使用場景：倍福 PLC 與 Profinet 伺服從站通信

一、項目背景

在一個先進的自動化制造工廠中，生產線的運動控制部分采用了西門子伺服系統及其IO模塊，其通信協議為Profinet。而整個生產線的核心控制單元是倍福 PLC，采用EtherCAT協議。為了實現整個生產線的高效、穩定運行，需要將這兩個不同協議的關鍵設備進行無縫連接，確保數據的準確傳輸和實時交互。那么使兩邊設備通訊需要中間用到一個協議網關，推薦捷米特JM-PNM-ECT.

設備簡介

捷米特JM-PNM-ECT主要實現了Profinet主站(簡稱PNM)和EtherCAT從站(簡稱ECT)。模塊作為ECT從站接入到EtherCAT網絡中。比如連接到倍福PLC，模塊作為PN主站，其可連接標準的PN從站設備。

Profinet支持最大的輸出字節數為1440字節，最大的輸入字節為1440字節，輸入輸出字節的長度由TIA Portal設定，支持的最多16個槽位;

支持標準的Profinet IO協議;

二、挑戰分析

1.協議差異問題

Profinet和EtherCAT 是兩種不同架構和規則的工業以太網協議。它們在數據幀格式、通信機制、數據處理方式等方面存在顯著差異。這使得西門子伺服 IO 模塊與倍福 PLC 無法直接通信，需要一個可靠的協議轉換解決方案。

2.數據傳輸的準確性和實時性要求

在自動化制造過程中，伺服系統的控制數據，如位置指令、速度設定、轉矩限制等，以線停機。

3.系統的兼容性和可擴展性

隨著生產工藝的改進和生產規模的擴大，可能會增加新的西門子伺服設備或對倍福PLC的功能進行擴展。因此，所采用的協議轉換方案需要與現有系統良好兼容，并具備可擴展性，以適應未來的變化。

三、捷米特JM-PNM-ECT解決方案

1. 高效的協議轉換功能

捷米特JM-PNM-ECT網關專門針對Profinet和EtherCAT協議轉換而設計。它能夠準確地將西門子伺服IO模塊通過Profinet發送的數據轉換為符合EtherCAT格式的數據，供倍福PLC識別和處理，反之亦然。例如，伺服的位置設定值可以精確地從 Profinet側轉換到EtherCAT側，使PLC對伺服的位置控制更加精準。

2. 數據質量保障

該網關采用了先進的數據處理技術，在數據轉換過程中進行嚴格的校驗和糾錯。同時，通過優化的緩存和傳輸機制，確保數據的實時性。在實際測試中，數據傳輸的準確率高達99.8%以上，從伺服IO模塊采集數據到PLC處理的延遲時間控制在30ms以內，滿足了生產線上對數據準確性和實時性的嚴格要求。

3. 出色的兼容性和可擴展性

YC-PNM-ECT 網關與西門子伺服IO 模塊和倍福PLC的兼容性良好。在安裝和配置過程中，無需對原有設備進行復雜的修改。而且，當需要增加新的伺服設備或擴展PLC的功能時，只需簡單地在網關上進行配置調整，即可輕松實現新設備的接入和通信，大大降低了系統升級的難度和成本。

四、實施效果

1. 生產效率提升

通過使用捷米特JM-PNM-ECT網關，西門子伺服和倍福PLC 之間實現了穩定可靠的通信。生產線的運行更加流暢，設備的停機時間大幅減少。生產效率相比之前提高了約30%，有效提升了企業的經濟效益。

2. 產品質量提高

由于數據傳輸的準確性和實時性得到保障，伺服系統對PLC指令的響應更加精確。這使得產品的加工精度和質量穩定性得到顯著提高，產品合格率提升了約20%，減少了因質量問題導致的廢品和返工。

3. 系統的靈活性和適應性增強

網關的可擴展性使企業在面對生產工藝的變化和市場需求的調整時更加從容。可以方便地對生產線進行升級和改造，為企業的長期發展提供了有力支持。

五、產品使用方法

1.配置模塊

1.正確連接電源，通過PN口將ECS-PNM與PC相連，給ECS-PNM上電;

2.打開PROFINET Manager，根據需求在配置軟件中進行配置，包PN主站、從站屬性參數等;

3.在PROFINET Manager中配置相應的組態，包括要配置的模塊，目標設備的 IP地址及設備名稱;

4.點擊工具欄中的“生成程序”、“下載 程序”按鈕，將配置下載到ECS-PNM中

5.等待大約 10秒目標設備會與 ECS-PNM之間建立連接，此時PN指示燈燈常亮。

2. 參數設置步驟

2.1 軟件安裝

1. 雙擊安裝包，提示使用PROFINET Manager安裝程序，點擊下一步;

2.彈出對話框如下圖所示，選擇安裝位置，點擊下一步;

3. 選擇是否創建桌面快捷方式，點擊安裝

4 . 安裝完畢

2.22網絡拓撲

配置工程的網絡拓撲圖如下 :

2.23GSDML文件導入

將PROFINET 從站GSDML文件復制至軟件安裝路徑下的GSDML文件夾中，例如：C:Program Files (x86)1PROFINET ManagerGSDML或者通過菜單欄“選項”中的“操作”選擇導入GSDML實現GSDML加載;點擊“導入GSDML”彈出“選擇導入的文件”對話框，查找GSDML的路徑文件打開即可;或者點擊

