一、项目背景

某大型国有炼油企业在其常减压蒸馏装置区进行自动化升级改造，控制系统采用西门子 S7-1200 系列 PLC，具备 ProfiNet 以太网通讯能力。现场部分关键控制设备——如电动阀门控制器——仍采用较早的 DeviceNet 协议，无法实现与主控系统的直接通讯。为保障原有设备继续使用并避免大规模更换带来的高昂成本，项目方决定引入工业协议转换网关，实现 ProfiNet转DeviceNet 协议之间的数据互通。

经过多方技术比对与现场测试，最终选用 捷米特 JM-PN-DNTM 工业级协议转换网关，作为 ProfiNet 从站与 DeviceNet 主站，成功实现西门子 PLC 与 DeviceNet 电动阀门控制器之间的稳定通讯。

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 JM-PN-DNTM工业智能网关

·        协议角色：ProfiNet 从站 / DeviceNet 主站

·        接口参数：

o   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

o   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，适用于炼油厂复杂电磁环境、

2.  主控 PLC

·        品牌与型号：西门子 SIMATIC S7-1200，CPU 1214C DC/DC/DC

·        协议角色：ProfiNet 主站

·        配置环境：TIA Portal V17

3.  现场设备

·        类型：电动阀门控制器

·        品牌与型号：ABB EBI 系列电动执行器（带 DeviceNet 接口）

·        协议角色：DeviceNet 从站

·        功能参数：支持阀门开度反馈、开关控制、故障状态输出，刷新周期 ≤20ms

三、系统架构设计

在本项目中，控制系统采用两层网络架构：

• 上层为 ProfiNet 以太网网络，由西门子 S7-1200 PLC 作为 ProfiNet 主站，负责整个装置的逻辑控制与数据采集；

• 下层为 DeviceNet 现场总线网络，由捷米特 JM-PN-DNTM 网关作为 DeviceNet 主站，连接多台 ABB 电动阀门控制器，实现阀门状态采集与控制指令下发。

网关在整个系统中起到协议桥接与数据中转的作用，确保 ProfiNet 与 DeviceNet 两个异构网络之间的数据同步与实时交互。

四、实施过程

1. 硬件连接

• 使用标准屏蔽以太网线将 JM-PN-DNTM协议转换网关的 ProfiNet 接口与西门子 PLC 的 X1 PN 口相连；

• 采用 DeviceNet 专用屏蔽双绞线将网关的 DeviceNet 接口与 ABB 电动阀门控制器连接，总线两端加 120Ω 终端电阻；

• 网关由 24VDC 独立电源供电，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

• 创建新项目，添加 S7-1200 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 192.168.0.10），确保与 PLC 处于同一子网；

• 配置输入/输出数据长度为 16 字节输入、8 字节输出，用于传输阀门开度、状态位与控制指令；

• 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 ABB EBI 的 EDS 文件，完成设备识别与参数绑定；

• 配置阀门控制器节点地址（如 Node 3），映射其输出数据（开度、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）PLC 编程与数据映射

• 在 TIA Portal 中创建数据块（如 DB100），用于接收来自网关的阀门状态数据；

• 编写 PLC 控制逻辑，实现阀门开度调节、开关控制、故障报警等功能；

• 通过 WinCC 触摸屏实时显示各阀门状态，支持远程操作与数据记录。

五、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，验证阀门开度与实际值一致；

• 模拟阀门故障状态，确认 PLC 能及时响应并触发报警；

• 连续运行 72 小时，系统稳定无丢包，通讯延迟 ≤5ms，满足炼油工艺对实时性的要求。

六、结语

本案例充分展示了捷米特JM-PN-DNTM工业级协议转换网关在复杂工业现场中的强大适应能力与稳定性。通过其ProfiNet从站与DeviceNet主站的双协议支持，成功打通西门子 PLC 与 ABB 阀门控制器之间的通讯壁垒，为炼油厂自动化升级提供了高效、经济、可靠的解决方案。