一、案例背景

在玻璃生產(chǎn)行業(yè)，自動化控制對提升生產(chǎn)效率與保障產(chǎn)品質(zhì)量起著決定性作用。一家玻璃生產(chǎn)企業(yè)為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的精細(xì)化管控，引入了先進(jìn)的自動化控制系統(tǒng)。其中，上位機(jī)電腦配備了WINCC組態(tài)軟件，作為Modbus TCP主站，肩負(fù)起集中監(jiān)控與管理整個生產(chǎn)流程的重任。在生產(chǎn)一線，磁鋼機(jī)作為Profibus DP從站，精準(zhǔn)調(diào)控玻璃成型時的磁場強(qiáng)度，對玻璃物理性能的塑造至關(guān)重要。但棘手的是，WINCC組態(tài)軟件遵循Modbus TCP協(xié)議，磁鋼機(jī)卻僅支持Profibus DP協(xié)議，這一協(xié)議差異導(dǎo)致兩者無法直接通信。為破除這一阻礙，企業(yè)采用了捷米特的JM-DPM-TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，致力于打通Modbus TCP與Profibus DP之間的協(xié)議壁壘 。

二、所需設(shè)備及軟件

硬件

1.上位機(jī)電腦：安裝有 WINCC 組態(tài)軟件，具備以太網(wǎng)接口，用于與協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)進(jìn)行 Modbus TCP 通信。

2.捷米特JM-DPM-TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)：負(fù)責(zé)將Modbus TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換為Profibus DP 協(xié)議，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與磁鋼機(jī)之間的通信。

3.磁鋼機(jī)：作為 Profibus DP 從站，用于控制玻璃生產(chǎn)過程中的磁場強(qiáng)度，具備 Profibus DP 接口。

4.以太網(wǎng)網(wǎng)線：用于連接上位機(jī)電腦和協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的 Modbus TCP 端口。

5.Profibus DP 電纜：用于連接協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的 Profibus DP 端口和磁鋼機(jī)。

軟件

1.WINCC 組態(tài)軟件：用于開發(fā)上位機(jī)的監(jiān)控界面，實(shí)現(xiàn)對磁鋼機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制。

2.捷米特網(wǎng)關(guān)配置軟件：用于對JM-DPM-TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)進(jìn)行參數(shù)配置。

三、技術(shù)指標(biāo)

?JM-DPM-TCP在 PROFIBUS一側(cè)為 PROFIBUSDP主站，在 ModbusTCP 一側(cè)作為 Modbus TCPServer；

?支持標(biāo)準(zhǔn)的 PROFIBUS-DP V0、V1協(xié)議；

?PROFIBUSDP主站支持最大波特率 12M，最大支持 DP從站數(shù)量為 125，單個 DP從站支持最大的通訊字節(jié)數(shù)為 512字節(jié)；

?支持從站地址重設(shè)、掃描在線設(shè)備列表、顯示所連接從站的活躍狀態(tài)；

?支持 ModbusTCPServer；

?供電：24VDC(±5％)，最大功率 3.5W

?防護(hù)等級：IP20

四、設(shè)備連接及配置過程：

硬件連接

1.電源連接：將捷米特JM-DPM-TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)接通24V直流電源，確保網(wǎng)關(guān)正常工作。

2.Modbus TCP連接：使用以太網(wǎng)網(wǎng)線將上位機(jī)電腦的以太網(wǎng)接口與協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的Modbus TCP端口相連。確保網(wǎng)絡(luò)連接正常，上位機(jī)和網(wǎng)關(guān)處于同一局域網(wǎng)內(nèi)。

3.Profibus DP連接：使用Profibus DP電纜將協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的 Profibus DP端口與磁鋼機(jī)的Profibus DP接口相連。注意電纜的終端電阻設(shè)置，確保通信的穩(wěn)定性。在網(wǎng)絡(luò)的兩端，終端電阻應(yīng)設(shè)置為 “ON”，中間節(jié)點(diǎn)的終端電阻設(shè)置為 “OFF”。

網(wǎng)關(guān)配置

1. 安裝網(wǎng)關(guān)配置軟件

在一臺配置電腦上安裝捷米特提供的網(wǎng)關(guān)配置軟件。安裝完成后，打開該軟件。

2. 連接網(wǎng)關(guān)

