一、案例背景

案例二：捷米特JM-ECAT-PN網關在智能汽車總裝線中的異構網絡整合

一、項目背景與行業痛點

某合資車企新建的智能總裝車間采用“模塊化柔性生產”理念，需同時兼容燃油車、純電車、混動車的混流裝配。產線中既有基于EtherCAT的匯川伺服驅動系統（AM500系列），也有西門子S7-1200PLC控制的ProfiNet輸送線。協議差異導致設備間協同效率低下，人工干預頻繁。為解決此問題從，采用捷米特ProfiNet轉EtherCAT協議轉換網關以此解決現場的沖突問題。

二、系統架構與設備選型

1.核心設備清單

oEtherCAT主站：匯川AM500-3224型PLC，支持127個EtherCAT從站，集成雙網口實現環網冗余。

oProfiNet主站：西門子S7-1215CDC/DC/DC型PLC，搭載CM1243-5通信模塊，支持OPCUA協議。

o協議轉換網關：捷米特EtherCAT轉ProfiNet協議轉換網關，支持SMSynchronous同步模式，數據更新周期≤1ms。

o執行設備：匯川IS620N伺服驅動器（EtherCAT從站）、西門子SIMATICIPC427D工業電腦（ProfiNet客戶端）。

2.網絡拓撲設計

oEtherCAT子網：AM500通過EtherCAT總線連接24臺伺服驅動器，控制底盤擰緊槍、車門裝配機械臂等設備。

oProfiNet子網：S7-1215C通過工業交換機連接JM-ECAT-PN網關及輸送線IO模塊，采用星型拓撲。

o協議轉換層：JM-ECAT-PN作為EtherCAT從站接入AM500，同時作為ProfiNet從站接入S7-1215C，實現雙向數據映射。

三、實施過程與技術細節

1.硬件連接與供電

o網關EtherCAT端口通過M12連接器直連AM500的X2端口，ProfiNet端口接入西門子SCALANCEX204-2交換機。

o電源采用明緯S-350-24型開關電源，紋波抑制比≤1%，確保工業環境穩定性。

2.軟件配置步驟

o匯川AM500端：

o使用InoProShopV1.7.3創建工程，配置EtherCAT主站參數，掃描并綁定IS620N驅動器的PDO映射。

o定義數據塊DB10（輸入512字節）和DB11（輸出512字節），分別對應設備狀態和控制指令。

o西門子S7-1215C端：

o在TIAPortalV17中導入JM-ECAT-PN的GSD文件，創建ProfiNetIO設備，分配IP地址192.168.2.100。

o配置輸入輸出數據長度各1440字節，將DB20.DBX0.0-1439.7映射至網關的ProfiNet接口。

oJM-ECAT-PN配置：

o通過ECSP-EtherCAT軟件設置EtherCAT從站地址為0x02，綁定匯川AM500的DB10/DB11。

o在ProfiNet側設置設備名稱"ECAT_PN_GW2"，映射西門子DB20的前512字節到EtherCAT輸出，后512字節到輸入。

3.功能驗證與優化

o同步性測試：啟用JM-ECAT-PN的IEEE1588精確時間協議，實現EtherCAT與ProfiNet設備的納秒級同步。

o故障診斷：通過西門子HMI畫面實時監控網關狀態（如PN指示燈常亮、ECT指示燈綠色閃爍）。

四、應用效果與行業價值

1.生產柔性增強

o車型切換時間從30分鐘縮短至5分鐘，支持8種車型混流生產。

o伺服系統響應時間≤50μs，滿足高精度裝配需求（如車門間隙控制±0.1mm）。

2.成本節約

o減少PLC硬件投資約60萬元（替代原方案中的3臺S7-1500）。

o能耗降低15%，通過JM-ECAT-PN的能源管理功能實現伺服驅動器動態休眠。

3.技術前瞻性

o支持數字孿生：通過OPCUA接口將實時數據傳輸至Unity3D數字工廠模型，實現虛擬調試。

o兼容邊緣計算：西門子SIMATICIPC427D運行MindSphere邊緣計算盒子，實現預測性維護。

五、總結與推廣建議

該方案通過捷米特EtherCAT轉ProfiNet協議轉換網關實現了EtherCAT高速控制與ProfiNet靈活組網的完美結合，特別適用于汽車總裝、家電柔性制造等場景。建議在以下領域推廣：

·新能源汽車總裝線：整合EtherCAT底盤擰緊設備與ProfiNet物流AGV系統。

·智能倉儲分揀線：連接EtherCAT分揀機器人與ProfiNetWMS系統。

·食品飲料柔性產線：集成EtherCAT灌裝機與ProfiNetMES系統。

·具體內容配置過程及其他相關咨詢可聯系楊工。

審核編輯 黃宇