EtherCAT转CCLKIE协议转换网关实现三菱PLC与汇川伺服驱动器高效通讯配置

 

一、项目背景

在华东某大型电子制造工厂，贴片机、插件机、测试仪等关键工位原先由三菱FX5U-64MT/ES PLC通过（CCLINKIE）总线集中控制，网络简洁、运行稳定。2024年工厂导入一条"高倍速异形插件线"，共24台汇川SV660N-1R6G-4 EtherCAT伺服驱动器，需要与既有FX5U系统协同完成PCB上料、定位、插装、检测等动作。由于协议封闭，FX5U无法直接做EtherCAT主站；若全部更换PLC，停产周期至少两周，且软硬件费用高达百万元。最终，工厂选择引入捷米特JM-ECTM-CCLKIE协议转换网关，由网关充当"EtherCAT主站＋CCLINKIEFB从站"，在不停线的前提下完成两种网络的数据桥接。

二、网络拓扑与设备清单

1. 网络层级

· 上层：MES（西门子WinCC）

· 控制层：三菱FX5U-64MT/ES（CCLINKIEFB主站）

· 转换层：捷米特JM-ECTM-CCLKIE（CCLINKIEFB从站←→EtherCAT主站）

· 执行层：

o 24台汇川SV660N-1R6G-4伺服驱动器（EtherCAT从站，站号2~25）

o 2台基恩士LR-W500激光传感器（EtherCAT从站，站号26~27）

· 监控层：华为Atlas 500 AI边缘计算盒（通过TCP/IP抓取网关诊断数据）

2. 关键硬件参数

· JM-ECTM-CCLKIE：

o CCLINKIEFB侧：占用4个逻辑站，最大输入/输出各128字，波特率1 Gbps

o EtherCAT侧：支持DC-Synchronous，周期1 ms；PDO最大1486字节

o 供电：24 VDC/3.5 W；防护IP20；导轨安装

· SV660N-1R6G-4：

o 额定电流1.6 A，支持CiA 402协议；位置模式由网关周期下发0x6064，状态字0x6041实时回传

三、实施步骤

1. 硬件接线

· 使用CAT5e屏蔽网线将FX5U的CCLINKIEFB端口与网关PORT0相连

· 网关PORT1通过屏蔽网线依次连接27台EtherCAT从站，采用线型拓扑，末端加120 Ω终端电阻

· 24 VDC电源经断路器独立供给网关，防止伺服启动压降造成复位

 

2. 网关配置

· 在捷米特专用配置软件"JetCfg"中导入最新ESI（EtherCAT Slave Information）文件，自动扫描到全部27个从站

· 设置DC同步模式为"Master Shift"，周期1 ms；PDO映射如下：

o 伺服控制字0x6040 → 输出区Byte0-1

o 目标位置0x607A → 输出区Byte4-7

o 状态字0x6041 → 输入区Byte0-1

o 实际位置0x6064 → 输入区Byte4-7

· 分配CCLINKIEFB占用站号1-4，对应输入/输出各128字；将EtherCAT输入数据映射至D1000-D1150，输出数据映射至D2000-D2150

3. PLC侧编程（GX Works3）

· 打开"网络参数→CC-Link IEF Basic"，添加从站"JM-ECTM-CCLKIE"，核对站号1-4

· 在程序中通过MOV指令把伺服指令值写入D2000-D2150；扫描周期4 ms，确保与EtherCAT 1 ms同步

· 读取D1000-D1150获取实际位置、报警码，用于示教与保护

· 新增专用诊断子程序：若网关状态字D1000.0＝0，则判定CCLINK掉线；若D1000.1＝0，则EtherCAT断线，立即停机并HMI弹窗

4. 伺服调试

· 使用Inovance IS620ServoSoft，通过USB直连SV660N，先离线设定电子齿轮比（编码器分辨率/丝杆螺距），再切换至EtherCAT模式

· 依次测试单轴JOG、回零、定位；利用CiA 402回零方式17（原点＋Z脉冲），回零速度20 mm/s，爬行2 mm/s

· 24轴联动测试：FX5U发出"启动队列"信号，网关1 ms内完成24段目标位置刷新，轴间同步误差≤±30 µs，满足插件±0.05 mm精度要求

5. 数据上云

· 网关内置HTTP POST客户端，每5 s将关键数据（生产节拍、伺服电流、报警履历）以JSON格式推送至华为Atlas 500

· MES通过Atlas API获取OEE，整体延迟<200 ms，对比之前人工抄录缩短约4.8 s

四、现场成果

1. 节拍提升：插件速度由120 pcs/min升至165 pcs/min，增幅37%

2. 良率提高：由于EtherCAT实时补偿位置偏差，插件不良率由0.4%降至0.12%

3. 维护友好：网关自带Web诊断页面，工程师通过手机即可查看网络拓扑、PDO曲线，故障定位时间由2 h缩短至15 min

五、项目经验总结

1. 前期评估：务必核对从站ESI版本与网关固件兼容性，建议先做3~5轴小网络压力测试

2. 接地与屏蔽：EtherCAT务必采用双层屏蔽电缆，单端接地，避免与380 V动力线平行

3. DC同步：若从站品牌混杂，优先选"Master Shift"模式，可降低同步抖动

4. 数据映射：一次性不要映射过多无效PDO，防止网关内存碎片造成周期抖动

5. 备份机制：网关配置完成立即导出*.jcfg备份文件，并保存至云盘，方便产线快速更换备机

（具体内容配置过程及其他相关咨询可联系杨工。）

审核编辑 黄宇