多台三菱PLC跨网段通讯实战:捷米网段隔离器应用案例
工业级跨网段NAT耦合器解决了16台三菱不同IP跨网段通讯问题
一、项目背景与痛点
某新能源汽车零部件制造企业的智能工厂中,分布着16台三菱PLC(包括Q系列、FX5U系列),分别部署在冲压、焊接、涂装、总装四大车间的8个不同子网(如192.168.1.x、192.168.2.x、192.168.3.x等)。
原有网络架构存在以下核心问题:
(1) 解决新购置设备 IP 不能修改, 而无法接入网络问题
(2) 通过 NAT 转换,解决不同网段的设备无法通信的问题
JM-WG310-NAT-S规格书
(3) 通过 IP 重命名,实现生产网络的 IP 统一规划和管理问题
(4) 通过 IP 重命名,解决隐藏设备真实 IP,防止网络攻击问题
(5) 通过防火墙网段隔离和端口限制,有效提抗网络干扰和攻击能力
隔离器功能说明:
JM-WG310-NAT-S 网段隔离器适用于生产网络对 PLC、HMI、CNC、DCS、MES 等网络通讯和数据采集,兼有 跨网段隔离和 IP 转换的功能。
JM-WG310-NAT-S 同时支持 4 台以上设备(如 PLC、CNC 等)网段隔离和 NAT 转换;车间多个设备,如果有不同网段的 IP 地址,则可以统一成同一网段的 IP 地址,进行设备(PLC、CNC) 的在线编程、数据采集、远程管理等各种跨网段访问。
JM-WG310-NAT-S 网段隔离器具备五个物理性以太网接口、一个 WIFI 接口, WAN(单端口,FE0)、WWAN(WIFI 接口,RF)和 LAN(FE1-FE4)(四端口)分别具备独立的联网能力,其中 LAN(FE1-FE4)口可以为四个具备交换机功能的 LAN 口,也可以分隔为 4 个不同 LAN 口;主要用于连接工 业现场设备(PLC、CNC 等);WAN 以太网口和 WIFI 接口, 主要用于上位机的连接。 JM-WG310-NAT-S 网段隔离器可以通过 WAN 和 LAN 不同防火墙区域进行网段隔离;通过 NAT 和 IP 映射 实现 LAN 口 IP 映射到 WAN 口 IP,实现不改变设备 IP 地址(IP 重复和冲突都不影响上层网络)就可以接入 网络, 通过隔离器的自定义设备 IP 地址,实现 IP 地址的统一规划。
二、捷米特JM-WG310-NAT-S解决方案架构
核心设备:捷米特JM-WG310-NAT-S网段隔离器(支持4个千兆以太网口、NAT地址转换、静态路由、防火墙功能)。
网络拓扑:
1. 设备接入层:将16台三菱PLC按车间划分为8个组,每组2台PLC接入JM-WG310-NAT-S的LAN1-LAN4端口(每组对应1个独立子网)。
2. 协议转换层:JM-WG310-NAT-S通过NAT技术将各子网的PLC私有IP(如192.168.1.x)映射为统一的公共IP段(如10.0.0.10-10.0.0.25),并通过静态路由实现跨网段数据转发。
3. 核心管理层:网关WAN口连接至工厂核心交换机,将转换后的PLC数据推送至MES系统和SCADA监控平台,实现集中管理。
三、实施步骤与关键配置
1. 硬件连接与IP规划
- PLC侧:保留原有IP配置(如冲压车间PLC1:192.168.1.10,PLC2:192.168.1.11),通过网线连接至JM-WG310-NAT-S的LAN1端口。
- 网关配置:
- LAN1参数:IP 192.168.1.254/24,网关 192.168.1.254(与PLC同网段)。
- WAN参数:IP 10.0.0.1/24,网关 10.0.0.254(连接核心网络)。
- NAT规则:将LAN1的PLC IP(192.168.1.10-192.168.1.25)映射为WAN侧的10.0.0.10-10.0.0.25。
2. 三菱PLC通信协议适配
- MELSEC协议配置:在PLC编程软件(GX Works3)中启用以太网通信,设置PLC的IP地址为原有网段(如192.168.1.10),端口号5007(默认值)。
- 跨网段通信测试:通过JM-WG310-NAT-S的Web管理界面,测试从核心网络(10.0.0.20)ping通映射后的PLC IP(10.0.0.10),验证通信链路畅通。
3. 网络安全与管理优化
- 防火墙规则:
- 禁止外部网络直接访问PLC私有IP(192.168.1.x),仅允许通过NAT后的公共IP(10.0.0.x)进行通信。
- 限制MES系统对PLC的访问权限,仅开放Modbus TCP(端口502)和MELSEC(端口5007)协议。
- 边缘计算功能:在JM-WG310-NAT-S中配置数据过滤规则,仅上传关键生产数据(如设备状态、工艺参数)至MES,减少网络带宽占用。
四、应用效果与价值
1. 跨网段通信效率提升:
- 数据传输延迟从平均200ms降至30ms以内,满足实时工艺协同需求。
- MES系统可实时获取16台PLC的完整数据链,生产报表生成时间从2小时缩短至10分钟。
2. IP管理与扩展灵活性:
- 新增设备无需修改IP,直接接入JM-WG310-NAT-S即可完成网络适配,部署周期从3天缩短至2小时。
- 支持未来扩展至32台PLC,只需增加1台JM-WG310-NAT-S并级联至核心网络。
3. 网络安全增强:
- 隐藏PLC真实IP地址,外部攻击风险降低90%以上。
- 通过防火墙规则和VPN加密,确保数据传输的完整性和机密性。
五、技术优势与行业借鉴
1. 协议兼容性:
- 无需修改PLC程序,直接支持三菱MELSEC协议与Modbus TCP的跨网段通信,兼容其他品牌设备(如西门子、欧姆龙)。
2. 边缘计算能力:
- 本地数据预处理减少云端负载,异常数据实时报警响应时间小于2秒。
3. 工业级可靠性:
- 支持-40℃至85℃宽温运行,适应车间高温、粉尘环境,平均无故障时间(MTBF)超过5万小时。
该方案为汽车制造、3C电子等离散制造业提供了标准化的跨网段通信模板,尤其适用于设备品牌多样、网络架构复杂的智能工厂场景。通过捷米特JM-WG310-NAT-S的灵活配置,企业可快速构建安全、高效的工业物联网架构,为工业4.0转型奠定基础。