國產(chǎn)化要求催生

某國企公司支持國家反制，要求國產(chǎn)化?，F(xiàn)場的西門子plc300要與國產(chǎn)品牌匯川的plc，即ethercat通訊，

支持國產(chǎn)化：Profinet轉(zhuǎn)Ethercat實(shí)現(xiàn)西門子300與匯川PLC與通訊

一、項(xiàng)目背景

在國企大型汽車制造企業(yè)的自動化生產(chǎn)線升級項(xiàng)目中，原有的西門子S7 - 300 PLC控制系統(tǒng)，現(xiàn)我們堅(jiān)持支持國產(chǎn)，反制美國，根據(jù)實(shí)際需求將采用國產(chǎn)品牌匯川PLC來控制新增的一些智能設(shè)備，如高精度的工業(yè)機(jī)器人和先進(jìn)的視覺檢測系統(tǒng)。然而，匯川PLC通常采用EtherCAT協(xié)議進(jìn)行通信，而原有西門子S7 - 300 PLC則支持Profinet協(xié)議，兩者之間無法直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)線的統(tǒng)一控制和數(shù)據(jù)共享，決定采用捷米特JM - ECAT - PN網(wǎng)關(guān)模塊來完成EtherCAT轉(zhuǎn)Profinet協(xié)議轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)匯川PLC與西門子300之間的通訊。

二、系統(tǒng)架構(gòu)

（一）硬件組成

1. 匯川PLC：選用匯川IS620N系列PLC，具備高速的數(shù)據(jù)處理能力和豐富的接口，支持EtherCAT協(xié)議，主要負(fù)責(zé)控制新增的工業(yè)機(jī)器人和視覺檢測系統(tǒng)。

2. 西門子S7 - 300 PLC：使用CPU 315 - 2 DP型號，具有強(qiáng)大的邏輯控制功能和穩(wěn)定的性能，支持Profinet協(xié)議，負(fù)責(zé)整個(gè)生產(chǎn)線的整體邏輯控制和協(xié)調(diào)。

3. 捷米特JM - ECAT - PN網(wǎng)關(guān)模塊：作為協(xié)議轉(zhuǎn)換的核心設(shè)備，實(shí)現(xiàn)EtherCAT協(xié)議轉(zhuǎn)Profinet，且雙向通訊，確保匯川PLC和西門子S7 - 300 PLC之間的數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確傳輸。

4. 工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)：用于連接匯川PLC、西門子S7 - 300 PLC和捷米特JM-ECAT-PN網(wǎng)關(guān)模塊，保證網(wǎng)絡(luò)通信的穩(wěn)定性和可靠性。

5. 其他設(shè)備：包括工業(yè)機(jī)器人、視覺檢測系統(tǒng)、傳感器和執(zhí)行器等，通過匯川PLC和西門子S7 - 300 PLC進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)采集。

（二）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

整個(gè)系統(tǒng)采用星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)為中心節(jié)點(diǎn)，匯川PLC、西門子S7 - 300 PLC和捷米特JM - ECAT - PN網(wǎng)關(guān)模塊分別連接到交換機(jī)的不同端口。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有易于擴(kuò)展、故障診斷方便等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足生產(chǎn)線不斷升級和改造的需求。

三、捷米特JM - ECAT - PN網(wǎng)關(guān)模塊配置

（一）基本參數(shù)設(shè)置

1. IP地址：將捷米特JM - ECAT - PN網(wǎng)關(guān)模塊的IP地址設(shè)置為192.168.1.100，子網(wǎng)掩碼設(shè)置為255.255.255.0，網(wǎng)關(guān)地址設(shè)置為192.168.1.1，確保其與匯川PLC和西門子S7 - 300 PLC處于同一局域網(wǎng)內(nèi)。

2. 設(shè)備名稱：將網(wǎng)關(guān)模塊的設(shè)備名稱設(shè)置為“JM - ECAT - PN Gateway”，方便在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行識別和管理。

（二）協(xié)議轉(zhuǎn)換配置

1. EtherCAT從站配置：在網(wǎng)關(guān)配置軟件中，將匯川PLC作為EtherCAT從站進(jìn)行添加和配置。設(shè)置EtherCAT從站的站號為1，通信周期為1ms，以滿足工業(yè)機(jī)器人和視覺檢測系統(tǒng)對實(shí)時(shí)性的要求。

2. Profinet從站配置：將網(wǎng)關(guān)模塊作為Profinet從站添加到西門子S7 - 300 PLC的網(wǎng)絡(luò)中。設(shè)置Profinet從站的設(shè)備名稱為“JM - ECAT - PN”，站號為2，通信速率為100Mbps。

3. 數(shù)據(jù)映射配置：根據(jù)匯川PLC和西門子S7 - 300 PLC的實(shí)際需求，進(jìn)行數(shù)據(jù)映射配置。將匯川PLC的輸入數(shù)據(jù)（如工業(yè)機(jī)器人的位置信息、視覺檢測系統(tǒng)的檢測結(jié)果等）映射到西門子S7 - 300 PLC的DB1數(shù)據(jù)塊中，將西門子S7 - 300 PLC的輸出數(shù)據(jù)（如控制指令、參數(shù)設(shè)置等）映射到匯川PLC的特定寄存器中。具體映射關(guān)系如下：