通過以太網(wǎng)將配置電腦與協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)連接。在網(wǎng)關(guān)配置軟件中，設(shè)置網(wǎng)關(guān)的 IP 地址，使其與網(wǎng)關(guān)實(shí)際的 IP 地址一致。點(diǎn)擊 “連接” 按鈕，建立與網(wǎng)關(guān)的通信連接。

3. 配置 Modbus TCP 側(cè)參數(shù)

·設(shè)置 IP 地址和端口：在網(wǎng)關(guān)配置軟件的 Modbus TCP 設(shè)置界面，設(shè)置網(wǎng)關(guān)的 IP 地址和端口號。確保 IP 地址與上位機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)的 IP 地址段一致，端口號為常用的 Modbus TCP 端口（如 502）。

·配置從站信息：添加 WINCC 組態(tài)軟件作為 Modbus TCP 主站的相關(guān)信息，包括主站的 IP 地址、通信超時時間等。

4. 配置 Profibus DP 側(cè)參數(shù)

·設(shè)置站地址：在 Profibus DP 設(shè)置界面，設(shè)置網(wǎng)關(guān)的 Profibus DP 站地址。該地址應(yīng)與磁鋼機(jī)的從站地址不沖突，且在 Profibus DP 網(wǎng)絡(luò)中是唯一的。

·配置通信速率：根據(jù)磁鋼機(jī)的通信要求，設(shè)置 Profibus DP 的通信速率，如 9.6Kbps、187.5Kbps 等。確保通信速率與磁鋼機(jī)的通信速率一致。

·添加從站設(shè)備：添加磁鋼機(jī)作為 Profibus DP 從站的設(shè)備信息，包括設(shè)備類型、輸入輸出數(shù)據(jù)長度等。

1.添加PROFIBUSDP主站：在左側(cè)設(shè)備窗口，選中“主設(shè)備”下的“ET102MT2DP”，按住鼠標(biāo)左鍵拖拽至右側(cè)編輯窗口釋放鼠標(biāo)，主站模塊

雙擊 Master 圖標(biāo)，彈出“主設(shè)備屬性”對話框，在“DP 總線”標(biāo)簽頁，包括總線波特率以及總線參數(shù)，默認(rèn)主站地址為 2，默認(rèn)波特率為 500Kbps；選擇下拉框并選中對應(yīng)主站的波特率即可；

在“參數(shù)”標(biāo)簽頁，配置PROFINET 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，包括協(xié)議類型選擇、IP 地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)地址、端口號等，配置完成點(diǎn)擊“確認(rèn)”，如下圖所示；

添加PROFIBUS DP 從站，在設(shè)備窗口“從屬設(shè)備”下選擇從站模塊（已經(jīng)正

確安裝 DP 從站 GSD 文件），按住鼠標(biāo)左鍵拖拽至編輯窗口，彈出“指定地址”對話框，設(shè)置從站地址，點(diǎn)擊“確認(rèn)”后從站模塊自動加載到 DP 總線網(wǎng)絡(luò)；

雙擊 Slave 圖標(biāo)，彈出“從站設(shè)備屬性”對話框，在“通用”標(biāo)簽頁，包含從站信息、標(biāo)識符、

Stand 參數(shù)、看門狗等參數(shù)；

在“輸入輸出”標(biāo)簽頁，為從站設(shè)備組態(tài)通訊映射區(qū)，在左側(cè)通訊區(qū)列表中選擇通訊子模塊， 選擇“input 8 bytes”，點(diǎn)擊“添加”即可加載完成，同樣操作添加“output 8 bytes”，如下圖所示：

5. 數(shù)據(jù)映射

在網(wǎng)關(guān)配置軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)映射，將 Modbus TCP 主站（WINCC 組態(tài)軟件）的寄存器地址與 Profibus DP 從站（磁鋼機(jī)）的輸入輸出地址進(jìn)行對應(yīng)。例如，將 WINCC 組態(tài)軟件中用于控制磁場強(qiáng)度的寄存器地址映射到磁鋼機(jī)的輸入寄存器地址，以便上位機(jī)發(fā)送的控制指令能夠準(zhǔn)確傳輸?shù)酱配摍C(jī)。

