工業(yè)自動化領域的通信協(xié)議多樣，不同設備之間的協(xié)議差異常常成為系統(tǒng)集成的障礙。三格電子推出的Profinet轉EtherCAT主站網(wǎng)關， 型號：SG-PN-ECAT(M)。作為一種高性能協(xié)議轉換設備，能夠實現(xiàn)PROFINET與EtherCAT網(wǎng)絡之間的無縫連接，解決了西門子PLC與EtherCAT從站設備（如伺服驅動器、變頻器等）之間的通信難題。本文將深入解析該網(wǎng)關的技術特點、工作原理、配置方法及應用場景。

1 產品概述與工作原理

三格電子SG-PN-ECAT(M)網(wǎng)關采用數(shù)據(jù)映射方式工作，在PROFINET側作為PN IO從站，連接西門子PLC的Profinet接口；在EtherCAT側作為EtherCAT主站，連接各類EtherCAT從站設備。這種設計使得采用PROFINET協(xié)議的西門子PLC能夠直接控制和訪問EtherCAT從站設備，打破了協(xié)議壁壘。

該網(wǎng)關支持PROFINET RT（實時通信）Class 1，Class A and B標準，在EtherCAT側則支持COE（CANopen over EtherCAT）協(xié)議。其核心功能是通過雙向數(shù)據(jù)映射機制，實現(xiàn)兩種協(xié)議之間的數(shù)據(jù)轉換與交換，確保通信實時性和可靠性。

2 硬件設計特點

2.1 硬件參數(shù)與接口設計

電源特性： 9-36V寬電壓輸入(典型值12V/120mA)，支持雙電源冗余供電，帶過壓、過流保護功能

環(huán)境適應性： 工作溫度：-30~75℃；工作濕度：5%~95%無冷凝

PROFINET接口： 兩個RJ45以太網(wǎng)接口，支持100BASE-TX，MDI/MDIX自偵測，集成以太網(wǎng)交換機，可組成菊花鏈拓撲

EtherCAT接口： RJ45以太網(wǎng)接口，支持100BASE-TX，MDI/MDIX自偵測

配置接口 ： 獨立的RJ45 CFG接口，支持10/100BASE-TX

外形尺寸： 40 x 70 x 110mm（寬×高×深），小巧緊湊，適合DIN導軌安裝

2.2 指示燈與診斷功能

網(wǎng)關配備了六組指示燈，提供直觀的工作狀態(tài)診斷：

PWR：電源指示燈，常亮表示電源正常

SY1：系統(tǒng)燈，常亮表示PN系統(tǒng)正常啟動

PN：PN組態(tài)指示燈，常亮表示PN端與PLC組態(tài)成功

SY2：系統(tǒng)燈，常亮表示ECAT系統(tǒng)正常啟動

OP：ECAT從站進入OP模式后常亮

CFG：當ECAT配置無效時常亮，配置有效時不亮

此外，網(wǎng)關還設計了恢復出廠設置按鍵（RST2），當EtherCAT配置錯誤導致工作異常時，可通過此按鍵恢復初始狀態(tài)。

3 軟件功能與性能特征

3.1 PROFINET側功能

符合PROFINET Conformance Class A and B標準

支持實時通信（RT）Class 1

支持LLDP（鏈路層發(fā)現(xiàn)協(xié)議）和SNMP（簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議）

最大輸入輸出數(shù)據(jù)量：各1440字節(jié)

3.2 EtherCAT側功能

支持COE（CANopen over EtherCAT）協(xié)議

最大從站支持數(shù)量：20個

最大對象個數(shù)：1024個

最大啟動列表長度：1024

支持DC同步（分布式時鐘）、SM同步和FreeRUN同步模式

同步周期可達2ms，滿足高精度運動控制需求

最大映射數(shù)據(jù)量：輸入輸出各1440字節(jié)

4 應用場景與典型案例

SG-PN-ECAT(M)網(wǎng)關主要應用于西門子PLC控制EtherCAT從站設備的場景，典型應用包括：

智能制造系統(tǒng)：西門子S7-1200/1500系列PLC通過網(wǎng)關控制EtherCAT伺服驅動器，實現(xiàn)高精度運動控制

生產線升級改造：現(xiàn)有PROFINET網(wǎng)絡系統(tǒng)集成支持EtherCAT協(xié)議的新設備（如變頻器、遠程IO模塊）

設備互聯(lián)互通：解決不同協(xié)議設備間的數(shù)據(jù)交換問題，保護現(xiàn)有投資，提高系統(tǒng)集成度

應用案例：某制造工廠使用西門子S7-1200 PLC（支持PROFINET協(xié)議）控制支持EtherCAT協(xié)議的伺服驅動器。通過SG-PN-ECAT(M)網(wǎng)關，實現(xiàn)了PLC對伺服驅動器的精確控制和實時數(shù)據(jù)采集，解決了不同協(xié)議設備間的通信障礙。

5 技術優(yōu)勢與價值

協(xié)議轉換高效：采用數(shù)據(jù)映射機制，通信延遲低至2ms，滿足實時控制需求

配置靈活：支持多種同步模式，PDO映射可配置，適應不同應用場景

兼容性強：支持多種EtherCAT從站設備，最大可連接20個從站

可靠性高：工業(yè)級設計，寬溫工作，支持冗余供電，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行

節(jié)省成本：無需更換現(xiàn)有PROFINET網(wǎng)絡設備即可集成EtherCAT設備，保護投資

安裝便捷：緊湊型設計，DIN導軌安裝，集成交換機功能簡化布線

6 總結與展望

三格電子Profinet轉EtherCAT主站網(wǎng)關是工業(yè)自動化領域解決協(xié)議兼容性問題的有效方案。其優(yōu)良的硬件設計、強大的軟件功能和靈活的配置方式使其能夠廣泛應用于各種工業(yè)場景中。

隨著工業(yè)4.0和智能制造的深入推進，多種工業(yè)協(xié)議共存的局面將長期存在，像Profinet轉EtherCAT主站這樣的協(xié)議轉換網(wǎng)關將繼續(xù)發(fā)揮重要作用，幫助企業(yè)實現(xiàn)設備的互聯(lián)互通，推動數(shù)字化轉型進程。

未來，隨著技術的不斷發(fā)展，我們可以預期這類網(wǎng)關產品將會支持更多工業(yè)協(xié)議，提供更高性能的數(shù)據(jù)傳輸能力，集成更強大的診斷功能，并進一步簡化配置和使用流程，為工業(yè)自動化系統(tǒng)提供更加便捷高效的通信解決方案。

審核編輯 黃宇