，保障数据传输稳定性。
四、软件配置与调试步骤
1. 模块侧设置
· 模块上电后，通过 IE 浏览器访问 192.168.2.100:80，进入JM-ETH-Q的 Web 可视化配置页面；
· 串口参数配置：波特率 115200bps、数据位 8、偶校验、停止位 1，无流控，与三菱 Q03UDE PLC 默认串口参数保持一致；
· 协议模式选择：“三菱 MC 协议与 Modbus TCP 共存” 模式，实现扫码数据的透传与地址映射双重功能；
· 地址映射表配置：将 Modbus 40001～40018 映射至 PLC 的 D2000～D2017，用于存放二维码解析后的物料批次、型号、生产批次、供应商编码等信息；
· 保存配置参数并重启模块，使配置生效。
2. 扫码枪侧设置
· 在得利捷 SetupTool 配置软件中，将扫码枪配置为 Modbus TCP Client 模式，设置轮询周期 40ms；
· 通讯参数配置：功能码 03，起始地址 40001，数据长度 18，目标 IP 为JM-ETH-Q的 192.168.2.100，端口 5001；
· 触发方式设置：采用工位漫反射光电开关 DI1 上升沿触发扫码，避免物料未到位时的无效扫码与重复读取问题。
3. PLC 程序修改
· 保留原有装配控制梯形图程序，无需做核心逻辑修改，仅调用 PLC 自带的 “外部设备写入” 功能块；
· 在 D2000～D2017 数据区增加非零判断逻辑，当检测到扫码数据有效（UID 非零）时，自动调用对应物料型号的轴承装配子程序，匹配拧紧力矩、装配间隙等工艺参数；
· 装配工序完成后，将装配结果（合格 / 不合格、工艺参数实际值）写入 D2018～D2027，JM-ETH-Q 自动将该数据区映射至 Modbus 40019～40028，供上位机与 WMS 系统读取。
4. 上位机与触摸屏组态
（1）上位机组态
· 在 WinCC 7.6 中新建 “捷米特 YC 驱动”，填入JM-ETH-Q的 IP 地址 192.168.2.100，通讯协议选择三菱 MC 协议；
· 添加变量 Tag001～Tag018，对应 PLC D2000～D2017，用于实时显示扫码获取的物料信息；添加变量 Tag019～Tag028，对应 D2018～D2027，用于显示装配结果与工艺参数；
· 设置数据归档策略：每 0.5s 采集一次数据，以 CSV 格式存储，并通过 TCP/IP 协议将数据 POST 至 WMS 系统，实现物料信息实时上传。
（2）三菱触摸屏组态
· 在三菱 GT Designer3 组态软件中，新建与 Q03UDE PLC 的以太网通讯连接，协议选择MC协议，IP 地址填写 192.168.2.102，与触摸屏自身 IP 匹配；
· 制作触摸屏操作界面：添加物料信息显示窗口、工艺参数修改控件、异常报警提示框，实现现场操作工对扫码数据的核对与装配工艺的微调；
· 配置数据交互逻辑：触摸屏可直接读取 PLC D2000～D2027 数据区，同时支持手动写入工艺参数至 PLC 指定寄存器，实现就地控制。
五、总结与展望
本案例通过为三菱 Q03UDE PLC 外挂捷米特JM-ETH-Q以太网通讯模块，在不改动原有 PLC 控制程序的前提下，实现了 PLC 与得利捷工业扫码枪的高速、稳定以太网通讯，彻底解决了传统串口扫码方案速率低、抗干扰能力差、协议封闭的行业痛点。三菱 GOT2000 触摸屏的接入，实现了现场就地控制与数据可视化，提升了装配线的操作便捷性。后续可基于该通讯架构，扩展 AGV 物料配送、视觉检测等设备，构建全自动化的机电配件智能装配线，进一步提升生产效率与产品追溯能力。