一、行業(yè)背景

在光伏行業(yè)硅片制程中，高潔凈度的化學(xué)清洗線是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。某光伏材料工廠擁有一條老式清洗線，其核心控制器為西門子S7-315-2DP PLC（僅帶MPI/DP口），通過MPI總線連接西門子KTP700 Basic 觸摸屏進(jìn)行本地操作與監(jiān)控。產(chǎn)線含有多臺(tái)驅(qū)動(dòng)清洗泵及傳送帶的施耐德ATV340變頻器（Modbus RTU從站）。工廠新引入的智能中央監(jiān)控系統(tǒng)基于西門子S7-1515F PLC，要求實(shí)時(shí)獲取清洗線PLC數(shù)據(jù)及變頻器運(yùn)行參數(shù)，但原有MPI網(wǎng)絡(luò)無法擴(kuò)展，且禁止影響觸摸屏運(yùn)行。

二、核心痛點(diǎn)

通訊瓶頸：S7-300僅有MPI接口，無法接入工廠級(jí)以太網(wǎng)（Profinet/IE）。

協(xié)議隔離：需同時(shí)接入S7-1500（S7協(xié)議/TCP）與Modbus RTU變頻器，協(xié)議轉(zhuǎn)換復(fù)雜。

零干擾要求：觸摸屏作為核心人機(jī)界面，MPI通訊必須100%可靠，改造期間產(chǎn)線需持續(xù)運(yùn)行。

數(shù)據(jù)完整性：變頻器的頻率、電流、故障狀態(tài)需實(shí)時(shí)采集，延遲需<100ms。

解決方案：捷米特ETH-S7300-JM02 Plus以太網(wǎng)橋接模塊

三、功能簡(jiǎn)介

MPI/DP轉(zhuǎn)以太網(wǎng)：將S7-300的MPI物理接口轉(zhuǎn)換為10/100M以太網(wǎng)接口，透明傳輸原始數(shù)據(jù)。

虛擬串口（COM）轉(zhuǎn)以太網(wǎng)：內(nèi)置1路RS485，支持Modbus RTU轉(zhuǎn)Modbus TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換。

雙通道獨(dú)立：MPI轉(zhuǎn)以太網(wǎng)與串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)功能硬件隔離，互不干擾。

即插即用：無需更改S7-300程序及MPI網(wǎng)絡(luò)原有配置（如觸摸屏地址、波特率）。

高兼容性：支持西門子S7協(xié)議（TCP）、Modbus TCP，兼容STEP 7、TIA Portal、上位SCADA系統(tǒng)。

該模塊內(nèi)置專用MPI協(xié)議解析芯片，可完美識(shí)別S7-300的MPI幀結(jié)構(gòu)，支持PG/OP通訊、S7基本通訊等多種交互方式，可以接PLC1200/1500,還可以接觸屏，9針口以及485主從站設(shè)備解決了普通以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器無法穿透西門子專有協(xié)議以及其他設(shè)備的技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向透明傳輸

四、實(shí)施方案

硬件部署：

在S7-300 PLC機(jī)柜內(nèi)安裝捷米特ETH-S7300-JM02 Plus模塊。

使用標(biāo)準(zhǔn)MPI電纜（帶編程口）連接模塊的MPI接口至S7-300的MPI端口。

觸摸屏保持連接在S7-300的MPI總線上（模塊提供MPI passthrough）。

模塊的RS485端口（端子A/B）通過屏蔽雙絞線接入施耐德ATV340變頻器的Modbus總線（端子+/-）。

模塊的以太網(wǎng)口接入工廠交換機(jī)，與S7-1500 PLC及監(jiān)控服務(wù)器處于同一VLAN。

為每臺(tái)ATV340設(shè)置唯一Modbus從站地址（如1, 2, 3...）。

軟件配置：

S7-300側(cè)：無需任何程序修改！MPI參數(shù)（187.5Kbps，地址2）保持不變。

ETH-S7300模塊配置（通過網(wǎng)頁(yè)/WEB配置）：

通道1 (MPI->Ethernet)：設(shè)置IP地址（如192.168.1.100），工作模式為S7 TCP Server。

通道2 (COM->Ethernet)：設(shè)置串口參數(shù)（9600, 8, N, 1，RTU），工作模式為Modbus TCP Server，映射串口數(shù)據(jù)到TCP端口502。

S7-1500側(cè)：

在TIA Portal中，使用“S7通信”功能塊（PUT/GET），目標(biāo)設(shè)備填寫S7-300的IP（192.168.1.100）及MPI地址（2），直接讀寫S7-300的DB/M區(qū)數(shù)據(jù)。

中央監(jiān)控系統(tǒng)：

通過Modbus TCP驅(qū)動(dòng)連接模塊IP（192.168.1.100:502），根據(jù)ATV340手冊(cè)讀取其保持寄存器（如頻率：40100，電流：40101，狀態(tài)：40110）。

實(shí)施過程關(guān)鍵點(diǎn)

MPI網(wǎng)絡(luò)帶電操作風(fēng)險(xiǎn)：嚴(yán)格在停機(jī)窗口期（如交接班）接入模塊，使用原裝西門子MPI電纜/接頭，確保終端電阻設(shè)置正確（總線兩端ON）。

地址沖突規(guī)避：確認(rèn)模塊MPI地址（默認(rèn)0）與PLC(2)、HMI(1)均不同，必要時(shí)通過模塊撥碼開關(guān)修改。

串口接線校驗(yàn)：使用萬用表確認(rèn)RS485 A/B線無短路/反接，變頻器終端電阻僅末端開啟。

分步調(diào)試：

先確保模塊以太網(wǎng)Ping通，網(wǎng)頁(yè)配置可訪問。

通過西門子TCP工具（如NetToPLCsim）測(cè)試S7-300數(shù)據(jù)讀取。

用Modscan軟件測(cè)試ATV340寄存器讀取。

最后整合到S7-1500及SCADA系統(tǒng)。

五、應(yīng)用效果對(duì)比

六、總結(jié)

捷米特ETH-S7300-JM02 Plus以太網(wǎng)橋接模塊以創(chuàng)新的串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)+MPI轉(zhuǎn)以太網(wǎng)雙通道架構(gòu)，完美解決了老舊S7-300 PLC在智能化升級(jí)中的核心痛點(diǎn)——以太網(wǎng)接入與多協(xié)議融合。在光伏硅片清洗線的成功應(yīng)用證明：

零程序修改、零HMI干擾：最大程度保護(hù)原有投資，規(guī)避改造風(fēng)險(xiǎn)。

一機(jī)雙用：同時(shí)打通了PLC間高速通訊（S7 TCP）與底層設(shè)備數(shù)據(jù)采集（Modbus TCP）兩大關(guān)鍵鏈路。

《具體內(nèi)容配置過程及其他相關(guān)咨詢請(qǐng)與武工留言交流》

審核編輯 黃宇