2. iQ-R硬件与网络架构
虚拟调试的成败，往往在硬件组态阶段就已经决定。虚拟调试环境中的PLC程序、运动控制指令、网络通信报文，最终都要映射到真实的iQ-R机架与模块上。如果选型与组态与物理产线不一致，仿真中看似正常的逻辑在实机上就会出现地址错位、轴号不匹配、通信超时等问题。因此，本节围绕“控制器与通信骨架”这一目标，说明CPU、电源、I/O、运动、网络五类模块的选型依据与组态要点。
一、机架与模块的物理骨架
iQ-R采用基板（Base Unit）承载模块的结构。主基板提供模块插槽、电源分配和内部总线，扩展基板通过扩展电缆与主基板连接。每个插槽有固定的槽号，模块的I/O地址和智能功能模块的起始XY地址由“槽号”决定，而不是由模块型号决定。这意味着：虚拟调试工程中的地址规划必须与实机插槽布局严格对应。
以一条典型产线为例，主基板上依次插入：电源模块R61P、CPU模块R04CPU、输入模块RX40C7、输出模块RY40NT5P、运动模块RD77MS4、网络模块RJ71EN71。其槽号从0开始编号，电源与CPU占用固定位置，I/O与智能模块从后续槽位开始。组态时需要在工程软件中按相同顺序放置模块，否则软元件地址会整体偏移。
二、CPU选型：程序容量与运动/通信能力
CPU模块决定程序容量、指令处理速度、内置通信接口以及可挂载的智能模块数量。虚拟调试中，CPU选型主要看三点：一是程序容量是否容纳产线逻辑与运动控制程序；二是是否支持所需的运动模块与网络模块；三是内置以太网口能否满足调试期间的在线监控与程序下载。
以R04CPU为例，程序容量40K步，内置以太网，可挂载运动模块与网络模块，适合中小型产线。若产线包含多轴插补、凸轮同步等复杂运动，建议选用R08CPU或更高型号，并确认运动模块数量不超过CPU允许的智能模块上限。选型时应在工程软件的“模块配置”中核对CPU型号与模块组合是否被支持，避免出现“模块无法识别”的组态错误。
三、电源模块：容量核算与冗余
电源模块为基板上的所有模块提供5V内部电源。选型时需核算总电流消耗：将各模块的5V消耗电流相加，再乘以1.2～1.3的安全系数，选择额定电流大于该值的电源模块。例如，R04CPU约消耗1.2A，RX40C7约0.1A，RY40NT5P约0.2A，RD77MS4约0.8A，RJ71EN71约0.5A，合计约2.8A，乘以1.3后约3.6A，应选择R61P（额定5A）而非R60P（额定3A）。
四、输入输出模块：点数、类型与响应
I/O模块分为输入、输出和混合型。输入模块按电压和响应时间选择：RX40C7为DC24V、16点、响应时间可切换；输出模块按负载类型选择：RY40NT5P为继电器输出，适合驱动电磁阀、接触器等感性负载；若驱动伺服使能、指示灯等高频动作，可选用晶体管输出模块如RY40PT5P。
组态时需注意：输入模块的公共端接线方式（漏型/源型）应与现场传感器一致；输出模块的公共端分组和最大负载电流应满足执行机构要求。虚拟调试中，I/O地址按槽号自动分配，但软元件注释和标签应提前规划，便于仿真与实机对照。
五、运动模块：轴数、控制方式与参数
RD77MS4为4轴运动模块，支持定位、速度、转矩、插补等控制方式。选型时先确定轴数：若产线有6个伺服轴，则需选用RD77MS8或两块RD77MS4。其次确定控制方式：简单定位可选脉冲输出型，复杂同步可选SSCNETⅢ/H光纤型。
组态要点包括：在工程软件中设置轴参数（单位、每转脉冲数、行程限位）、原点回归方式、定位数据表。虚拟调试时，这些参数必须与实机伺服驱动器一致，否则仿真中的轴动作与实机不符。例如，每转脉冲数设为4194304（22位编码器）时，若仿真中误设为131072，则定位距离会相差32倍。
六、网络模块：协议、拓扑与IP规划
网络模块是虚拟调试中通信骨架的核心。RJ71EN71支持以太网、CC-Link IE Field、CC-Link IE Control等协议。选型时先确定产线通信层级：上位机与PLC之间用普通以太网；PLC与远程I/O、伺服、变频器之间用CC-Link IE Field；PLC与PLC之间用CC-Link IE Control。
组态时需规划IP地址、子网掩码、站号。以CC-Link IE Field为例，主站RJ71EN71的IP设为192.168.1.10，远程I/O站设为192.168.1.11～192.168.1.20，站号从1开始连续分配。虚拟调试中，网络组态应与实机拓扑一致，否则仿真中的远程I/O映射会错位。
七、组态检查清单
| 检查项 | 示例值 | 判断依据 |
|---|---|---|
| CPU型号与程序容量 | R04CPU，40K步 | 程序步数不超过容量80% |
| 电源总电流 | 2.8A×1.3=3.6A | 小于电源额定电流 |
| I/O点数与类型 | 输入16点DC24V，输出16点继电器 | 满足现场传感器与负载 |
| 运动轴数与方式 | 4轴，SSCNETⅢ/H | 与伺服驱动器匹配 |
| 网络协议与IP | CC-Link IE Field，192.168.1.10 | 与实机拓扑一致 |
| 槽号与地址映射 | 槽0→X00，槽1→Y00 | 与实机插槽顺序一致 |
完成上述选型与组态后，虚拟调试工程就具备了与实机一致的控制器与通信骨架。后续的程序仿真、运动调试、网络通信测试，都将在这一骨架上展开。建议在组态完成后，先进行一次“空载仿真”：不接任何虚拟设备，仅下载硬件组态，观察CPU是否正常启动、各模块是否被识别、网络是否连通。这一步能提前暴露大部分组态错误，避免在复杂仿真中浪费时间排查底层问题。