Profinet总线协议转换网关案例

ProfiNet转CC-Link IE FB协议转换网关实现西门子1200 PLC与三菱FX 5U PLC通讯的配置案例
点击:3发布时间:2025-11-04

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一、项目背景:锅炉房里的“语言不通”

华东某热电企业 2025 年新建 2×50 t/h 循环流化床锅炉房,主控系统采用西门子 SIMATIC S7-1200(CPU 1215C AC/DC/Rly,订货号 6ES7 215-1HG40-0XB0),通过 Profinet 管理燃烧、汽包水位及安全联锁。
后期环保技改追加的布袋除尘、气力输灰、软化水撬装等辅机,由三菱 MELSEC FX5U-64MT/ES 控制,网络协议为 CC-Link IE Field Basic。两套 PLC 各自稳定,却“鸡同鸭讲”:

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1. 主控室 WinCC 无法读取辅机温度、压差、输灰次数,形成数据孤岛;

2. 锅炉负荷变化时,需要运行员到就地手动启停给料机,自动化水平低;

3. 维保班组需同时携带博途与 GX Works3 两套软件,故障排查效率低。
业主提出“不停炉、不改程序、一天完成”的硬性要求,最终选定远创智控 YC-PN-CCLKIE 工业级协议转换网关作为“翻译官”。

二、方案拓扑:一张图看清数据流向

锅炉房主柜内已有一台西门子 Scalance XB208 交换机Profinet 网段 192.168.1.0/24;辅机远程 IO 箱放置一台三菱 FX5U-64MT/ESCC-Link IE FB 网段 192.168.2.0/24。

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YC-PN-CCLKIE协议转换网关安装在两段网络之间:

· PN 口(RJ45-1)接入 XB208,占用 192.168.1.126;

· CCLKIE 口(RJ45-2)直连 FX5U 内置以太网口,占用 192.168.2.126;

· 24 VDC 电源取自柜内冗余电源模块(Phoenix QUINT-PS/1AC/24DC/10A)。
网关做“透明桥”,S7-1200 侧把 FX5U 看作 32 字节输入、32 字节输出的 Profinet IO 设备;FX5U 侧把网关看作 CC-Link IE FB 的从站站号 1,占用 64 点 RWw 与 64 点 RWr。

三、设备清单:品牌、型号一次看清

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四、实施过程:五步法“零停机”落地

Day 0 准备

· 在机柜空余 35 mm DIN 导轨上预留 110 mm 宽位;

· 提前在博途 V18 安装 YC-PN-CCLKIE协议转换网关 GSDML 文件“GSDML-V2.35-YC-PN-CCLKIE-20251007.xml”。

Step1 硬件接线
停辅机 24 VDC 回路即可,不影响锅炉主流程。用 1 m 超五类屏蔽网线把网关 PN 口接入 XB208,2 m 网线把 CCLKIE 口接入 FX5U;网关 PWR 灯常亮,PN 灯快闪,CCLKIE 灯慢闪,表示物理层就绪。

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Step2 网关配置
打开 YCConfig V3.1.2,扫描到网关序列号“YC-126-CCLKIE”。

· Profinet 页签:设设备名“PN-CCLKIE-Boiler01”,IP 192.168.1.126,输入 32 Byte,输出 32 Byte;

· CCLKIE 页签:设站号 1,RWw/RWr 各 32 Word,映射表采用默认“线性映射”;

· 点击“一键下载”,网关重启后 PN 灯与 CCLKIE 灯同时常亮,表示协议栈运行正常。

Step3 西门子组态
博途硬件目录拖入“YC-PN-CCLKIE协议转换网关”到 S7-1200 的 Profinet 网络,自动分配起始地址 IB100~IB131 与 QB100~QB131;编译下载,CPU 无报错,诊断缓冲区出现“IO device PN-CCLKIE-Boiler01 available”。

Step4 三菱侧设置
GX Works3 打开原程序,参数→CC-Link IE FB→详细设置→追加从站,站号 1,占用 64 点 RWw、64 点 RWr;对应软元件

· RWw0~31 → D1000~D1031(写给网关,即西门子输入)

· RWr0~31 → D2000~D2031(读网关,即西门子输出)
写入 PLC 后复位,FX5U 的 SD10610(从站状态)由 0→1,表示通信建立。

Step5 联调验证

1. 模拟量测试:在 FX5U 将 D1000 写入 16#1234,S7-1200 监视 IB100~IB101 立即显示 16#1234,往返延时 8 ms;

2. 开关量测试:FX5U 置位 M1000,网关映射至 IB106.0,WinCC 画面 1 s 内刷新;

3. 负荷联动:S7-1200 在 OB1 做逻辑——当蒸汽流量 >38 t/h 且布袋压差 <1200 Pa 时,QB112.0 置位,网关转发至 FX5U 的 M812,自动启动给料机,全程无人工干预;

4. 断线测试:拔掉任意一侧网线,网关 300 ms 内触发诊断位,S7-1200 调用 OB82 记录事件,FX5U 侧 M815 报警,系统安全停车。
连续 4 h 老化,无丢包、无跳变,项目一次性验收通过。

五、运行效果:数字说话

· 数据刷新周期:Profinet 4 ms + 网关 2 ms + CC-Link IE FB 2 ms,总计 ≤10 ms;

· 通信成功率:连续 30 天 >99.997%;

· 维护工时:原来两套网络月检需 4 人×2 h,现仅需 1 人×0.5 h;

· 能效提升:上料系统随负荷自动启停,每吨蒸汽电耗下降 1.8%,年节约电费约 18 万元。

六、经验总结:让网关发挥最大价值

通过 YC-PN-CCLKIE协议转换网关这座“协议桥梁”,西门子与三菱两套 PLC 在一天之内实现“无缝握手”,既保护了原有投资,又为后续接入 MES、能源管理等系统铺平了道路。远创智控这款工业级网关,用稳定、高效、易配置的表现,再次证明“异构通讯”不再是数字化改造的拦路虎,而是升级跃迁的垫脚石。


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