一、案例背景與項(xiàng)目痛點(diǎn)

案例背景：

某大型水泥集團(tuán)計(jì)劃對(duì)其5000t/d新型干法水泥生產(chǎn)線的生料配料環(huán)節(jié)進(jìn)行智能化改造。該環(huán)節(jié)核心控制系統(tǒng)采用西門子S7-1500系列PLC和ET200MP分布式I/O站，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。然而，控制生料流量的關(guān)鍵設(shè)備——多臺(tái)來自不同供應(yīng)商的智能型電動(dòng)執(zhí)行器（如ROTORK、AUMA等品牌），其內(nèi)置的智能控制器僅支持傳統(tǒng)的DeviceNet現(xiàn)場總線或Modbus等協(xié)議，無法直接接入主流的PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。

項(xiàng)目痛點(diǎn)（實(shí)施前）：

1.數(shù)據(jù)采集維度缺失：中央控制系統(tǒng)只能獲取執(zhí)行器的“開/關(guān)”或“開度”基礎(chǔ)開關(guān)量信號(hào)，無法讀取其寶貴的智能數(shù)據(jù)，如實(shí)時(shí)扭矩、電機(jī)溫度、運(yùn)行小時(shí)數(shù)、累計(jì)動(dòng)作次數(shù)、故障代碼、紅外遙控操作記錄等。

2.預(yù)測性維護(hù)困難：由于無法監(jiān)測執(zhí)行器力矩和電機(jī)溫度的變化趨勢(shì)，維護(hù)團(tuán)隊(duì)無法預(yù)判潛在的機(jī)械卡澀或電機(jī)絕緣老化風(fēng)險(xiǎn)，只能采取“事后維修”模式，一旦故障停機(jī)將導(dǎo)致整條生產(chǎn)線中斷，損失巨大。

3.控制精度與可靠性不足：缺乏閥位的高精度反饋，控制系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)流量的精確閉環(huán)調(diào)節(jié)，影響生料配比的穩(wěn)定性，最終波及熟料質(zhì)量。

4.系統(tǒng)集成復(fù)雜與成本高：若為每臺(tái)執(zhí)行器配置獨(dú)立的DeviceNet主站模塊和網(wǎng)絡(luò)，不僅增加了PLC機(jī)架的硬件成本，也使系統(tǒng)布線復(fù)雜，調(diào)試周期長。

5.運(yùn)維效率低下：現(xiàn)場人員排查故障時(shí)，需攜帶專用手持調(diào)試器連接到每臺(tái)執(zhí)行器上讀取參數(shù)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且在高溫、高粉塵的惡劣環(huán)境下工作強(qiáng)度大。

二、解決方案：捷米特JM-DNTM-PN協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)

為解決上述痛點(diǎn)，我們引入了捷米特JM-DNTM-PN協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)。這款工業(yè)網(wǎng)關(guān)是一款專門用于將DeviceNet網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無縫集成到PROFINNET網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵設(shè)備。

網(wǎng)關(guān)功能簡介：

雙向協(xié)議轉(zhuǎn)換：作為核心的協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，它在PROFINET側(cè)作為IO設(shè)備，在DeviceNet側(cè)作為主站，實(shí)現(xiàn)了兩種協(xié)議數(shù)據(jù)的雙向、透明傳輸。

強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集能力：作為高效的數(shù)據(jù)采集器，它不僅能讀取執(zhí)行器的基本狀態(tài)信息，更能深入采集其所有的智能參數(shù)（如扭矩、溫度、報(bào)警等），并將這些數(shù)據(jù)打包映射到S7-1500的輸入映像區(qū)中。

即插即用與靈活配置：通過捷米特提供的配置軟件，用戶可以輕松設(shè)置DeviceNet從站的節(jié)點(diǎn)地址、波特率，并靈活定義每個(gè)從站設(shè)備的數(shù)據(jù)在PROFINNET網(wǎng)絡(luò)中的映射地址，操作簡便。

工業(yè)級(jí)可靠性：設(shè)備采用寬溫、寬壓設(shè)計(jì)，具備強(qiáng)大的電磁兼容性，非常適合水泥廠現(xiàn)場惡劣的電氣環(huán)境。

三、解決方案描述與實(shí)施過程

1.系統(tǒng)拓?fù)渲貥?gòu)

