一、项目背景

该车间拥有两条 24 小时连续烘烤线，单线日产面包 12 万袋。核心控制器为 12 套西门子 S7-200 SMART CPU SR40，分别负责配料、打面、发酵、烘烤、冷却、包装 6 大工段。2024 年企业引进西门子 TP900 Comfort 触摸屏作为现场操作面板，计划通过以太网与 PLC 实时交互，并接入工厂 MES 采集关键温度、压力、流量数据。由于 SR40 本体无网口，最初方案只能走 RS-485，结果出现三大痛点：

1. 通讯速率 187.5 kbps，刷新 200 ms 以上，HMI 曲线卡顿；

2. 485 总线仅支持一主一从，无法同时连接触摸屏与上位机；

3. 现场需要频繁修改配方，工程师必须停产插拔编程电缆，平均每次换线 15 min，按每天 4 次计算，单条线年停机损失约 18 万元。

最终，厂方决定采用“以太网模块九针口直连 PLC，模块网口连触摸屏”的极简拓扑，选用捷米特 ETH-S7200-JM02 PPI转以太网模块作为通讯桥接器。

二、设备清单

· PLC：西门子 S7-200 SMART CPU SR40（6ES7 288-1SR40-0AA0），12 套

· 以太网模块：捷米特 ETH-S7200-JM02 PPI以太网模块，12 只

· HMI：西门子 KTP900 Comfort（6AV2 123-2JB03-0AX0），12 台

· 交换机：西门子 SCALANCE XB208，2 台

· 编程/调试软件：

o STEP 7-MicroWIN SMART V2.8

o WinCC Advanced V17

o 捷米特 JM-Tools V4.6

· 附属器材：超五类屏蔽网线（CAT5e STP）、DIN 导轨、九针 PPI 电缆（0.3 m，捷米特随机附带）

三、硬件安装

1. 断电：遵循食品车间“先清洗、后停电”安全规程，锁断 24 VDC 馈线开关，确认 PLC 无电。

2. 拆线：拔掉原触摸屏 MPI 电缆，记录线号，防止混插。

3. 挂模块：将 ETH-S7200-JM02 PPI以太网通讯模块垂直卡入 PLC 九针 PPI 口，听到“咔哒”声即锁止；模块采用 PLC 口取电（5 V/80 mA），无需外置电源，降低故障点。

4. 连网线：模块自带 RJ45 座，用屏蔽网线直连 TP900 的以太网口；若需多点监控，则先接入 SCALANCE 交换机，再从交换机引到各 HMI 与上位机。

5. 接地：模块金属外壳通过 DIN 导轨与机柜 PE 排相连，满足食品车间防静电要求。

6. 上电：先 24 VDC，再 220 VAC，观察模块指示灯：

· PWR 常绿：供电正常

· LINK 黄色常亮：以太网链路通

· RX/TX 绿色闪烁：数据交换中

四、软件配置

（一）模块端

1. 打开JM-Tools，自动扫描到12只ETH-S7200-JM02PPI以太网通讯处理器，默认IP192.168.1.200 起。

2. 修改参数：

· IP：192.168.0.10-192.168.0.21（与车间网段一致）

· 子网掩码：255.255.255.0

· 网关：192.168.0.1

· PLC 类型：S7-200 SMART

· 串口波特率：187.5 kbps（自动识别，无需改动）

· ModbusTCP 映射：保持寄存器 40001-40064 对应 VW100-VW226

3. 点击“下载”，模块重启后新参数生效。

（二）触摸屏端

1. 在 WinCC Advanced 中新建“S7-1200/1500”驱动，手动把 IP 指向对应模块地址（如 192.168.0.10），端口 102。

2. 变量表直接调用 PLC 地址，例如：

· 发酵温度 VW100 → %MW0

· 烘烤时间 VW102 → %MW1

3. 编译无误后下载到 KTP900，画面切换时间由 2 s 缩短到 200 ms。

（三）PLC 编程

无需额外指令，ETH-S7200-JM02PPI以太网通讯模块完全透明传输；若需远程维护，可在 STEP 7-MicroWIN SMART 里设置“远程 IP 192.168.0.10”，实现以太网在线监控、强制变量、固件升级。

五、功能验证

1. 单点测试：工程师站在中控室，通过笔记本电脑 Ping 192.168.0.10，延时 <1 ms；打开状态表，任意改写 VW100=123，HMI 画面同步刷新，验证“零丢包”。

2. 多主站测试：同时打开 WinCC、MES 客户端、触摸屏，三路同时读 VW100-VW120，模块自动排队，无冲突。

3. 24 h 老化：连续烘烤 3 天，模块壳温 45 ℃，通讯无闪断；食品级卫生检查时，机柜开启高压水枪清洗，模块密封良好，IP30 防护满足车间要求。

六、经验总结

1. 九针口必须插到底，若LINK灯不亮，多数原因是插头松动或 PPI 口内异物；

2. 模块与触摸屏最好同品牌交换机，避免廉价家用交换机因缓存不足导致广播风暴；

3. 食品车间水汽大，网线务必选用屏蔽型，RJ45 接头加防护套，防止氧化；

4. 若后续需接入 ERP，可启用 ETH-S7200-JM02PPI以太网通讯模块的MQTT固件，JSON格式上云，实现“一键配方”远程推送。