2026/1/14 14:54:59
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华南某调味品龙头 2024 年新建“28000 瓶/h 番茄沙司蒜蓉辣酱”共线隧道杀菌机#xff0c;设备供应商为江苏 XX 机械#xff0c;机型 TC-140-24#xff08;有效杀菌段 24 m#xff0c;网链宽度 1400 mm#xff09;。产线要求 85 ℃1 ℃保持 28 min#xff…一、 项目背景华南某调味品龙头 2024 年新建“28000 瓶/h 番茄沙司蒜蓉辣酱”共线隧道杀菌机设备供应商为江苏 XX 机械机型 TC-140-24有效杀菌段 24 m网链宽度 1400 mm。产线要求 85 ℃±1 ℃保持 28 min之后 42 ℃±1 ℃强制冷却任何温度超差 2 ℃ 必须3s内停蒸汽并声光报警。主控采用西门子 SIMATIC S7-1200 CPU 1215C-2 PN6ES7 215-1HG40-0XB0通过 ProfiNet 环网与 12 台 G120C 变频器、4 组 ECO 流量计实时通信但隧道加热段 28 台欧姆龙 E5CC-DN 系列温控器DeviceNet 从站节点地址 10-37无法直接接入 PLC形成“上层以太网—底层现场总线”协议断层。若更换温控器停产 5 天、成本 18 万元被生产部否决。最终选用“远创智控 YC-DNTM-PN工业级协议转换网关实现 ProfiNet 从站 ↔ DeviceNet 主站的双向毫秒级转换。二、关键设备清单1. 协议转换网关远创智控 YC-DNTM-PN协议转换网关固件 V3.4IP20-25~55 ℃运行导轨安装2. PLC西门子 S7-1200 CPU 1215C-2 PNTIA Portal V17 组态3. 温控器欧姆龙 E5CC-DN 系列共 28 台通信单元 E5CC-CX3A 型 DeviceNet 从站4. 远程 I/O西门子 ET200SP用于急停、蒸汽阀、排水阀开关量5. 交换机SCALANCE XC208ProfiNet 星型拓扑6. 电源魏德米勒 PRO ECO 480W 24 V冗余并联7. 软件YC-DNTM-PN 配置工具 Gateway Configuration Studio V2.7以下简称 GCS。三、网络拓扑与接线1. ProfiNet 侧CPU 1215C ↔ XC208 电口 1YC-DNTM-PN协议转换网关的 RJ45 接电口 2。PLC 给网关分配设备名“DNTM_PN_01”IP 192.168.1.20更新周期 8 ms。2. DeviceNet 侧网关 5 芯端子引出 CAN_H/CAN_L/Shield采用 Belden 3082A 屏蔽电缆干线长度 78 m节点分布① 预热区 8 台 E5CC节点 10-17支线 ≤1 m② 保温区 12 台节点 18-29支线 1.5 m③ 冷却区 8 台节点 30-37支线 1.2 m终端电阻 120 Ω 分别置于网关侧与冷却区末端确保反射 5 %。四、网关参数配置DeviceNet 主站1. 打开 GCS选择协议栈“PNs-DeviceNetM”波特率 250 kbpsMACID0Bus-off Recovery 启用2. 批量导入 E5CC 的 EDS 文件“OM_E5CC-DN.eds”软件自动生成 28 条从站记录3. 映射 IO 长度每台温控器占用Input 6 BytePV 2 Byte, SV 2 Byte, ALARM 1 Byte, Status 1 ByteOutput 4 ByteSV Write 2 Byte, RUN/STOP 1 Byte, Alarm Reset 1 Byte总数据量 Input 168 Byte / Output 112 Byte负载率 38 %4. 设置“Poll Rate”10 msHeartbeat1 s通信故障 500 ms 后触发“Slave Offline”位5. 点击“Save to Flash”固化参数断电保持。五、博途组态ProfiNet 从站1. 在 TIA Portal 创建新项目“TunnelSterilizer”拖入 CPU 1215C-2 PN2. 安装 GSDML 文件“YC-DNTM-PN_V2.3.xml”添加网关至 PROFINET 网络分配 IP 192.168.1.20设备编号 1003. 在“设备视图”拖拽 28×Input 6 Byte / 4 Byte Output 模块起始地址IW64 → IW235InputQW64 → QW91Output4. 设置 Update Time8 ms看门狗 24 ms5. 编译下载后在线诊断显示“Data Exchange OK”无丢包。六、PLC 程序要点1. 循环 OB1 周期 10 ms通过 IW64~IW235 读取实时温度2. 工艺算法PV 与设定值偏差 ±1 ℃ 且持续 3 s置位蒸汽切断阀Q0.0并触发 HMI 弹窗3. 当急停或通信故障I200.0Slave Offline调用 FB “SafeStop” 立即关闭 4 组蒸汽薄膜阀网链保持低速排出瓶体4. 温度曲线每 500 ms 归档到 SD 卡CSV 格式供 MES 读取。七、调试与验证1. 冷态调试关闭蒸汽仅运行网链强制 PLC 写 SV50 ℃28 台温控器在 300 ms 内全部响应SV 显示一致2. 热态梯度逐步通蒸汽升温至 85 ℃实测温度偏差最大 0.6 ℃网关通信帧延迟 6 msWireshark 抓包远低于工艺 3 s 阈值3. 断线测试拔掉节点 25 的 DeviceNet 支线网关 480 ms 上报 OfflinePLC 立即收到报警并降功率符合预期4. 连续 72 h 拷机共产出 63 万瓶调味酱零温度质量事故原人工巡检记录由 2 h/次改为系统 1 s 自动归档节省 3 名操作工。八、运行效果1. 通信速率ProfiNet 8 ms、DeviceNet 10 ms端到端延迟 22 ms2. 温度控制精度±0.5 ℃优于设计指标 ±1 ℃3. 故障响应温度超差到蒸汽切断 ≤1.5 s比改造前缩短 90 %4. 产能提升因剔除温度异常导致的次品日产能由 26.8 万瓶提到 28.3 万瓶年增产值 920 万元5. 维护成本网关 IP20 外壳导轨设计可在 90 % 湿度、-10 ℃ 隧道环境长期运行MTBF10 万 h免维护。九、经验总结1. 远创智控 YC-DNTM-PN工业智能网关内置 EDS 预解析库28 台温控器一键导入比手动输入节点参数节省 4 h2. 博途组态时务必把 Input/Output 长度与 GCS 侧保持一致否则会出现“模块不可用”红灯3. DeviceNet 干线务必采用阻燃屏蔽电缆并与 380 V 动力线分开走线减少变频器谐波干扰4. 隧道内高温高湿网关安装在密封不锈钢箱300×400×150 mm配 24 V 轴流风扇箱内温度 45 ℃5. 项目证明协议转换网关是“老设备新接”最经济方案比整体更换温控器节约 80 % 成本、缩短 85 % 停机时间为后续果酱、乳酸菌饮料扩建提供可复制模板。