2.清晰的實(shí)施過程

步驟一：硬件連接。將現(xiàn)場所有支持DeviceNet的智能執(zhí)行器通過屏蔽雙絞線并聯(lián)接入DeviceNet網(wǎng)絡(luò)，并將網(wǎng)絡(luò)終端電阻安裝到位。然后將JM-DNTM-PN網(wǎng)關(guān)的DeviceNet口接入該網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)將其PROFINET口接入S7-1500所在的交換機(jī)。

步驟二：網(wǎng)關(guān)配置。使用捷米特配置軟件，掃描并識(shí)別網(wǎng)絡(luò)上所有的執(zhí)行器從站，根據(jù)其EDS文件定義每個(gè)從站需要交換的I/O數(shù)據(jù)長度，并設(shè)置這些數(shù)據(jù)在PROFINNET中的映射起始地址。

步驟三：PLC組態(tài)。在西門子TIAPortal工程中，安裝GSDML文件，添加JM-DNTM-PN網(wǎng)關(guān)設(shè)備，并其I/O模塊結(jié)構(gòu)與在網(wǎng)關(guān)配置軟件中設(shè)定的映射關(guān)系完全一致。

步驟四：數(shù)據(jù)編程。在S7-1500的OB1程序中，直接訪問映射后的輸入/輸出地址，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行器的精確控制（如目標(biāo)開度設(shè)定）和全面狀態(tài)監(jiān)測（如實(shí)時(shí)開度、扭矩、報(bào)警代碼等）。

步驟五：上位機(jī)集成。在SCADA系統(tǒng)中，為每臺(tái)執(zhí)行器創(chuàng)建豐富的監(jiān)控畫面，不僅顯示閥位，更展示其扭矩曲線、溫度趨勢(shì)、健康狀態(tài)評(píng)分等，并設(shè)置高級(jí)報(bào)警。

應(yīng)用效果與實(shí)施前后對(duì)比

五、行業(yè)推廣與前景展望

捷米特JM-DNTM-PN網(wǎng)關(guān)所代表的協(xié)議轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)采集解決方案，其價(jià)值具有普適性。我們重點(diǎn)推薦以下主流、快速且有前景的行業(yè)：

1.汽車制造：生產(chǎn)線上的焊裝機(jī)器人（常用DeviceNet/EtherNetIP）、涂膠機(jī)等設(shè)備與總控系統(tǒng)（常用PROFINET）的集成。

2.動(dòng)力電池生產(chǎn)：在攪拌、涂布、卷繞等工序中，大量使用支持DeviceNet或CC-Link的智能傳感器和執(zhí)行器，需要智能網(wǎng)關(guān)將其統(tǒng)一接入到工廠級(jí)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。

3.食品飲料與包裝：產(chǎn)線上的灌裝機(jī)、貼標(biāo)機(jī)、碼垛機(jī)器人通常采用不同協(xié)議，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)是實(shí)現(xiàn)整線協(xié)同和MES系統(tǒng)集成的關(guān)鍵。

六、總結(jié)

在工業(yè)4.0和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的宏大敘事下，智能化的基石是數(shù)據(jù)的自由流動(dòng)。本項(xiàng)目成功證明，捷米特JM-DNTM-PN這類專業(yè)的工業(yè)網(wǎng)關(guān)，已經(jīng)超越了簡單的協(xié)議轉(zhuǎn)換功能，它作為連接控制層與設(shè)備層的數(shù)據(jù)采集器和智能網(wǎng)關(guān)，是破除信息孤島、釋放底層設(shè)備數(shù)據(jù)價(jià)值的利器。

它成功地將水泥制造中“沉默”的智能執(zhí)行器喚醒，使其成為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的一個(gè)活躍節(jié)點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的精細(xì)化、運(yùn)維的智能化、管理的數(shù)字化提供了可靠的數(shù)據(jù)通路。隨著傳統(tǒng)重工業(yè)智能化改造的深入，這種技術(shù)成熟、部署快捷、回報(bào)顯著的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)解決方案，必將在流程工業(yè)和離散制造業(yè)的更多場景中煥發(fā)光彩，成為推動(dòng)“中國智造”高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵支撐技術(shù)之一。

《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