來進行快捷添加GSDML文件導入完成之后可以選擇重啟軟件進行更新GSDML目錄文件，也可以點擊快捷欄

來進行更新GSDML目錄文件。

查看PROFINET 從站GSDML已添加至設備窗口“從屬設備”樹狀結構下，如下圖所示 :

2.24 PROFINET配置

1. 新建工程

點擊文件--新建工程,模塊添加成功并生成PROFINET總線網絡，或者點擊狀態欄

第一個選項可快速生成工程，如下圖所示 :

2. 查看主站設備參數

PN IO主站參數里查看主站名稱IP地址設置主站的通訊周期,

PNIO I/O映射里面 查看模塊I/O的基本命令。

點擊模塊信息，可以查看模塊的基本信息。如下圖所示 :

3. 添加從站設備

點擊右側設備列表，選擇你要添加的從站設備雙擊或者右鍵點擊添加到配置來添加設備，添加完成設備會在左側工程中顯示，如下圖所示 :

4. 搜索從站設備

(1) 鼠標選中任意從站設備，單擊右鍵選擇分配設備名稱，進入圖下所示界面 :

(2) 點擊更新列表，點擊分配設備名稱，寫入成功后從站設備名稱更新為 GXPI-DIO16-E-1

5. 查看從站設備參數

(1)在“從站列表”標簽頁，配置從站設備網絡參數，點擊slot (0x0)可以查看包括IP地址子網掩碼、網關地址、IO的通訊周期和看門狗的通訊周期，配置完成點擊“確認”，如下圖所示 :

(2)點擊slot(0x1)可以查看輸入輸出的命令，如下圖所示 :

(3)點擊主站，選擇PNIO I/O映射，可以在主站里查看每個從站的輸入輸出命令和I/O映射

3. EtherCAT側參數設置步驟

打開TwinCAT XAE Shell

，選擇文件，選擇新建，選擇項目后，點擊項目，如下圖所示:

在點擊項目完成后，會彈出對話框，點擊左側TwinCAT Projects，接著點擊TwinCAT XAE Project (XML format)，配置下方項目名稱、路徑等信息，點擊確定。如下圖所示 :

項目創建完成后，進入如下圖所示界面 :

準備相應 的ESI文件，將ESI文件放入C盤TwinCAT目錄中，進入C盤選擇TwinCAT→3.1→Config→I/O→EtherCAT將模塊的XML復制到EtherCAT的文件中，如下圖所示 :

雙擊左側菜單欄I/O，選擇Devices，右鍵，選擇添加新項，如下圖所示 :

點擊添加新項后，彈出對話框，點擊EtherCAT Master，右下角選擇PC only，選擇完成后，點擊OK如下圖所示 :

在添加完成主站后,會彈出選擇網卡對話框，選擇以太網卡，點擊OK，如下圖所示

右鍵雙擊Device1，選擇Scan，搜索所連接I/O設備，(需將PC網口跟模塊輸入網口連接)如下圖所示 :

Scan完成后，Device 1下面會自動出現所連接的模塊

此時，模塊側配置已經完成，點擊Device 1 →On Line,可以看到此時模塊處于SAFE OP狀態，如下圖所示 :

4.結論

(一)通信問題的有效解決

遠創智控 YC - PNM - ECT 成功地解決了 Profinet 和 EtherCAT 這兩種不同工業以太網協議之間的兼容性問題。它在西門子伺服 IO 模塊和倍福 PLC 之間搭建了穩定的通信橋梁，實現了數據的雙向準確轉換，使原本因協議差異無法直接通信的設備能夠協同工作。

(二)保障生產質量和效率

數據質量保障：在數據傳輸方面，通過高精度的轉換和校驗機制，確保了從位置指令、速度設定到實際反饋數據等關鍵信息的準確性，極大地減少了因數據錯誤導致的生產故障。同時，優化的數據傳輸路徑和算法保證了數據的實時性，使伺服系統能及時響應 PLC 的控制指令，從而保障了產品加工的精度和一致性，顯著提高了產品質量。

生產效率提升：穩定的通信環境減少了設備停機時間和調試時間。設備之間的高效協作使得整個生產流程更加順暢，生產效率得到了可觀的提升，為企業帶來了直接的經濟效益。

(三)系統可擴展性和兼容性優勢

兼容性：該網關與西門子伺服 IO 模塊和倍福 PLC 的現有系統兼容性良好，在安裝和配置過程中無需對設備進行大規模改造或重新編程，降低了實施成本和技術難度。

可擴展性：滿足了企業長期發展需求，當生產規模擴大或工藝改進需要增加新的伺服設備或擴展 PLC 功能時，YC - PNM - ECT 可以輕松應對。只需簡單的配置調整，即可實現新設備的無縫接入，為企業生產線的升級和改造提供了有力支持，增強了系統的靈活性和適應性。

總的來說，捷米特JM-PNM-ECT在西門子伺服 IO 模塊與倍福 PLC 的通信應用中表現出色，是提高自動化生產系統性能、質量和可擴展性的理想選擇。

審核編輯 黃宇