一、项目背景
华东某老牌电机厂（以下简称A厂）年产高效电机120万台，关键瓶颈在于“老化测试区”——48台工位长期依赖人工抄录电流、功率与温升数据，既滞后又易错。2025年，A厂启动数字化改造，目标：
1. 实时采集并集中存储老化过程全量数据
2. 异常停机5分钟内推送至责任人手机
3. 保留原信捷PLC，减少停产与接线改动
4. 通过4G上云，摆脱工厂内网束缚，方便后期异地复制
二、需求拆解
1. 设备侧：信捷XD5-48T10-C型PLC，自带以太网口，协议为X-NET over TCP（端口502）
2. 采集侧：电流互感器、PT100、霍尔转速传感器已接入PLC模拟量模块，需读取保持寄存器40001-40020
3. 传输侧：4G公网，MQTT上传至“智能云2.0”平台，JSON格式，30s周期，QoS=1
4. 管理侧：平台侧Topic规则
motor/line2/{deviceId}/realtime；支持远程OTA与GPS定位，方便外租库盘点
三、方案选型
经三家对比，A厂最终锁定捷米特JM-WG310-4G-485-GPS工业智能网关，理由：
· 内置X-NET驱动，无需PLC编程，即插即扫
· 4G全网通+GPS一体，比“网关+定位模块”节省30%成本
· 工作温度-35~+75℃，老化区夏季45℃稳定运行
· 支持边缘脚本，可本地计算电流均值，减少50%上行流量
四、系统架构
1. 感知层：信捷XD5-48T10-C PLC ×48台，每台20个变量
2. 边缘层：捷米特JM-WG310-4G-485-GPS物联网网关×6台，每8台PLC共享1台网关，通过交换机级联
3. 网络层：MQTT over TLS1.2，连接地址 mq.smartcloud.com:8883
4. 平台层：智能云2.0，提供Web组态、手机小程序、RESTful API，与现有MES对接
五、实施步骤
1. 网络规划
老化区新增8口百兆交换机6台，每台网关WAN口接入交换机，LAN口IP设192.168.10.100-105，PLC IP段192.168.10.10-57，掩码统一255.255.255.0，避免跨网段广播。
2. 网关安装
JM-WG310导轨卡扣直接固定在PLC柜右侧，4G吸盘天线从柜顶出线，GPS天线置于窗侧，30s内锁定12颗卫星，定位精度<5m。
3. 驱动配置
① 登录网关Web（默认192.168.1.1），导入“信捷X-NET”驱动
② 新建Channel，填PLC IP与502端口，扫描变量，自动识别40001-40020，生成CSV模板
③ 边缘计算：添加Lua脚本，每5min计算一次电流均值，若>12A则置位内部flag，减少无效上报
4. MQTT参数
Broker地址 mq.smartcloud.com:8883，ClientID格式“JM_{SN}/realtime，模板如下：
JSON
复制
{"deviceId":"M002","ts":1729666170,"Ia":11.3,"Ib":11.4,"Ic":11.5,"P":3.21,"T":68,"RPM":1498,"alarm":0}
5. 断点续传
开启“存储转发”，SD卡32GB，网络中断后本地保存7天，恢复后自动补录，平台侧通过时间戳去重。
6. 远程调试
捷米特“设备快线”VPN，工程师在家即可远程Ping通PLC，配合信捷X-NET软件完成固件升级，全程零差旅。
六、关键调试细节
· 扫描冲突：48台PLC默认端口均为502，捷米特边缘计算网关网关支持“批量通道复制”，5分钟完成映射
· GPS漂移：老化区顶部为彩钢瓦，信号反射大，通过“静态漂移抑制”阈值1km/h，解决静止时坐标跳动
· 流量控制：开启“变化阈值”上传，电流差值<0.2A不发送，月度流量从2.4GB降至0.9GB
七、运行效果
1. 数据实时性：平台端到端延迟<3s，较人工抄表缩短6小时
2. 异常响应：6月12日14:23，23#工位电流骤升至15.4A，平台2分钟内推送微信，值班员15分钟到场，发现风扇卡死，避免一起定子烧毁
3. 维护成本：取消两班倒抄表岗位，每年节省人工成本26万元
4. 复制推广：方案模板化，A厂已将同款网关用于浸漆区、绕线区，总计部署JM-WG310-4G-485-GPS无线数传网关22台，预计2026年完成全厂上云
八、经验总结
· 工业现场品牌杂、协议多，优先选择“驱动内置”型网关，可减少50%调试工时
· 4G+GPS一体设计，让“设备在哪、数据在哪”一目了然，特别适合多地外租库场景
· 边缘计算+变化阈值双重节流，是控制4G流量费的关键，月均单台流量<1GB
· 远程VPN维护，疫情、台风天气下依旧保障产线不停运