ETHERNET/IP與DEVICENET的“雙向奔赴”：一個網(wǎng)關(guān)背后的工業(yè)智慧
作為一名自動化工程師，我最近在東南沿海的一家大型造船廠遇到了一個典型挑戰(zhàn)：新建的智能焊接工作站采用支持ETHERNET/IP協(xié)議的羅克韋爾ControlLogix PLC，而現(xiàn)場多臺關(guān)鍵設(shè)備——包括老式焊接機器人和懸掛式HMI操作面板——仍依賴DEVICENET協(xié)議。新舊系統(tǒng)如何對話，成為項目推進的關(guān)鍵。

問題核心：協(xié)議不兼容阻礙智能化升級
船體分段焊接車間里，三臺2015年購入的焊接機器人僅支持DEVICENET通訊，而新部署的羅克韋爾PLC系統(tǒng)基于ETHERNET/IP。更棘手的是，操作人員習(xí)慣的懸掛式HMI同樣只支持DEVICENET接口。直接更換所有舊設(shè)備成本高達數(shù)百萬元，且交貨周期長達六個月，完全無法滿足生產(chǎn)進度要求。

解決方案：網(wǎng)關(guān)搭建通信橋梁
經(jīng)過技術(shù)評估，我選擇了疆鴻智能JH-EIP-DVN型號協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)。這款工業(yè)級設(shè)備支持雙向協(xié)議轉(zhuǎn)換，能夠?qū)THERNET/IP的顯性消息和I/O數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為DEVICENET的輪詢通信模式。更重要的是，它支持雙協(xié)議并行處理，允許PLC通過以太網(wǎng)訪問設(shè)備數(shù)據(jù)的同時，HMI仍可通過DeviceNet直接監(jiān)控關(guān)鍵參數(shù)。

實施過程：三步實現(xiàn)無縫集成
首先，我將羅克韋爾PLC的以太網(wǎng)端口連接至網(wǎng)關(guān)的ETHERNET/IP接口，配置PLC的標簽數(shù)據(jù)與網(wǎng)關(guān)輸入輸出映射。接著，將三臺焊接機器人和HMI接入網(wǎng)關(guān)的DEVICENET端口，設(shè)置正確的MAC ID和波特率。最后，使用配置軟件建立雙向數(shù)據(jù)映射表，確保焊接參數(shù)、狀態(tài)信號和故障代碼能夠在兩個網(wǎng)絡(luò)間準確轉(zhuǎn)換。
實施中最關(guān)鍵的是確定數(shù)據(jù)刷新周期。焊接工藝要求實時性較高，經(jīng)過測試，我們將關(guān)鍵I/O數(shù)據(jù)的交換周期設(shè)定為15ms，非關(guān)鍵參數(shù)設(shè)為100ms，在保證工藝要求的同時減輕了網(wǎng)絡(luò)負載。

協(xié)議轉(zhuǎn)換原理：語義翻譯而非簡單轉(zhuǎn)發(fā)
這種轉(zhuǎn)換的核心在于理解兩種協(xié)議的本質(zhì)差異。ETHERNET/IP基于TCP/IP棧，采用生產(chǎn)者-消費者模型，支持點對多點的數(shù)據(jù)分發(fā)；而DEVICENET基于CAN總線，使用主從輪詢機制。網(wǎng)關(guān)實際上執(zhí)行了協(xié)議語義的翻譯——它將ETHERNET/IP的隱性連接轉(zhuǎn)換為DEVICENET的顯性報文，同時維護兩套獨立的通信會話。
具體實現(xiàn)中，網(wǎng)關(guān)內(nèi)部建立了虛擬從站映射表。當PLC發(fā)送ETHERNET/IP數(shù)據(jù)包時，網(wǎng)關(guān)解析其中的CIP封裝，提取出數(shù)據(jù)值后，按照預(yù)定義的映射關(guān)系，生成相應(yīng)的DEVICENET輪詢響應(yīng)。反向通信時，網(wǎng)關(guān)則主動收集DeviceNet設(shè)備數(shù)據(jù)，打包成CIP格式的I/O連接數(shù)據(jù)發(fā)送給PLC。

項目實施前后對比
改造前，車間需要兩套獨立控制系統(tǒng)，操作復(fù)雜，故障診斷耗時長達數(shù)小時。數(shù)據(jù)無法集中采集，焊接質(zhì)量參數(shù)只能手動記錄，追溯困難。

改造后，操作人員通過統(tǒng)一的HMI界面即可監(jiān)控所有設(shè)備，故障診斷時間縮短至30分鐘內(nèi)。焊接工藝參數(shù)自動上傳至MES系統(tǒng)，實現(xiàn)了全流程質(zhì)量追溯。項目總成本僅為設(shè)備更換方案的18%，且停機時間從預(yù)估的14天壓縮至3天。

行業(yè)推廣價值：傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型啟示
這一解決方案在船舶制造行業(yè)具有廣泛適用性。船廠通常存在大量使用壽命未到期的專用設(shè)備，直接淘汰既不經(jīng)濟也不現(xiàn)實。協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)為傳統(tǒng)制造企業(yè)的漸進式智能化升級提供了可行路徑。

我們已在另外兩個船廠推廣此方案，分別應(yīng)用于涂裝車間和舾裝工序，累計節(jié)省設(shè)備投資超過千萬元。這種“新舊兼容”的思路尤其適用于重資產(chǎn)行業(yè)，在保證生產(chǎn)連續(xù)性的同時實現(xiàn)技術(shù)迭代。

創(chuàng)新總結(jié)：以橋梁思維破解工業(yè)升級難題
回顧這個項目，最大的創(chuàng)新在于跳出了“非新即舊”的替代思維，轉(zhuǎn)而采用“連接新舊”的橋梁思維。通過深入理解工業(yè)協(xié)議的本質(zhì)特征，我們不僅解決了眼前的數(shù)據(jù)通信問題，更探索出了一條適用于傳統(tǒng)制造業(yè)的漸進式升級路徑。

這種方案的技術(shù)創(chuàng)新點在于：利用商用協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備而非定制開發(fā)，大幅降低了實施成本和技術(shù)風險；通過精細化的數(shù)據(jù)映射策略，在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間實現(xiàn)了接近原生系統(tǒng)的性能表現(xiàn)；雙協(xié)議并行處理的設(shè)計保留了系統(tǒng)架構(gòu)的靈活性，為后續(xù)擴展預(yù)留了空間。

作為自動化工程師，我深切體會到，最優(yōu)雅的解決方案往往不是最顛覆性的，而是那些能夠平衡技術(shù)先進性與現(xiàn)實約束的智慧之作。在工業(yè)4.0的浪潮中，讓新舊設(shè)備和諧共處、協(xié)同工作，或許正是中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級中最實際、最迫切的需求。

審核編輯 黃宇