Profinet 转 Ethercat 主站，西门子伺服和倍福 PLC 应用实战案例展示

使用场景：倍福 PLC 与 Profinet 伺服从站通信

一、项目背景

在一个先进的自动化制造工厂中，生产线的运动控制部分采用了西门子伺服系统及其IO模块，其通信协议为Profinet。而整个生产线的核心控制单元是倍福 PLC，采用EtherCAT协议。为了实现整个生产线的高效、稳定运行，需要将这两个不同协议的关键设备进行无缝连接，确保数据的准确传输和实时交互。那么使两边设备通讯需要中间用到一个协议网关，推荐捷米特JM-PNM-ECT.

设备简介

捷米特JM-PNM-ECT主要实现了Profinet主站(简称PNM)和EtherCAT从站(简称ECT)。模块作为ECT从站接入到EtherCAT网络中。比如连接到倍福PLC，模块作为PN主站，其可连接标准的PN从站设备。

Profinet支持最大的输出字节数为1440字节，最大的输入字节为1440字节，输入输出字节的长度由TIA Portal设定，支持的最多16个槽位;

支持标准的Profinet IO协议;

二、挑战分析

1.协议差异问题

Profinet和EtherCAT 是两种不同架构和规则的工业以太网协议。它们在数据帧格式、通信机制、数据处理方式等方面存在显著差异。这使得西门子伺服 IO 模块与倍福 PLC 无法直接通信，需要一个可靠的协议转换解决方案。

2.数据传输的准确性和实时性要求

在自动化制造过程中，伺服系统的控制数据，如位置指令、速度设定、转矩限制等，以线停机。

3.系统的兼容性和可扩展性

随着生产工艺的改进和生产规模的扩大，可能会增加新的西门子伺服设备或对倍福PLC的功能进行扩展。因此，所采用的协议转换方案需要与现有系统良好兼容，并具备可扩展性，以适应未来的变化。

三、捷米特JM-PNM-ECT解决方案

1. 高效的协议转换功能

捷米特JM-PNM-ECT网关专门针对Profinet和EtherCAT协议转换而设计。它能够准确地将西门子伺服IO模块通过Profinet发送的数据转换为符合EtherCAT格式的数据，供倍福PLC识别和处理，反之亦然。例如，伺服的位置设定值可以精确地从 Profinet侧转换到EtherCAT侧，使PLC对伺服的位置控制更加精准。

2. 数据质量保障

该网关采用了先进的数据处理技术，在数据转换过程中进行严格的校验和纠错。同时，通过优化的缓存和传输机制，确保数据的实时性。在实际测试中，数据传输的准确率高达99.8%以上，从伺服IO模块采集数据到PLC处理的延迟时间控制在30ms以内，满足了生产线上对数据准确性和实时性的严格要求。

3. 出色的兼容性和可扩展性

YC-PNM-ECT 网关与西门子伺服IO 模块和倍福PLC的兼容性良好。在安装和配置过程中，无需对原有设备进行复杂的修改。而且，当需要增加新的伺服设备或扩展PLC的功能时，只需简单地在网关上进行配置调整，即可轻松实现新设备的接入和通信，大大降低了系统升级的难度和成本。

四、实施效果

1. 生产效率提升

通过使用捷米特JM-PNM-ECT网关，西门子伺服和倍福PLC 之间实现了稳定可靠的通信。生产线的运行更加流畅，设备的停机时间大幅减少。生产效率相比之前提高了约30%，有效提升了企业的经济效益。

2. 产品质量提高

由于数据传输的准确性和实时性得到保障，伺服系统对PLC指令的响应更加精确。这使得产品的加工精度和质量稳定性得到显著提高，产品合格率提升了约20%，减少了因质量问题导致的废品和返工。

3. 系统的灵活性和适应性增强

网关的可扩展性使企业在面对生产工艺的变化和市场需求的调整时更加从容。可以方便地对生产线进行升级和改造，为企业的长期发展提供了有力支持。

五、产品使用方法

1.配置模块

1.正确连接电源，通过PN口将ECS-PNM与PC相连，给ECS-PNM上电;

2.打开PROFINET Manager，根据需求在配置软件中进行配置，包PN主站、从站属性参数等;

3.在PROFINET Manager中配置相应的组态，包括要配置的模块，目标设备的 IP地址及设备名称;

4.点击工具栏中的“生成程序”、“下载 程序”按钮，将配置下载到ECS-PNM中

5.等待大约 10秒目标设备会与 ECS-PNM之间建立连接，此时PN指示灯灯常亮。

2. 参数设置步骤

2.1 软件安装

1. 双击安装包，提示使用PROFINET Manager安装程序，点击下一步;

2.弹出对话框如下图所示，选择安装位置，点击下一步;

3. 选择是否创建桌面快捷方式，点击安装

4 . 安装完毕

2.22网络拓扑

配置工程的网络拓扑图如下 :

