EtherNet/IP转MODBUSTCP协议转换网关实现HMI人机界面与分布式IO通讯的配置案例

一、项目背景与需求

某新能源汽车电池模组生产厂商为提升产线智能化水平，需实现HMI人机界面（MODBUSTCP主站）与分布式IO系统（EtherNet/IP从站）的实时数据交互。原系统中，HMI采用研华TPC-1581T型号（支持MODBUSTCP协议），分布式IO采用罗克韦尔Allen-Bradley1734-AENT型号（EtherNet/IP协议）。由于协议不兼容，导致设备间无法直接通信，影响产线节拍与质量控制精度。为此，企业引入捷米特JM-EIPM-TCP网关，通过EtherNet/IP转MODBUSTCP协议转换技术，实现跨协议设备无缝集成。

二、设备选型与核心参数

HMI人机界面

品牌：研华（Advantech）

型号：TPC-1581T

协议：MODBUSTCP主站

功能：实时显示产线状态、下发控制指令（如启动/停止机械臂）、采集传感器数据。

分布式IO系统

品牌：罗克韦尔自动化（RockwellAutomation）

型号：1734-AENT

协议：EtherNet/IP从站

功能：连接产线上的传感器（如温度、压力、位置传感器）和执行器（如气缸、电磁阀），实现数据采集与控制输出。

协议转换网关

品牌：捷米特（Gemitec）

型号：JM-EIPM-TCP

核心参数：

协议支持：EtherNet/IP主站（最大126个从站）、MODBUSTCP服务器/客户端

通信速率：1Mbps（适配高速控制需求）

数据长度：输入/输出各500字节

环境适应性：工作温度-25℃~55℃，IP20防护等级

冗余设计：双电源供电、双网口环网冗余

三、EtherNet/IP转MODBUSTCP协议转换配置流程

1.硬件连接与IP规划

网络拓扑：

HMI（TPC-1581T）与网关通过工业交换机连接，IP地址规划为192.168.1.10（HMI）、192.168.1.100（网关MODBUSTCP端口）。

分布式IO（1734-AENT）通过RJ45直连网关EtherNet/IP端口，IP地址为192.168.1.20。

物理连接：

网关采用MDI/MDIX自检测技术，支持交叉线/直连线自适应，简化布线复杂度。

2.网关参数配置

EtherNet/IP主站设置

使用EIPscan软件创建工程，添加1734-AENT作为从站，设置输入/输出数据长度各16字节。

定义实例ID（InstanceID）：

输入数据（传感器反馈）映射至Instance100（生产者标签）。

输出数据（控制指令）映射至Instance150（消费者标签）。

MODBUSTCP服务器配置

通过GWConfig软件配置网关为MODBUSTCP服务器模式，端口502。

映射寄存器地址：

机械臂目标位置写入HMI的MB3100（MODBUS地址40001）。

传感器实时状态读取至HMI的MB2000（MODBUS地址41001）。

数据交互验证

在HMI端调用MODBUSTCP指令块（如MB_SERVER），设置非优化访问模式DB块，将控制指令映射至Q区，状态反馈映射至I区。

通过TIAPortal变量表与1734-AENT的RSLogix5000软件，验证位置指令（X/Y/Z坐标）实时同步至分布式IO，且故障信号（如碰撞报警）准确上传至HMI。

四、EtherNet/IP转MODBUSTCP协议转换的应用效果

效率提升

跨协议通信实现后，电池模组装配节拍从120秒/件缩短至90秒/件，产能提升25%。

网关响应时间≤15ms，满足产线高速控制需求。

质量控制优化

HMI实时显示传感器数据，支持动态调整机械臂路径，产品不良率从1.2%下降至0.3%以下。

系统扩展性增强

网关支持多设备接入，为未来新增视觉检测单元（如基恩士CV-X系列）预留接口，避免协议重复开发成本。

容错与稳定性

模拟网络中断测试中，网关自动重连机制确保10秒内恢复通信，保障产线连续运行。

五、技术亮点与行业价值

透明通信机制

捷米特JM-EIPM-TCP网关通过内部缓冲区映射技术，实现EtherNet/IP与MODBUSTCP数据区的透明传输，用户无需修改原有设备程序。

工业级可靠性

网关通过EFTLevel4、浪涌Level2认证，适应电磁干扰强烈的产线环境，MTBF（平均无故障时间）超过10万小时。

标准化配置流程

提供EDS文件导入、GSD文件集成等标准化工具，缩短工程部署周期。例如，本案中从设备选型到正式投产仅耗时3周。

六、总结与展望

本案例验证了EtherNet/IP转MODBUSTCP协议转换技术在智能制造领域的核心价值。捷米特JM-EIPM-TCP网关通过高兼容性、低延迟和强稳定性，成功解决了异构协议设备间的通信壁垒，为新能源汽车、半导体封装等高增长行业提供了可复制的智能化升级方案。未来，随着工业互联网与数字孪生技术的深化，此类协议转换网关将成为构建“系统智能”的关键基础设施，推动制造业向全链路数字化演进。

更多详细内容或具体配置过程可咨询羽工。

审核编辑 黄宇