一、行業痛點

華東某大型飲品企業的瓶裝飲用水生產基地，擁有 8 條高速瓶裝水灌裝生產線，核心控制采用 16 套西門子 S7-300 PLC。產線建設初期以 MPI/DP 總線為核心通訊方式，隨著瓶裝水市場多元化、高端化發展，小瓶水、大桶水定制化灌裝需求激增，原有通訊體系的弊端成為智能化改造的核心阻礙：

西門子 S7-300 PLC 無原生以太網口，無法與新引入的 S7-1200 PLC 實現協同控制，也無法直接接入工廠飲品專用 MES 系統，灌裝速度、瓶身液位、封蓋壓力等核心工藝數據和灌裝機、洗瓶機、貼標機等設備運行狀態無法實現數字化上傳與分析，產線聯動性差、數據追溯困難，難以匹配高速灌裝的精細化管理需求。

二、解決方案

采用捷米特 ETH-S7300-JM01 Plus 以太網通訊模塊，該模塊專為西門子 S7-300/400 PLC 量身打造，機身尺寸僅 71mm×25mm×96mm，可直接插接在 S7-300 CPU 或 DP 口的 9 針母口，無需外接電源，不占用機架槽位，完美適配灌裝車間高濕、多水汽、空間緊湊的安裝環境和設備布局。其核心優勢為瓶裝飲用水灌裝生產線定制化解決通訊難題：

1.串口轉以太網：將 S7-300 PLC 的 MPI/DP 信號透明轉換為標準 TCP/IP 協議，實現與以太網設備的無縫對接，打通老舊 PLC 與新系統的通訊壁壘，適配灌裝線高速流水式生產的數據傳輸需求；

2.9 針母口擴展：可同時連接多臺昆侖通態觸摸屏（TPC 系列、MCGS 系列等），支持多主站并行通訊，滿足灌裝線洗瓶、灌裝、封蓋、貼標多工序的同步監控需求；

3.多協議兼容：完美支持 S7 原生通信、Modbus TCP、OPC UA 數據模型，適配灌裝車間 MES、SCADA 等多系統的數據交互要求，兼容飲品行業工控系統協議標準；

4.即插即用免編程：無需修改 S7-300 原有 PLC 控制程序，保持原有 MPI 地址與波特率，灌裝產線的速度調節、液位控制、封蓋壓力調節等工藝邏輯無需重新調試，大幅降低改造技術門檻；

5.高速低延遲：10/100M 自適應以太網速率，端到端數據傳輸延遲 < 5ms，匹配瓶裝水灌裝線 36000 瓶 / 小時的高速生產節拍；

6.工業級防護：搭載磁耦隔離 + TVS 管防護設計，通過現場 2kV 群脈沖測試零丟包，適應灌裝車間高濕、多水汽、強電磁干擾的惡劣工業環境。

三、系統架構與設備清單

1. 現場層

·灌裝產線：瓶裝飲用水洗瓶、灌裝、封蓋、貼標、裝箱自動化生產線 8 條

·主控制器：西門子 S7-300 CPU 414-2DP 16 套

·模擬量模塊：西門子 6ES7431-7QH00-0AB0 32 塊（采集灌裝液位、封蓋壓力、洗瓶水溫、貼標精度等工藝參數）

·通訊模塊：捷米特 ETH-S7300-JM01 Plus 以太網通訊模塊16 只

·觸摸屏：昆侖通態 TPC1071Gi 28 臺（保留原有 MPI 口，無需更換，直接復用）

2. 控制層

·輔控 PLC：西門子 S7-1200 CPU 1513-1PN 5 套，負責灌裝線瓶身輸送速度、液位精準控制、封蓋壓力調節、貼標位置校準的聯動協調及工藝精準控制

3. 信息層

·上位機：研華工業服務器 2 臺

·SCADA 系統：WinCC7.5 SP2+KepwareV6.9

·MES 系統：飲品行業專用 MES（基于 Java+Oracle 架構，實現工藝追溯、質量管控、設備管理、能耗統計）

4. 網絡設備

·工業交換機：赫思曼 RS20-1600M4M4SDAP 4 臺，組建千兆環網，RSTP<50ms 快速自愈，保障灌裝車間 24 小時連續生產的通訊不間斷

四、實施步驟

Step1 硬件安裝

灌裝產線單臺改造停機時間僅 3min，最大限度減少生產損失和原料損耗：拔下 S7-300 PLC 原 9 針總線插頭→插入 ETH-S7300-JM01 Plus 以太網通訊模塊→將原插頭插接至模塊擴展母口→用 CAT5e 工業屏蔽網線將模塊 RJ45 口接入車間千兆工業交換機。昆侖通態 TPC1071Gi 觸摸屏仍連接至模塊擴展母口，MPI 地址保持原有設定，無地址沖突，直接復用原有監控組態。

Step2 參數配置

通過捷米特 NetDeviceV2.1.6 專用配置軟件，自動掃描車間 16 個以太網模塊，進行批量參數設置：

·模塊 IP：192.168.40.100-115/24（與 S7-1200 PLC 處于同一網段，適配灌裝車間網絡規劃）；

·S7-1200 側：在 TIA Portal V18 中為每臺 S7-300 PLC 建立專屬 “S7 連接”，伙伴 IP 指向對應以太網模塊；

·昆侖通態觸摸屏側：在 MCGS 組態軟件中將驅動更換為 “SIEMENS Ethernet (ISO-on-TCP)”，僅需填入對應模塊 IP 地址，原有變量表、灌裝工藝畫面、設備報警組態無需任何修改，直接上線使用。

五、經驗與展望

本次瓶裝飲用水灌裝生產線的智能化升級項目充分驗證，飲品行業的老舊 PLC 控制設備并非智能化改造的 “絆腳石”，通過適配的工業通訊模塊，可實現老舊設備的低成本、高效率以太網升級，既最大化保護企業既有設備投資，又能快速融入工廠數字化體系。

審核編輯 黃宇