2.23GSDML文件导入

将PROFINET 从站GSDML文件复制至软件安装路径下的GSDML文件夹中，例如：C:Program Files (x86)1PROFINET ManagerGSDML或者通过菜单栏“选项”中的“操作”选择导入GSDML实现GSDML加载;点击“导入GSDML”弹出“选择导入的文件”对话框，查找GSDML的路径文件打开即可;或者点击

来进行快捷添加GSDML文件导入完成之后可以选择重启软件进行更新GSDML目录文件，也可以点击快捷栏

来进行更新GSDML目录文件。

查看PROFINET 从站GSDML已添加至设备窗口“从属设备”树状结构下，如下图所示 :

2.24 PROFINET配置

1. 新建工程

点击文件--新建工程,模块添加成功并生成PROFINET总线网络，或者点击状态栏

第一个选项可快速生成工程，如下图所示 :

2. 查看主站设备参数

PN IO主站参数里查看主站名称IP地址设置主站的通讯周期,

PNIO I/O映射里面 查看模块I/O的基本命令。

点击模块信息，可以查看模块的基本信息。如下图所示 :

3. 添加从站设备

点击右侧设备列表，选择你要添加的从站设备双击或者右键点击添加到配置来添加设备，添加完成设备会在左侧工程中显示，如下图所示 :

4. 搜索从站设备

(1) 鼠标选中任意从站设备，单击右键选择分配设备名称，进入图下所示界面 :

(2) 点击更新列表，点击分配设备名称，写入成功后从站设备名称更新为 GXPI-DIO16-E-1

5. 查看从站设备参数

(1)在“从站列表”标签页，配置从站设备网络参数，点击slot (0x0)可以查看包括IP地址子网掩码、网关地址、IO的通讯周期和看门狗的通讯周期，配置完成点击“确认”，如下图所示 :

(2)点击slot(0x1)可以查看输入输出的命令，如下图所示 :

(3)点击主站，选择PNIO I/O映射，可以在主站里查看每个从站的输入输出命令和I/O映射

3. EtherCAT侧参数设置步骤

打开TwinCAT XAE Shell

，选择文件，选择新建，选择项目后，点击项目，如下图所示:

在点击项目完成后，会弹出对话框，点击左侧TwinCAT Projects，接着点击TwinCAT XAE Project (XML format)，配置下方项目名称、路径等信息，点击确定。如下图所示 :

项目创建完成后，进入如下图所示界面 :

准备相应 的ESI文件，将ESI文件放入C盘TwinCAT目录中，进入C盘选择TwinCAT→3.1→Config→I/O→EtherCAT将模块的XML复制到EtherCAT的文件中，如下图所示 :

双击左侧菜单栏I/O，选择Devices，右键，选择添加新项，如下图所示 :

点击添加新项后，弹出对话框，点击EtherCAT Master，右下角选择PC only，选择完成后，点击OK如下图所示 :

在添加完成主站后,会弹出选择网卡对话框，选择以太网卡，点击OK，如下图所示

右键双击Device1，选择Scan，搜索所连接I/O设备，(需将PC网口跟模块输入网口连接)如下图所示 :

Scan完成后，Device 1下面会自动出现所连接的模块

此时，模块侧配置已经完成，点击Device 1 →On Line,可以看到此时模块处于SAFE OP状态，如下图所示 :

4.结论

(一)通信问题的有效解决

远创智控 YC - PNM - ECT 成功地解决了 Profinet 和 EtherCAT 这两种不同工业以太网协议之间的兼容性问题。它在西门子伺服 IO 模块和倍福 PLC 之间搭建了稳定的通信桥梁，实现了数据的双向准确转换，使原本因协议差异无法直接通信的设备能够协同工作。

(二)保障生产质量和效率

数据质量保障：在数据传输方面，通过高精度的转换和校验机制，确保了从位置指令、速度设定到实际反馈数据等关键信息的准确性，极大地减少了因数据错误导致的生产故障。同时，优化的数据传输路径和算法保证了数据的实时性，使伺服系统能及时响应 PLC 的控制指令，从而保障了产品加工的精度和一致性，显著提高了产品质量。

生产效率提升：稳定的通信环境减少了设备停机时间和调试时间。设备之间的高效协作使得整个生产流程更加顺畅，生产效率得到了可观的提升，为企业带来了直接的经济效益。

(三)系统可扩展性和兼容性优势

兼容性：该网关与西门子伺服 IO 模块和倍福 PLC 的现有系统兼容性良好，在安装和配置过程中无需对设备进行大规模改造或重新编程，降低了实施成本和技术难度。

可扩展性：满足了企业长期发展需求，当生产规模扩大或工艺改进需要增加新的伺服设备或扩展 PLC 功能时，YC - PNM - ECT 可以轻松应对。只需简单的配置调整，即可实现新设备的无缝接入，为企业生产线的升级和改造提供了有力支持，增强了系统的灵活性和适应性。

总的来说，捷米特JM-PNM-ECT在西门子伺服 IO 模块与倍福 PLC 的通信应用中表现出色，是提高自动化生产系统性能、质量和可扩展性的理想选择。

审核编辑 黄宇