一、項目背景

在食品加工行業(yè)，自動化水平直接影響生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量，啤酒灌裝線尤其如此。某啤酒廠原有灌裝線采用PROFIBUS DP協(xié)議的控制系統(tǒng)，負責瓶子清洗、啤酒灌裝、封口等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著產(chǎn)能提升需求，工廠引入了基于EtherCAT協(xié)議的新型自動化設(shè)備，包括高精度流量控制閥、伺服驅(qū)動的灌裝頭以及在線檢測系統(tǒng)。

應用拓撲圖

然而，新舊系統(tǒng)因通信協(xié)議差異無法直接聯(lián)動，導致生產(chǎn)數(shù)據(jù)斷層：傳統(tǒng)系統(tǒng)的灌裝速度信號無法傳遞給新設(shè)備的伺服系統(tǒng)，新設(shè)備檢測到的液位異常也無法實時反饋給舊系統(tǒng)的啟停模塊。這不僅影響了生產(chǎn)連續(xù)性，還因含氧量控制精度不足（波動范圍達±0.3%），導致部分批次產(chǎn)品風味穩(wěn)定性下降，亟需解決協(xié)議兼容問題。

二、解決方案與產(chǎn)品選型

針對協(xié)議對接需求，項目團隊經(jīng)過測試對比，最終選擇了具備食品行業(yè)認證的JH-ECT-MPB疆鴻智能EtherCAT轉(zhuǎn)PROFIBUS DP網(wǎng)關(guān)。該網(wǎng)關(guān)支持雙向數(shù)據(jù)透明傳輸，通信速率可達12Mbps，滿足灌裝線2000瓶/小時的高頻數(shù)據(jù)交換需求。

硬件部署上，網(wǎng)關(guān)安裝在中央控制柜內(nèi)，通過屏蔽雙絞線分別連接新舊系統(tǒng)：一側(cè)接入EtherCAT主站的高速以太網(wǎng)接口，另一側(cè)連接PROFIBUS DP總線的終端電阻。軟件配置采用網(wǎng)關(guān)自帶的圖形化工具，映射關(guān)鍵參數(shù)地址，如將灌裝壓力（0-10bar）、傳送帶速度（0-50m/min）等模擬量信號，以及設(shè)備運行狀態(tài)、故障報警等數(shù)字量信號進行一一對應。

同時，結(jié)合食品級無油空壓機的閉環(huán)控制需求，網(wǎng)關(guān)專門預留了氧量傳感器的數(shù)據(jù)通道，確保實時將含氧量（目標值0.5%）反饋至EtherCAT系統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)模塊，實現(xiàn)動態(tài)補償。

三、應用效果、性能數(shù)據(jù)與經(jīng)濟效益

網(wǎng)關(guān)運行后，系統(tǒng)實現(xiàn)了全流程數(shù)據(jù)互通，主要性能指標顯著改善：

• 含氧量控制精度從±0.3%提升至±0.05%，達到優(yōu)質(zhì)啤酒生產(chǎn)標準；
• 設(shè)備響應延遲從原有的200ms降至30ms以內(nèi)，灌裝頭同步誤差減少80%；
• 因通信故障導致的停機時間從每月12小時降至0.5小時，生產(chǎn)連續(xù)性大幅提升。

經(jīng)濟效益方面，改造后每年減少不合格品約3000箱，直接挽回損失24萬元；能耗降低8%（主要源于空壓機負載優(yōu)化），年節(jié)省電費6萬元；人工干預減少帶來的人力成本節(jié)約約12萬元，總投資回收期僅4.5個月。

總結(jié)

JH-ECT-MPB疆鴻智能EtherCAT與PROFIBUS DP的協(xié)議對接，為食品加工行業(yè)新舊自動化系統(tǒng)的融合提供了可行方案。通過專用網(wǎng)關(guān)的部署，啤酒灌裝線不僅解決了數(shù)據(jù)孤島問題，還借助精準的通信控制，保障了食品級無油空壓機等關(guān)鍵設(shè)備的性能發(fā)揮。這一實踐表明，在食品生產(chǎn)這類對精度、安全性要求嚴苛的場景中，選擇適配的協(xié)議轉(zhuǎn)換方案，能有效提升生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量，為自動化升級提供穩(wěn)定的技術(shù)支撐。

審核編輯 黃宇