一、项目背景

某大型制药企业在其无菌制剂生产线中，采用西门子S7-1500系列PLC（CPU 1516-3 PN/DP）作为主控系统，通过ProfiNet以太网总线连接现场级设备，实现对压力、流量、温度等工艺参数的实时监控与闭环控制。在新一轮产线升级中，该厂引入了霍尼韦尔（Honeywell）TC-ODN系列高精度压力传感器，用于关键反应釜内部压力监测。

然而，该型号传感器仅支持 DeviceNet 通讯协议，而现有控制系统基于 ProfiNet 架构，协议不兼容导致设备无法直接接入主控PLC。若更换传感器或PLC模块，不仅成本高，且需重新验证符合GMP规范，周期冗长。为快速、经济地解决协议壁垒，企业最终选用 捷米特 JM-PN-DNTM工业级协议转换网关，实现ProfiNet与DeviceNet之间的无缝通讯。

二、设备选型与网络结构

1. 协议转换网关：

• 品牌与型号： 捷米特（Jiemit）JM-PN-DNTM协议转换网关

• 协议角色： ProfiNet从站 / DeviceNet主站

• 接口参数：

• ProfiNet侧：双RJ45以太网口，支持100BASE-TX，兼容西门子ProfiNet IO协议，GSDML文件版本V2.3

• DeviceNet侧：支持125K/250K/500Kbps波特率，最多可连接63个从站，最大I/O数据长度为128字节

• 工业等级： 工作温度-25℃至+55℃，防护等级IP20，符合制药车间洁净区EMC抗干扰要求

2. 主控PLC：

• 品牌与型号： 西门子 SIMATIC S7-1500，CPU 1516-3 PN/DP

• 通讯角色： ProfiNet主站

• 配置环境： TIA Portal V17

3. 传感器设备：

• 品牌与型号： 霍尼韦尔（Honeywell）TC-ODN 系列压力传感器

• 通讯协议： DeviceNet从站

• 功能参数： 支持实时压力值、温度补偿值、报警状态输出，刷新周期≤10ms

三、实施过程

1. 硬件连接

• 使用标准以太网线将 JM-PN-DNTM工业智能网关的ProfiNet接口与西门子S7-1500 PLC的ProfiNet端口相连，网关作为从站接入PLC网络；

• 采用屏蔽双绞DeviceNet专用电缆，将网关的DeviceNet端口与霍尼韦尔TC-ODN传感器连接，总线两端加120Ω终端电阻，确保信号完整性；

• 网关由24V直流电源独立供电，并通过LED指示灯确认电源与通讯状态正常。

2. 软件配置

（1）TIA Portal 中组态 ProfiNet 从站

• 在TIA Portal中创建新项目，添加S7-1500 PLC设备；

• 导入捷米特提供的GSDML文件，将JM-PN-DNTM工业级协议转换网关识别为ProfiNet IO从站；

• 设置网关的设备名称（如“DNTM_GW_01”）与IP地址（如192.168.1.10），确保与PLC处于同一子网；

• 配置输入/输出数据长度（本例中为16字节输入，8字节输出），用于传输压力值、状态位与命令字；

• 编译并下载硬件配置至PLC。

（2）配置 DeviceNet 主站参数

• 使用捷米特提供的 JM      Config Tool 配置软件，通过USB接口连接网关；

• 设置DeviceNet通讯波特率为500Kbps，主站扫描周期为10ms；

• 导入霍尼韦尔TC-ODN的EDS文件，完成设备识别与参数绑定；

• 配置传感器节点地址（如Node 5），映射其输出数据（压力值、报警位）至网关内部寄存器；

• 将映射数据与ProfiNet输入区关联，实现协议层数据透明传输。

（3）数据映射与逻辑编程

• 在TIA Portal中创建数据块（如DB100），用于接收来自网关的压力值与状态信息；

• 编写PLC逻辑程序，实现压力超限报警、趋势记录、PID调节等功能；

• 通过HMI面板实时显示各反应釜压力值，并支持历史数据追溯，满足审计追踪要求。

四、调试与验证

• 完成组态后，启动PLC与网关，观察ProfiNet连接状态为“IO 正常”，DeviceNet侧指示灯显示“主站运行”；

• 使用博途的在线诊断功能，监控网关输入数据变化，验证压力值与实际读数一致；

• 模拟传感器报警状态，确认PLC能及时响应并触发安全联锁；

• 连续运行72小时，系统稳定无丢包，通讯延迟≤5ms，满足制药工艺对实时性的高要求。

五、运行效果与总结

通过部署捷米特 JM-PN-DNTM 协议转换网关，该制药厂在不改变原有ProfiNet架构的前提下，成功接入DeviceNet协议的霍尼韦尔压力传感器，实现了以下收益：

• 节省改造成本： 避免更换传感器与PLC模块，节约设备采购与验证费用约30万元；

• 缩短项目周期： 从方案设计到调试完成仅用时一周，产线停机时间控制在最小范围；

• 提升系统兼容性： 网关支持多厂商设备接入，为后续产线扩展提供灵活性；

• 符合法规要求： 数据映射透明、通讯稳定，满足GMP对数据完整性与可追溯性的要求。