一、項目背景

華東地區某大型輪胎制造商新建“乘用車子午胎智能生產線”，要求對硫化機內溫、內壓及膠囊充氮壓力進行實時閉環監測。由于歷史原因，現場已批量安裝德國KISTLER 4067B50系列CAN協議壓力傳感器（支持CAN2.0B，250 kbps，標準幀，周期發送10 ms）；而主控系統選用美國Rockwell Automation 5069-L320ER控制器，僅支持EtherNet/IP掃描。兩種協議物理層、數據鏈路層及應用層均不兼容，必須引入協議轉換網關。
經過實驗室對比測試，最終選用捷米特JM-EIP-CAN工業級協議轉換網關作為核心轉換設備，實現“EtherNet/IP從站 ? CAN主站”雙向數據交換，單網關節點即可承載32只KISTLER傳感器。項目預算30萬元，改造停機窗口48 h，要求通訊抖動＜1 ms、丟包率＜0.01 %，并滿足IP54防護、-25 ℃～60 ℃硫化車間環境。

二、系統架構

EtherNet/IP側

主站：5069-L320ER，固件v32.011，Studio 5000 v32

交換機：Hirschmann OCTOPUS 8M-EEC，M12 D-coded

周期：RPI=5 ms，Input 128 Byte，Output 64 Byte

CAN側

傳感器：KISTLER 4067B50，Node-ID 0x10～0x2F

波特率：250 kbps，終端電阻120 Ω，冗余雙絞屏蔽

拓撲：總線型，分支長度≤0.3 m，干線全長85 m

協議轉換網關

品牌/型號：捷米特 JM-EIP-CAN協議轉換網關

角色：EtherNet/IP適配器（從站），CAN主站

供電：24 VDC/3 W，M12 5-pin A-coded

安裝：DIN 35 mm導軌，硫化機橫梁電控箱

三、網關硬件接線

將JM-EIP-CAN固定到控制箱右側導軌，兩側預留≥50 mm散熱空間；

24 VDC取自5069-PWR4，L+接網關PIN1，M接PIN2，PE接箱體地排；

EtherNet/IP接口為M12 D-coded母頭，用CAT5e預鑄電纜連接至OCTOPUS交換機，線長18 m；

CAN總線采用M12 5-pin B-coded公頭，PIN4=CAN_H，PIN5=CAN_L，屏蔽層在網關側360°壓接；干線首末兩端分別插入120 Ω終端電阻；

每個4067B50傳感器通過0.3 m支線T型頭并入總線，支線屏蔽層單端接地；

上電后，網關SYS燈綠色常亮，EtherNet/IP LINK燈橙色閃爍，CAN RUN燈綠色常亮，ERR燈熄滅，表明硬件自檢通過。

四、網關參數配置

打開“捷米特GW Configurator V3.7”，新建工程，選擇JM-EIP-CAN-01；

EtherNet/IP標簽頁

導入EDS文件“JM_EIP_CAN_v1.3.eds”，自動生成適配器實例；

設置IP：192.168.1.254/24，網關名稱“TireTPMS_GW”；

Input Assembly 100，長度128 Byte；Output Assembly 101，長度64 Byte；RPI=5 ms；

CAN主站標簽頁

波特率=250 kbps，幀格式=Extended，驗收碼=0x00000000，屏蔽碼=0x1FFFFFFF；

添加32條“Receive PDO”映射，ID=0x18FF10～0x18FF2F，長度8 Byte，周期10 ms；

添加1條“Transmit Heartbeat”，ID=0x70E，周期100 ms，用于在線診斷；

數據映射表

將CAN幀Byte0-3映射為壓力值（IEEE-754 float），Byte4-5映射為溫度值（uint16），Byte6映射為狀態位；

Input區偏移0～127對應傳感器0～31；

Output區Byte0用于全局清零命令，Byte1用于在線校準觸發；

點擊“Build”，生成.jmc文件，通過USB-C口下載至網關，重啟生效。

五、羅克韋爾PLC編程

在Studio 5000的I/O Configuration下，右鍵“Ethernet”→New Module→選“JM-EIP-CAN”，命名“TireTPMS_GW”，填寫IP 192.168.1.254，Input 128 Byte，Output 64 Byte，RPI=5 ms；

創建“TPMS_Task”周期5 ms，編寫ST代碼：

添加HMI畫面（FactoryTalk View ME），實時顯示32路壓力曲線，報警閾值±0.02 MPa；

下載程序，PLC切換至Run，Module Info顯示“Running”，無警告。

六、現場聯調與測試

網絡連通性：連續ping 192.168.1.254 2 h，0丟包，延時＜1 ms；

CAN波形：示波器測量CAN_H-CAN_L差分電平2.1 V，無反射，位填充正確；

數據校驗：使用KISTLER原廠軟件“KiCAN”讀取傳感器原始值，與PLC側標簽對比，誤差＜0.01 MPa；

周期抖動：Wireshark抓包EtherNet/IP，實際刷新4.8 ms～5.2 ms，抖動0.2 ms；

72 h老化：硫化車間60 ℃恒溫運行，網關外殼溫升8 ℃，MTBF＞9×10? h；

斷電重上電：PLC與網關均能在3 s內完成重新上線，數據不丟失；

故障模擬：拔掉任意傳感器，網關50 ms內上報“Node Missing”位，HMI彈窗提示維護。

七、經驗總結

捷米特JM-EIP-CAN工業級協議轉換網關的“雙緩沖+時間戳”機制有效降低抖動，實測優于同價位進口品牌；

在硫化車間強電磁環境下，CAN屏蔽層必須360°環接，否則50 Hz工頻干擾將導致誤碼率升高；

網關內置“超時保持”功能，可在CAN斷線50 ms后保持上一次輸出，防止硫化機泄壓造成廢品；

通過Studio 5000的“Produce/Consume”標簽，可實現多臺PLC共享壓力數據，為后續MES追溯奠定基礎；

本項目證明，采用國產捷米特網關同樣能滿足高端輪胎制造對實時性、可靠性的嚴苛要求，為后續“黑燈產線”打下堅實通信基礎。

審核編輯 黃宇