一、應用背景與行業(yè)痛點

在某精密機械加工企業(yè)的數(shù)控機床改造項目中，原有生產(chǎn)線采用西門子S7-1200PLC(型號6ES7212-1AE40-0XB0)作為主控設備，通過Modbus TCP協(xié)議與HMI、傳感器等設備通信。而新引入的倫茨(Lenze)i950系列變頻器(型號EVS9326-ES)僅支持EtherNet/IP協(xié)議，導致PLC無法直接讀取變頻器的轉(zhuǎn)速、電流等關(guān)鍵參數(shù)。傳統(tǒng)解決方案需更換變頻器或升級PLC硬件，成本高昂且停機改造風險大。捷米特JM-EIPM-TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的引入，通過EtherNet/IP轉(zhuǎn)MODBUSTCP技術(shù)，成功實現(xiàn)了跨協(xié)議設備互聯(lián)，為行業(yè)提供了低成本、高效率的改造范式。

二、技術(shù)方案與設備選型

1.核心設備參數(shù)

· 西門子PLC：S7-1200(6ES7212-1AE40-0XB0)，支持Modbus TCP主站功能，配備1個RJ45以太網(wǎng)接口。

· 倫茨變頻器：i950系列EVS9326-ES，EtherNet/IP從站設備，支持實時數(shù)據(jù)映射與故障診斷功能。

· 協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)：捷米特JM-EIPM-TCP，具備雙向數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換能力，支持EtherNet/IP轉(zhuǎn)Modbus TCP雙向協(xié)議映射，最大輸入/輸出數(shù)據(jù)量達500字節(jié)，工作溫度范圍-25℃至55℃，滿足工業(yè)現(xiàn)場嚴苛環(huán)境要求。

2.網(wǎng)絡拓撲設計

系統(tǒng)采用星型拓撲結(jié)構(gòu)：

· PLC側(cè)：西門子PLC通過Modbus TCP協(xié)議(端口502)與網(wǎng)關(guān)連接，作為主站發(fā)起數(shù)據(jù)請求。

· 變頻器側(cè)：倫茨變頻器通過EtherNet/IP協(xié)議(默認端口44818)與網(wǎng)關(guān)連接，作為從站響應數(shù)據(jù)指令。

· 網(wǎng)關(guān)配置：JM-EIPM-TCP網(wǎng)關(guān)作為中間設備，通過雙RJ45接口實現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)中繼，IP地址設置為192.168.1.100，與PLC(192.168.1.10)和變頻器(192.168.1.20)處于同一子網(wǎng)。

三、實施步驟與關(guān)鍵配置

1.硬件安裝與IP規(guī)劃

· 物理連接：使用超五類屏蔽網(wǎng)線將PLC、網(wǎng)關(guān)、變頻器依次連接至工業(yè)交換機，確保鏈路冗余與抗干擾能力。

· IP分配：

o PLC：192.168.1.10(主站)

o 網(wǎng)關(guān)：192.168.1.100(協(xié)議轉(zhuǎn)換中樞)

o 變頻器：192.168.1.20(從站)

2.網(wǎng)關(guān)參數(shù)配置

通過捷米特專用配置軟件JM-ConfigTool完成以下設置：

· 協(xié)議模式選擇：在“ProtocolConversion”界面勾選“EtherNet/IP轉(zhuǎn)Modbus TCP”雙向轉(zhuǎn)換選項。

· EtherNet/IP從站配置：

o 導入倫茨變頻器的EDS文件(Lenze_i950_EVS9326-ES.eds)，自動識別輸入/輸出實例(Instance100為輸出，Instance150為輸入)。

o 設置數(shù)據(jù)映射長度：輸入?yún)^(qū)(PLC讀取變頻器狀態(tài))配置為32字節(jié)，輸出區(qū)(PLC控制變頻器)配置為16字節(jié)。

· MODBUSTCP主站配置：

o 創(chuàng)建MODBUS設備實例，設置PLC的IP地址與端口號(502)。

o 定義功能碼映射：使用功能碼03(讀取保持寄存器)獲取變頻器轉(zhuǎn)速，功能碼06(寫單個寄存器)控制變頻器啟停。

3.西門子PLC編程

在TIAPortalV17中完成以下邏輯開發(fā)：

· 數(shù)據(jù)塊定義：創(chuàng)建DB1數(shù)據(jù)塊，包含變頻器狀態(tài)字(DW#16#0000)、實際轉(zhuǎn)速(MD20)、設定轉(zhuǎn)速(MD24)等變量。

4.倫茨變頻器參數(shù)設置

通過LenzeFASTTool軟件完成以下配置：

· 通信參數(shù)：啟用EtherNet/IP協(xié)議，設置從站實例ID為100，心跳報文周期為500ms。

· 數(shù)據(jù)映射：將實際轉(zhuǎn)速(寄存器40001)映射至輸入?yún)^(qū)Instance150，將控制字(寄存器40010)映射至輸出區(qū)Instance100。

四、應用效果與行業(yè)價值

行業(yè)推廣意義

本案例驗證了EtherNet/IP轉(zhuǎn)Modbus TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)技術(shù)在機床改造領域的可行性：

· 成本優(yōu)化：避免更換價值數(shù)萬元的變頻器，單臺設備改造節(jié)省約60%預算。

· 效率提升：實時數(shù)據(jù)交互使加工精度提高0.02mm，產(chǎn)品合格率提升至99.3%。

· 標準化推廣：捷米特JM-EIPM-TCP網(wǎng)關(guān)已通過CE/FCC認證，支持與羅克韋爾、歐姆龍等品牌PLC無縫對接，為離散制造行業(yè)提供通用型解決方案。

五、未來展望

隨著工業(yè)4.0與TSN(時間敏感網(wǎng)絡)技術(shù)的融合，EtherNet/IP轉(zhuǎn)Modbus TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)將向高帶寬、低時延方向演進。捷米特已推出支持OPCUAoverTSN的新一代網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品，可實現(xiàn)納秒級時間同步與確定性通信，為智能機床、柔性生產(chǎn)線等高端裝備提供更強大的數(shù)據(jù)互聯(lián)能力。更多詳細內(nèi)容或具體配置過程可聯(lián)系羽工。