ProfiNet轉(zhuǎn)Modbus TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)構(gòu)建三菱PLC對(duì)力士樂(lè)伺服的實(shí)時(shí)扭矩反饋網(wǎng)絡(luò)

一、案例背景

在“雙碳”戰(zhàn)略推動(dòng)下，新能源鋰電池行業(yè)迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)。某新能源科技公司新建的鋰電池生產(chǎn)線(xiàn)中，涂布工序作為核心環(huán)節(jié)，采用了德國(guó)博世力士樂(lè)IndraDriveCX系列伺服驅(qū)動(dòng)器（ProfiNet從站）實(shí)現(xiàn)高精度張力控制，而車(chē)間級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)選用三菱L系列PLC（ModbusTCP主站）進(jìn)行生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集與工藝優(yōu)化。由于協(xié)議差異，設(shè)備間無(wú)法直接通信。捷米特JM-PNM-TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的引入，成功解決了ProfiNet轉(zhuǎn)ModbusTCP之間的通訊。

二、設(shè)備連接與配置

網(wǎng)關(guān)安裝：將Modbus TCP轉(zhuǎn)ProfiNet協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)安裝在涂布機(jī)控制柜內(nèi)，通過(guò)24V直流電源供電。

1.ProfiNet連接：使用屏蔽雙絞線(xiàn)將網(wǎng)關(guān)ProfiNet端口與博世力士樂(lè)驅(qū)動(dòng)器的X127接口相連，波特率設(shè)置為100Mbps。

2.ModbusTCP連接：通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)將網(wǎng)關(guān)RJ45端口與三菱L80CCPU的內(nèi)置以太網(wǎng)口連接，IP地址設(shè)置為192.168.1.100/24。

參數(shù)配置

1.ProfiNet側(cè)配置：

o使用捷米特配置軟件設(shè)置網(wǎng)關(guān)GSD文件，導(dǎo)入博世力士樂(lè)驅(qū)動(dòng)器的設(shè)備描述

2.將PROFINET 從站GSDML文件復(fù)制至軟件安裝路徑下的GSDML文件夾中，例如：C:Program Files (x86)PROFINET ManagerGSDML或者通過(guò)菜單欄“選項(xiàng)”中的“操作”選擇導(dǎo)入GSDML實(shí)現(xiàn)GSDML加載；點(diǎn)擊“導(dǎo)入GSDML”彈出“選擇導(dǎo)入的文件”對(duì)話(huà)框，查找GSDML的路徑文件打開(kāi)即可；或者點(diǎn)擊

來(lái)進(jìn)行快捷添加GSDML文件導(dǎo)入完成之后可以選擇重啟軟件進(jìn)行更新GSDML目錄文件，也可以點(diǎn)擊快捷欄

來(lái)進(jìn)行更新GSDML目錄文件。

查看PROFINET 從站GSDML已添加至設(shè)備窗口“從屬設(shè)備”樹(shù)狀結(jié)構(gòu)下，如下圖所示 :

o配置通信周期為2ms，確保張力控制實(shí)時(shí)性

o映射16個(gè)輸入字節(jié)（驅(qū)動(dòng)器狀態(tài)）和16個(gè)輸出字節(jié)（控制指令）

3.ModbusTCP側(cè)配置：

o在三菱GXWorks3中添加網(wǎng)關(guān)設(shè)備，設(shè)置通信端口502

o建立數(shù)據(jù)映射表：將PLC的D1000-D1015映射為驅(qū)動(dòng)器的目標(biāo)張力值，D2000-D2015映射為實(shí)際張力反饋

三、系統(tǒng)集成與功能實(shí)現(xiàn)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互

·張力閉環(huán)控制：三菱PLC通過(guò)網(wǎng)關(guān)讀取博世力士樂(lè)驅(qū)動(dòng)器的實(shí)際張力值（40001-40016寄存器），結(jié)合工藝參數(shù)計(jì)算補(bǔ)償值，通過(guò)ModbusTCP寫(xiě)入目標(biāo)張力寄存器（30001-30016）

·設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控：PLC實(shí)時(shí)獲取驅(qū)動(dòng)器報(bào)警代碼（40017-40024），在HMI界面顯示故障類(lèi)型及位置

工藝優(yōu)化應(yīng)用

·自適應(yīng)張力補(bǔ)償：基于涂布速度變化，PLC通過(guò)網(wǎng)關(guān)動(dòng)態(tài)調(diào)整驅(qū)動(dòng)器的PID參數(shù)，將張力波動(dòng)控制在±0.5N范圍內(nèi)

·生產(chǎn)數(shù)據(jù)追溯：每批次鋰電池的張力曲線(xiàn)通過(guò)網(wǎng)關(guān)上傳至MES系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全生命周期質(zhì)量追溯

異常處理機(jī)制

·緊急停車(chē)聯(lián)動(dòng)：當(dāng)張力偏差超過(guò)閾值時(shí)，網(wǎng)關(guān)觸發(fā)三菱PLC的中斷程序，同時(shí)向驅(qū)動(dòng)器發(fā)送急停指令

·冗余通信設(shè)計(jì)：網(wǎng)關(guān)支持ModbusTCP主備切換，當(dāng)主鏈路故障時(shí)自動(dòng)切換至備用網(wǎng)絡(luò)

四、項(xiàng)目成效

1.生產(chǎn)效率提升：實(shí)現(xiàn)張力控制響應(yīng)時(shí)間從8ms縮短至3ms，涂布良品率從92%提升至96.5%

2.運(yùn)維成本降低：故障診斷時(shí)間從平均45分鐘縮短至10分鐘

3.工藝優(yōu)化加速：通過(guò)歷史數(shù)據(jù)挖掘，成功將涂布速度從12m/min提升至15m/min

（具體內(nèi)容配置過(guò)程及其他相關(guān)咨詢(xún)可聯(lián)系楊工。）

審核編輯 黃宇