ProfiNet转ProfiNet协议转换网关实现两台西门子PLC通讯在精细化工厂的应用案例

一、项目背景
华东某上市精细化工企业，2024年新建年产 8 000 t高性能树脂生产线。工艺段采用“两步法”聚合：

前段 3条配料-反应釜线，由西门子 S7-1215C DC/DC/DC（6ES7 215-1AG40-0XB0，固件 V4.5）做分布式称重、温控与搅拌控制；

后段 1套浓缩-造粒集中线，由西门子 S7-1516-3 PN/DP（6ES7 516-3AN01-0AB0，固件 V3.0）统一调度，并对接 MES。

甲方要求：

反应釜的 1200 PLC必须实时把“温度、压力、重量、阀门开度”共 144 Byte上报给 1500主控；

1500 PLC同时向 1200下发“配方号、目标温度、搅拌频率”共 64 Byte；

两网段 IP冲突，且 1200侧已运行 HMI，不能改动主从关系；

改造周期 ≤2天，停机窗口仅 8 h。

最终选用“捷米特 JM-PN-PN”双口 ProfiNet转ProfiNet工业级协议转换网关，让网关分别作为 1200与 1500的 Profinet从站，中间通过“内存映射”完成数据透明摆渡，既规避 IP冲突，又保持双方主程序零改动。

二、设备清单

控制器 A：西门子 S7-1215C DC/DC/DC，24 VDC，集成 2×PN，IP:192.168.1.10；

控制器 B：西门子 S7-1516-3 PN/DP，集成 1×PN，IP:192.168.2.20；

协议网关：捷米特 JM-PN-PN协议转换网关，24 VDC/200 mA，IP20，35 mm导轨，双 RJ45 内置交换机；

交换机：西门子 SCALANCE XC208（2台，分别位于两网段）；

工程软件：TIA Portal V17、JM-Config V3.4（捷米特免费）。

三、网络拓扑

LAN1（反应釜段）：192.168.1.0/24，1200 PLC + HMI + JM-PN-PN的 Port1；

LAN2（集中控制段）：192.168.2.0/24，1500 PLC + MES + JM-PN-PN的 Port2；
网关内部“双从站”隔离，两网段物理独立，仅通过网关 RAM映射交换数据，彻底杜绝广播风暴。

四、网关工作原理
JM-PN-PN在硬件上=“两个独立 Profinet接口 +一颗 32-bit ARM双核”。

Port1作为“Profinet I-Device（从站）”被 1200读取/写入；

Port2同样作为“Profinet I-Device（从站）”被 1500读取/写入；

内部 8 K字节共享内存，可任意映射；

刷新周期 1 ms，端到端延迟＜3 ms，完全满足温控 100 ms回路。

五、参数配置步骤
Day 0晚 20:00开始停机，顺序如下：

硬件接线

断电后，将 JM-PN-PN工业智能网关安装在 1200电控柜 DIN导轨，24 VDC取自西门子 PM1207；

Port1→SCALANCE XC208端口 3（已预留）；

Port2→独立拖链网线→集中线 PLC机柜 SCALANCE XC208端口 5；

PE端子与柜体铜排连接，屏蔽层 360°压接。

生成 GSDML并导入 TIA

打开 JM-Config V3.4，选择“双从站模式”，新建工程；

在“Slot 0”插入 144 Byte Input、“Slot 1”插入 64 Byte Output；

导出 GSDML文件（版本 V2.35）；

回到 TIA Portal，依次把同一 GSDML分别导入两个项目（1200/1500）。

1200侧组态

网络视图→拖入“JM-PN-PN-Device”，设 Name=ReactorGW，IP=192.168.1.100；

在设备视图拖入“144 Byte I / 64 Byte O”模块，地址自动映射到 IB1000与 QB1100；

下载到 CPU，勿忘记“Assign device name”。

1500侧组态

网络视图→拖入同一 GSDML设备，Name=ReactorGW，IP=192.168.2.100；

同样拖入“144 Byte I / 64 Byte O”，映射到 IB2000与 QB2100；

下载到 CPU 1516。

内存映射

回到 JM-Config，勾选“自动映射”：
PN1-Input(144B) ←→ PN2-Output(144B)
PN1-Output(64B) ←→ PN2-Input(64B)

点击“Download”，网关指示灯 PN1/PN2由闪烁→常亮，映射完成。

联调测试

在 1200侧监控表写入 QB1100=16#55AA，1500侧 IB2000立即显示 55AA；

1500下发 QB2100=16#1234，1200侧 IB1000同步刷新；

Wireshark抓包，Frame间隔 1 ms，无丢包；

72 h老化，零故障。

Day 1早 06:00，比计划提前 2 h恢复生产。

六、运行效果

节拍提升：原人工抄录→MES自动入库，每批次节省 6 min，全年增产 280 t；

质量稳定：温控偏差由 ±1.8 ℃降至 ±0.5 ℃，成品一次合格率提高 2.7 %；

维护方便：JM-PN-PN工业级协议转换网关内置 Web，支持在线诊断，维护工程师用手机即可查看负载率；

扩展性：后续第三条反应釜只需把新 1200接入 LAN1，在网关增加 Input/Output长度即可，无需再添硬件。

七、经验总结

同协议不同网段场景，传统“路由+NAT”方案需要修改 PLC程序，而 JM-PN-PN协议转换网关以“双从站”方式实现零程序改动，是真正意义上的即插即用；

精细化工环境存在乙醇、环氧粉尘，网关 IP20需放在电控柜内，并保证 24 VDC接地电阻＜1 Ω，可有效避免 ESD击穿；

GSDML版本务必与 TIA匹配，若使用 TIA V16以下，需把 GSDML降级至 V2.31；

若数据量＞1 440 Byte，可通过网关级联模式（主-从-从）扩容，实测单网关最大 4 096 Byte。

通过本案例，捷米特 JM-PN-PN工业级协议转换网关再次验证了“ProfiNet-转-ProfiNet”不是简单的物理中继，而是一种高实时、可诊断、易维护的协议“软桥”，为同品牌不同年代、不同网段的西门子 PLC提供了高效、安全、经济的互联捷径，也成为精细化工行业数字化改造的优选方案。

审核编辑 黄宇