DeviceNet转ProfiNet协议转换网关实现西门子1200 PLC与电动阀门控制器通讯在炼油厂的应用案例

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

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：

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

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、

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

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。

审核编辑 黄宇