MODBUS转EtherNetIP协议转换网关在西门子PLC伦茨变频器通讯的配置案例

一、应用背景与行业痛点

在某精密机械加工企业的数控机床改造项目中，原有生产线采用西门子S7-1200PLC（型号6ES7212-1AE40-0XB0）作为主控设备，通过MODBUSTCP协议与HMI、传感器等设备通信。而新引入的伦茨（Lenze）i950系列变频器（型号EVS9326-ES）仅支持EtherNet/IP协议，导致PLC无法直接读取变频器的转速、电流等关键参数。传统解决方案需更换变频器或升级PLC硬件，成本高昂且停机改造风险大。捷米特JM-EIPM-TCP协议转换网关的引入，通过EtherNet/IP转MODBUSTCP技术，成功实现了跨协议设备互联，为行业提供了低成本、高效率的改造范式。

二、技术方案与设备选型

1.核心设备参数

西门子PLC：S7-1200（6ES7212-1AE40-0XB0），支持MODBUSTCP主站功能，配备1个RJ45以太网接口。

伦茨变频器：i950系列EVS9326-ES，EtherNet/IP从站设备，支持实时数据映射与故障诊断功能。

协议转换网关：捷米特JM-EIPM-TCP，具备双向数据转换能力，支持EtherNet/IP转MODBUSTCP双向协议映射，最大输入/输出数据量达500字节，工作温度范围-25℃至55℃，满足工业现场严苛环境要求。

2.网络拓扑设计

系统采用星型拓扑结构：

PLC侧：西门子PLC通过MODBUSTCP协议（端口502）与网关连接，作为主站发起数据请求。

变频器侧：伦茨变频器通过EtherNet/IP协议（默认端口44818）与网关连接，作为从站响应数据指令。

网关配置：JM-EIPM-TCP网关作为中间设备，通过双RJ45接口实现协议转换与数据中继，IP地址设置为192.168.1.100，与PLC（192.168.1.10）和变频器（192.168.1.20）处于同一子网。

三、实施步骤与关键配置

1.硬件安装与IP规划

物理连接：使用超五类屏蔽网线将PLC、网关、变频器依次连接至工业交换机，确保链路冗余与抗干扰能力。

IP分配：

PLC：192.168.1.10（主站）

网关：192.168.1.100（协议转换中枢）

变频器：192.168.1.20（从站）

2.网关参数配置

通过捷米特专用配置软件JM-ConfigTool完成以下设置：

协议模式选择：在“ProtocolConversion”界面勾选“EtherNet/IP转MODBUSTCP”双向转换选项。

EtherNet/IP从站配置：

导入伦茨变频器的EDS文件（Lenze_i950_EVS9326-ES.eds），自动识别输入/输出实例（Instance100为输出，Instance150为输入）。

设置数据映射长度：输入区（PLC读取变频器状态）配置为32字节，输出区（PLC控制变频器）配置为16字节。

MODBUSTCP主站配置：

创建MODBUS设备实例，设置PLC的IP地址与端口号（502）。

定义功能码映射：使用功能码03（读取保持寄存器）获取变频器转速，功能码06（写单个寄存器）控制变频器启停。

3.西门子PLC编程

在TIAPortalV17中完成以下逻辑开发：

数据块定义：创建DB1数据块，包含变频器状态字（DW#16#0000）、实际转速（MD20）、设定转速（MD24）等变量。

MODBUS通信指令：

iecst

1 //读取变频器状态

2 CALL"MB_MASTER"(

3 REQ:=TRUE,

4 MB_ADDR:=1,//变频器设备地址

5 MODE:=0,//功能码03

6 DATA_ADDR:=40001,//寄存器起始地址

7 DATA_LEN:=16,//读取16个寄存器

8 DATA_PTR:=P#DB1.DBX0.0BYTE32,//数据存储区

9 DONE=>"Read_Done",

10 ERROR=>"Read_Error"

11 );

12 //写入转速设定值

13 CALL"MB_MASTER"(

14 REQ:="Start_Command",

15 MB_ADDR:=1,

16 MODE:=6,//功能码06

17 DATA_ADDR:=40010,//转速设定寄存器

18 DATA_LEN:=2,//写入2字节

19 DATA_PTR:=P#DB1.DBW24.0WORD1,//设定值指针

20 DONE=>"Write_Done",

21 ERROR=>"Write_Error"

22 );

4.伦茨变频器参数设置

通过LenzeFASTTool软件完成以下配置：

通信参数：启用EtherNet/IP协议，设置从站实例ID为100，心跳报文周期为500ms。

数据映射：将实际转速（寄存器40001）映射至输入区Instance150，将控制字（寄存器40010）映射至输出区Instance100。

四、应用效果与行业价值

1.性能指标对比

指标	改造前（无网关）	改造后（EtherNet/IP转MODBUSTCP）
数据刷新周期	>1s	200ms
通信故障率	15%	<0.1%
设备兼容性	仅支持同协议设备	支持EtherNet/IP/MODBUSTCP跨协议
改造周期	2周	3天

2.行业推广意义

本案例验证了EtherNet/IP转MODBUSTCP协议转换技术在机床改造领域的可行性：

成本优化：避免更换价值数万元的变频器，单台设备改造节省约60%预算。

效率提升：实时数据交互使加工精度提高0.02mm，产品合格率提升至99.3%。

标准化推广：捷米特JM-EIPM-TCP网关已通过CE/FCC认证，支持与罗克韦尔、欧姆龙等品牌PLC无缝对接，为离散制造行业提供通用型解决方案。

五、未来展望

随着工业4.0与TSN（时间敏感网络）技术的融合，EtherNet/IP转MODBUSTCP协议转换网关将向高带宽、低时延方向演进。捷米特已推出支持OPCUAoverTSN的新一代网关产品，可实现纳秒级时间同步与确定性通信，为智能机床、柔性生产线等高端装备提供更强大的数据互联能力。更多详细内容或具体配置过程可联系羽工。

审核编辑 黄宇