五、WINCC 組態(tài)軟件配置

1. 新建項(xiàng)目

打開 WINCC 組態(tài)軟件，新建一個項(xiàng)目。設(shè)置項(xiàng)目的名稱、路徑等信息。

2. 添加 Modbus TCP 驅(qū)動

在項(xiàng)目中添加 Modbus TCP 通信驅(qū)動。在驅(qū)動設(shè)置中，輸入?yún)f(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的 IP 地址和端口號，建立與網(wǎng)關(guān)的通信連接。

3. 創(chuàng)建變量

在 WINCC 組態(tài)軟件中創(chuàng)建與磁鋼機(jī)相關(guān)的變量。根據(jù)之前在網(wǎng)關(guān)配置軟件中進(jìn)行的數(shù)據(jù)映射，設(shè)置變量的地址和數(shù)據(jù)類型。例如，創(chuàng)建一個用于顯示磁場強(qiáng)度的變量，其地址對應(yīng)網(wǎng)關(guān)映射后的 Modbus TCP 寄存器地址。

4. 設(shè)計(jì)監(jiān)控界面

使用 WINCC 組態(tài)軟件的圖形化界面設(shè)計(jì)工具，設(shè)計(jì)監(jiān)控界面。添加各種圖形元素，如按鈕、指示燈、文本框等，并將其與之前創(chuàng)建的變量進(jìn)行關(guān)聯(lián)。例如，添加一個按鈕用于控制磁鋼機(jī)的開關(guān)，添加一個文本框用于顯示磁場強(qiáng)度的實(shí)時值。

5. 編寫腳本

根據(jù)實(shí)際需求，編寫腳本程序。例如，當(dāng)點(diǎn)擊控制按鈕時，通過腳本程序向協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)發(fā)送相應(yīng)的控制指令，實(shí)現(xiàn)對磁鋼機(jī)的遠(yuǎn)程控制。

六、系統(tǒng)測試與調(diào)試

1. 硬件檢查

檢查所有設(shè)備的連接是否正確，電源是否正常。確保以太網(wǎng)網(wǎng)線和 Profibus DP 電纜連接牢固，無松動或損壞。

2. 軟件連接測試

在 WINCC 組態(tài)軟件中，點(diǎn)擊 “連接測試” 按鈕，檢查與協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的通信是否正常。如果連接失敗，檢查 IP 地址、端口號等配置信息是否正確。

3. 數(shù)據(jù)傳輸測試

在 WINCC 組態(tài)軟件的監(jiān)控界面上，手動輸入一個磁場強(qiáng)度的控制值，點(diǎn)擊 “發(fā)送” 按鈕。觀察磁鋼機(jī)是否能夠接收到控制指令，并根據(jù)指令調(diào)整磁場強(qiáng)度。同時，在監(jiān)控界面上查看磁場強(qiáng)度的實(shí)時顯示值是否與磁鋼機(jī)的實(shí)際輸出值一致。

4. 故障排查與處理

如果在測試過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸異常或設(shè)備不響應(yīng)的情況，首先檢查網(wǎng)關(guān)的配置參數(shù)是否正確，數(shù)據(jù)映射是否準(zhǔn)確。然后檢查硬件連接是否正常，是否存在通信干擾等問題。根據(jù)具體情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和修復(fù)。

七、項(xiàng)目效果

通過使用捷米特的JM-DPM-TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，成功實(shí)現(xiàn)了WINCC組態(tài)軟件與磁鋼機(jī)之間的通信，解決了不同協(xié)議設(shè)備之間的兼容性問題。在玻璃生產(chǎn)過程中，操作人員可以通過WINCC組態(tài)軟件的監(jiān)控界面實(shí)時監(jiān)控磁鋼機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和磁場強(qiáng)度，并根據(jù)生產(chǎn)工藝要求進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。這不僅提高了生產(chǎn)過程的自動化程度和控制精度，還減少了人工操作的誤差和勞動強(qiáng)度，提高了玻璃產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。同時，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性得到了有效保障，為企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營提供了有力支持。

審核編輯 黃宇