- 匯川PLC輸入字節(jié)0 - 3映射到西門子S7 - 300 PLC的DB1.DBW0 - DB1.DBW3。

- 西門子S7 - 300 PLC的DB1.DBW4 - DB1.DBW7映射到匯川PLC的輸出寄存器。

四、匯川PLC配置

（一）編程軟件安裝與項(xiàng)目創(chuàng)建

安裝匯川PLC的編程軟件InoProShop，并創(chuàng)建一個(gè)新的項(xiàng)目。在項(xiàng)目中添加IS620N系列PLC的設(shè)備型號，設(shè)置PLC的基本參數(shù)，如IP地址為192.168.1.101，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0，網(wǎng)關(guān)地址為192.168.1.1。

（二）EtherCAT從站配置

在InoProShop軟件中，添加捷米特JM - ECAT - PN網(wǎng)關(guān)模塊作為EtherCAT從站。設(shè)置EtherCAT從站的站號為1，與網(wǎng)關(guān)模塊中的配置保持一致。配置輸入輸出數(shù)據(jù)的長度和類型，確保與網(wǎng)關(guān)模塊的數(shù)據(jù)映射配置相匹配。例如，設(shè)置輸入數(shù)據(jù)長度為4字節(jié)，輸出數(shù)據(jù)長度為4字節(jié)。

（三）程序編寫

使用梯形圖編程語言編寫匯川PLC的控制程序。程序主要實(shí)現(xiàn)對工業(yè)機(jī)器人和視覺檢測系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)采集。例如，通過讀取工業(yè)機(jī)器人的位置信息，進(jìn)行邏輯判斷后輸出相應(yīng)的控制指令，同時(shí)將視覺檢測系統(tǒng)的檢測結(jié)果發(fā)送到西門子S7 - 300 PLC進(jìn)行處理。

五、西門子S7 - 300 PLC配置

（一）編程軟件安裝與項(xiàng)目創(chuàng)建

安裝西門子S7-300 PLC的編程軟件STEP 7，并創(chuàng)建一個(gè)新的項(xiàng)目。在項(xiàng)目中添加CPU 315 - 2 DP型號的PLC設(shè)備，設(shè)置PLC的基本參數(shù)，如IP地址為192.168.1.102，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0，網(wǎng)關(guān)地址為192.168.1.1。

（二）Profinet從站配置

在STEP 7軟件中，添加捷米特JM-ECAT-PN網(wǎng)關(guān)模塊作為Profinet從站。設(shè)置Profinet從站的設(shè)備名稱為“JM-ECAT-PN”，站號為2，與網(wǎng)關(guān)模塊中的配置一致。配置輸入輸出數(shù)據(jù)的長度和類型，確保與網(wǎng)關(guān)模塊的數(shù)據(jù)映射配置相匹配。例如，設(shè)置輸入數(shù)據(jù)長度為4字節(jié)，輸出數(shù)據(jù)長度為4字節(jié)。

（三）數(shù)據(jù)塊創(chuàng)建與程序編寫

在STEP 7中創(chuàng)建DB1數(shù)據(jù)塊，用于存儲從匯川PLC接收的數(shù)據(jù)和向匯川PLC發(fā)送的數(shù)據(jù)。使用梯形圖編程語言編寫西門子S7 - 300 PLC的控制程序。程序主要實(shí)現(xiàn)對整個(gè)生產(chǎn)線的邏輯控制和協(xié)調(diào)，根據(jù)從匯川PLC接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，并將處理結(jié)果發(fā)送到匯川PLC。

六、調(diào)試與優(yōu)化

（一）硬件連接檢查

在進(jìn)行調(diào)試之前，仔細(xì)檢查硬件連接是否正確，包括以太網(wǎng)電纜的連接、電源的供應(yīng)等。確保所有設(shè)備都正常上電，并且網(wǎng)絡(luò)通信正常。

（二）軟件配置檢查

檢查匯川PLC、西門子S7 - 300 PLC和捷米特JM-ECAT-PN網(wǎng)關(guān)模塊的軟件配置是否正確，特別是IP地址、站號、數(shù)據(jù)映射等參數(shù)。確保所有配置參數(shù)都與實(shí)際需求一致。

（三）數(shù)據(jù)傳輸測試

在調(diào)試過程中，通過監(jiān)控軟件觀察匯川PLC和西門子S7 - 300 PLC之間的數(shù)據(jù)傳輸情況。首先，在匯川PLC中寫入一些測試數(shù)據(jù)，觀察這些數(shù)據(jù)是否能夠正確傳輸?shù)轿鏖T子S7 - 300 PLC的DB1數(shù)據(jù)塊中。然后，在西門子S7 - 300 PLC中寫入一些測試數(shù)據(jù)，觀察這些數(shù)據(jù)是否能夠正確傳輸?shù)絽R川PLC的輸出寄存器中。

（四）性能優(yōu)化

根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸測試的結(jié)果，對系統(tǒng)進(jìn)行性能優(yōu)化。例如，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸存在延遲或丟包的情況，可以調(diào)整網(wǎng)關(guān)模塊的通信周期、數(shù)據(jù)映射方式等參數(shù)，以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和實(shí)時(shí)性。

七、項(xiàng)目成果

通過使用捷米特JM - ECAT - PN網(wǎng)關(guān)模塊，成功實(shí)現(xiàn)了匯川PLC與西門子S7 - 300 PLC之間的通訊，解決了不同協(xié)議設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互問題。整個(gè)生產(chǎn)線的自動化程度得到了顯著提高，工業(yè)機(jī)器人和視覺檢測系統(tǒng)能夠與原有的控制系統(tǒng)無縫集成，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性也得到了保障，為企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營提供了有力支持。

審核編輯 黃宇