項(xiàng)目背景
“華順18”輪為2012年建造的3.8萬(wàn)噸級(jí)散貨船，壓載艙液位原采用ABB ACS400系列變頻器+DeviceNet總線方式接入AB 1747-L551 PLC。2024年船級(jí)社換證檢驗(yàn)時(shí)，船東決定把主控系統(tǒng)整體升級(jí)為西門子S7-1500系列，以滿足后續(xù)加裝壓載水處理裝置（BWMS）時(shí)的數(shù)據(jù)瓶頸。若全部更換液位傳感器，需把6個(gè)雙層底艙、2個(gè)邊艙共48臺(tái)IFM LMT1100點(diǎn)式液位計(jì)（DeviceNet從站）拆掉，重新鋪設(shè)電纜并加長(zhǎng)不銹鋼保護(hù)管，。為節(jié)省工期與成本，設(shè)計(jì)院提出“保留DeviceNet傳感器，新增協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)”的思路，最終選用捷米特JM-PN-DNTM工業(yè)級(jí)協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)S7-1500 PLC（Prof iNet主站）與IFM LMT1100（DeviceNet從站）的透明通信。

三、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)

Prof iNet環(huán)網(wǎng)：1516-3 PN/DP → MAR 1040 → JM-PN-DNTM（2端口交換機(jī)，手拉手）

DeviceNet總線：JM-PN-DNTM協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān) → T型頭 → 8×LMT1100從站，干線<70 m，支線<6 m

接地：船體PE獨(dú)立銅排，網(wǎng)關(guān)24 VDC負(fù)端與屏蔽層單點(diǎn)接地，防止海水腐蝕電位差

冗余：環(huán)網(wǎng)恢復(fù)時(shí)間<200 ms；網(wǎng)關(guān)雙電源端子，支持熱插拔，MTBF≥10萬(wàn)小時(shí)

四、參數(shù)規(guī)劃

IP規(guī)劃：
1516-3 PN/DP：192.168.1.100
JM-PN-DNTM：192.168.1.150，設(shè)備名“BallastGW1”

DeviceNet波特率：500 kbps（距離<70 m，余量充足）

從站地址：LMT1100依次設(shè)Node 10–17，輸入8 Byte（液位+溫度+狀態(tài)），輸出4 Byte（濾波、復(fù)位命令）

映射長(zhǎng)度：網(wǎng)關(guān)共占用Prof iNet 144 Byte輸入/64 Byte輸出，后續(xù)可再擴(kuò)展10臺(tái)儀表

五、實(shí)施步驟
Step 1硬件安裝

利用原AB分線盒，拆下1747-SDN模塊，保留T型頭與終端電阻121 Ω

35 mm DIN導(dǎo)軌固定JM-PN-DNTM工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)，24 VDC取自衛(wèi)通配電板，加2 A快熔保險(xiǎn)

Prof iNet網(wǎng)線采用M12-D-coded預(yù)制跳線，防鹽霧；DeviceNet沿用Mini-7/8”接頭，無(wú)需重新壓線

Step 2 TIA Portal組態(tài)

導(dǎo)入捷米特GSDML文件V2.43，拖曳“JM-PN-DNTM”到網(wǎng)絡(luò)視圖，設(shè)設(shè)備名與IP

在“設(shè)備概覽”添加2個(gè)I槽：IN 144 Byte、OUT 64 Byte，更新周期4 ms

創(chuàng)建數(shù)據(jù)塊DB501，數(shù)組結(jié)構(gòu)：
DB501.Level[0..7]（REAL，液位值）
DB501.Temp[0..7]（REAL，溫度值）
DB501.Status[0..7]（WORD，報(bào)警位）

Step 3網(wǎng)關(guān)側(cè)配置

USB-Type-C連接網(wǎng)關(guān)，打開(kāi)JetMatching V2.3，選擇“PN-DNTM”模板

DeviceNet主站參數(shù)：500 kbps，掃描列表填入Node 10–17，加載IFM官方EDS文件

映射表：
Node 10輸入0–7 → Prof iNet IN 0–7
Node 10輸出0–3 → Prof iNet OUT 0–3
依次完成8臺(tái)，共64 Byte輸入/32 Byte輸出

點(diǎn)擊“下載”并重啟，網(wǎng)關(guān)RUN燈綠色常亮，DeviceNet主站掃描顯示8從站在線

Step 4傳感器參數(shù)整定

用IFM LR Device軟件通過(guò)DeviceNet臨時(shí)適配器連接LMT1100，設(shè)置：
濾波時(shí)間=2 s，液位量程0–3 m，4 mA對(duì)應(yīng)0 m，20 mA對(duì)應(yīng)3 m
溫度補(bǔ)償開(kāi)，報(bào)警模式“高高位=2.8 m，低位=0.2 m”

保存參數(shù)至EEPROM，斷電再上電確認(rèn)

Step 5聯(lián)調(diào)與閉環(huán)測(cè)試

在集控室HMI（WinCC Unified）制作壓載艙畫(huà)面，趨勢(shì)周期1 s

現(xiàn)場(chǎng)人工灌水：用卷尺測(cè)量實(shí)際水位，與PLC讀數(shù)比對(duì)，誤差<±5 mm

模擬海況搖擺臺(tái)±15°，連續(xù)2 h記錄，液位跳變<1 cm，通信無(wú)丟包

做斷纖自愈測(cè)試：拔掉任一Prof iNet端口，MRP在152 ms內(nèi)切換，液位趨勢(shì)無(wú)斷點(diǎn)

Step 6船級(jí)社驗(yàn)收

按LR《Test and Trials》第5.3.2條，進(jìn)行45 min通信穩(wěn)定性試驗(yàn)，8臺(tái)傳感器同時(shí)在線，周期抖動(dòng)<1 ms

出具《Protocol Conversion Gateway Installation Record》，網(wǎng)關(guān)型號(hào)、序列號(hào)、節(jié)點(diǎn)地址與I/O映射表一并蓋章，隨船檔案保存

六、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

捷米特JM-PN-DNTM工業(yè)級(jí)協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)“雙從站”架構(gòu)可在不改變?cè)璂eviceNet物理層的前提下完成協(xié)議橋接，特別適合船舶改造這類“工期=金錢”的場(chǎng)景

配置時(shí)遵循“同名同址”原則——DeviceNet節(jié)點(diǎn)號(hào)、Prof iNet設(shè)備名、IP末段一一對(duì)應(yīng)，可顯著降低映射錯(cuò)誤概率

船用環(huán)境需關(guān)注鹽霧與振動(dòng)，網(wǎng)關(guān)IP20殼體須加裝304不銹鋼防濺罩，DIN導(dǎo)軌加防震墊圈

后續(xù)維護(hù)只需備份一份*.jet映射文件，10 min內(nèi)可完成整機(jī)更換，實(shí)現(xiàn)“零編程”即插即換，大幅提升船舶運(yùn)營(yíng)效率

審核編輯 黃宇