項(xiàng)目背景
隨著廠內(nèi)物流節(jié)拍不斷加快，某新能源電池PACK線對(duì)AGV小車的停位精度提出±1 mm的要求。小車本體控制系統(tǒng)采用西門子S7-1500 PLC（6ES7516-3AN01-0AB0）做主站，通信協(xié)議為ProfiNet；而執(zhí)行“行程末端/原點(diǎn)確認(rèn)”的限位開關(guān)，則是早已批量使用的邦納QS18VN6DPSQ8，其通信接口僅支持DeviceNet。為了在不更換現(xiàn)場傳感器的前提下打通“ProfiNet?DeviceNet”協(xié)議壁壘，用戶選用了遠(yuǎn)創(chuàng)智控出品的YC-DNTM-PN工業(yè)級(jí)協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，使網(wǎng)關(guān)同時(shí)扮演“DeviceNet主站+ProfiNet從站”的雙重角色，實(shí)現(xiàn)AGV到位信號(hào)的毫秒級(jí)回傳與閉環(huán)控制。

二、系統(tǒng)拓?fù)渑c設(shè)備清單

控制器：西門子S7-1500 PLC，型號(hào)6ES7516-3AN01-0AB0，固件V2.9，ProfiNet主站

網(wǎng)關(guān)：遠(yuǎn)創(chuàng)智控YC-DNTM-PN協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，固件V1.4，ProfiNet從站+DeviceNet主站，IP20，DIN導(dǎo)軌安裝

末端限位：邦納QS18VN6DPSQ8，DeviceNet從站，節(jié)點(diǎn)地址06，供電12-24 VDC

原點(diǎn)限位：同型號(hào)第二只，節(jié)點(diǎn)地址07

網(wǎng)絡(luò)附件：

DeviceNet干線電纜Belden 3082A，終端電阻120 Ω×2

ProfiNet屏蔽跳線CAT5e，星形接入SCALANCE XC208

軟件：TIA Portal V17、YC-GatewayConfig V2.1、邦納EDS文件QS18_01.eds

三、網(wǎng)關(guān)硬件接線

ProfiNet側(cè)：用M12-D碼網(wǎng)線把YC-DNTM-PN工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)的PN1口接入SCALANCE交換機(jī)，保證與S7-1500同一網(wǎng)段192.168.1.0/24；網(wǎng)關(guān)默認(rèn)IP為192.168.1.10，設(shè)備名稱為“dntm-pn”。

DeviceNet側(cè)：干線采用“手拉手”總線拓?fù)?，波特?00 kbps，支線≤1 m；CAN_H/CAN_L分別接入5針開放型端子，末端QS18VN6DPSQ8內(nèi)置終端電阻撥碼置ON。

接地與屏蔽：DeviceNet屏蔽層在網(wǎng)關(guān)側(cè)單點(diǎn)接地，避免與動(dòng)力線平行，降低共模干擾。

電源：網(wǎng)關(guān)本身24 VDC/200 mA由控制柜魏德端子提供；兩只QS18傳感器由同一路24 VDC分支供電，保證等電位。

四、TIA Portal組態(tài)（ProfiNet從站）

安裝GSDML：將YC-DNTM-PN工業(yè)級(jí)協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的GSDML-V2.33文件導(dǎo)入TIA硬件目錄，拖至ProfiNet網(wǎng)絡(luò)，分配設(shè)備名“dntm-pn”與IP 192.168.1.10。

槽位定義：

Slot1輸入32 Byte——映射DeviceNet輸入?yún)^(qū)，包含限位狀態(tài)、傳感器診斷

Slot2輸出8 Byte——預(yù)留遠(yuǎn)程清零、重啟總線命令

更新周期：采用4 ms實(shí)時(shí)IRT幀，滿足≤10 ms的AGV剎車響應(yīng)要求。

診斷地址：為網(wǎng)關(guān)分配I&M0記錄，便于PLC通過“ModuleStates”讀取DeviceNet總線健康狀態(tài)。

五、網(wǎng)關(guān)側(cè)DeviceNet主站配置

打開YC-GatewayConfig，選擇“DeviceNet Master”模式，導(dǎo)入QS18_01.eds，自動(dòng)生成I/O映射。

節(jié)點(diǎn)列表：

Node06（末端限位）Input 2 Byte——Bit0=檢測到位，Bit1=過量程報(bào)警

Node07（原點(diǎn)限位）Input 2 Byte——定義同上

掃描間隔：10 ms，與ProfiNet周期匹配；故障超時(shí)設(shè)為48 ms，連續(xù)3次丟包即上報(bào)“Bus-off”。

數(shù)據(jù)映射：把Node06/07的4 Byte輸入映射到網(wǎng)關(guān)內(nèi)部寄存器%IW64～%IW67，再經(jīng)協(xié)議棧自動(dòng)映射至ProfiNet的Slot1。

保存配置并寫入Flash，斷電重啟后RUN燈常綠，DeviceNet主站掃描顯示2從站在線。

六、PLC程序設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)塊創(chuàng)建：

“AGV_Position”DB，包含EndSensor（Bool）、HomeSensor（Bool）、Diagnosis（Word）

梯形圖邏輯：

當(dāng)EndSensor=True且持續(xù)20 ms，觸發(fā)“到達(dá)末端”中斷OB40，立即下發(fā)變頻器停機(jī)命令；

當(dāng)HomeSensor=True，復(fù)位當(dāng)前伺服絕對(duì)值編碼器，完成原點(diǎn)校準(zhǔn)；

若Diagnosis<>0，則在WinCC Unified彈窗提示“DeviceNet斷線”并記錄時(shí)間戳。

實(shí)時(shí)性測試：通過博圖“在線軌跡”測得EndSensor→Q_Stop總延遲7.2 ms，滿足≤10 ms指標(biāo)。

七、現(xiàn)場調(diào)試要點(diǎn)

終端電阻驗(yàn)證：斷電測量CAN_H-CAN_L電阻60 Ω，確認(rèn)兩端120 Ω并聯(lián)正確。

信號(hào)強(qiáng)度：用Hirox Scope檢測差分電壓1.8 Vpp，符合DeviceNet規(guī)范。

干擾排查：AGV電機(jī)啟動(dòng)瞬間曾出現(xiàn)Bit跳變，在傳感器側(cè)加設(shè)TDK共模扼流圈后故障消失。

熱備切換：利用YC-DNTM-PN工業(yè)級(jí)協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的雙網(wǎng)口MRP環(huán)網(wǎng)，當(dāng)SCALANCE鏈路中斷152 ms內(nèi)自動(dòng)恢復(fù)，AGV無需停機(jī)。

固件升級(jí)：遠(yuǎn)創(chuàng)智控發(fā)布V1.5，新增“在線EDS更新”功能，可在不影響ProfiNet通信的前提下熱插拔DeviceNet設(shè)備，縮短換型時(shí)間30 min。

八、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

通過本案例可以看出，借助遠(yuǎn)創(chuàng)智控YC-DNTM-PN協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，老舊DeviceNet傳感器無需淘汰即可無縫接入西門子ProfiNet生態(tài)，既保護(hù)了用戶原有投資，又滿足了AGV小車對(duì)高速、高精末端檢測的苛刻需求，為智能物流產(chǎn)線的柔性升級(jí)提供了可復(fù)制、可推廣的工程范式。

審核編輯 黃宇