疆鴻智能PROFINET轉CANopen讓西門子與臺達在鋰電產(chǎn)線“無縫對話”
1. 引言
在工業(yè)4.0和智能制造的浪潮下，工廠自動化的核心在于數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。然而，由于歷史原因和技術演進的差異，工業(yè)現(xiàn)場往往存在著兩種不同的“語言”。
在高端裝備制造中，控制器（PLC）通常采用實時以太網(wǎng)協(xié)議，如西門子主推的PROFINET；而執(zhí)行層，如伺服驅動器，則多采用經(jīng)典的現(xiàn)場總線，如CANopen。特別是在鋰電新能源制造這種高精度、高速度的產(chǎn)線上，如何讓西門子PLC與臺達伺服驅動器高效對話，成為了系統(tǒng)集成的關鍵。疆鴻智能PROFINET轉CANopen（JH-PN-COPM)網(wǎng)關正是解決這一痛點的橋梁。

2. 協(xié)議背景：為什么需要轉換？
PROFINET (PN): 作為基于工業(yè)以太網(wǎng)的自動化標準，PROFINET廣泛應用于控制器層級，具有高帶寬、實時性強、易于集成到IT網(wǎng)絡的特點。
CANopen: 源于運動控制領域，基于CAN總線，以其高實時性、抗干擾性強和線纜成本低而著稱。臺達的ASDA-A2、A3等系列伺服驅動器均標配CANopen通訊接口。
在鋰電設備（如涂布機、卷繞機、模切機）中，控制器往往選用帶有PROFINET接口的PLC，而驅動電機則選用臺達伺服。直接連接是不可能的，因此必須通過協(xié)議轉換網(wǎng)關來進行數(shù)據(jù)映射。
3. 系統(tǒng)架構：硬件的“握手”
為了實現(xiàn)通訊，典型的系統(tǒng)架構包含以下幾個部分：

1. 主站設備： 西門子S7-1200/S7-1500 PLC（PROFINET控制器）。
2. 轉換核心： PROFINET轉CANopen網(wǎng)關（如捷米特JM-PN-COP、Anybus等品牌）。
3. 從站設備： 臺達ASDA-A2系列伺服驅動器（CANopen從站）。
4. 拓撲結構：
PN側： PLC通過網(wǎng)線連接網(wǎng)關，PLC作為PROFINET Controller，網(wǎng)關作為PROFINET Device。
CANopen側： 網(wǎng)關作為CANopen主站，通過雙絞線連接多臺臺達伺服。每個伺服驅動器需設置不同的Node ID（節(jié)點ID，通常由撥碼開關設定）。

4. 配置實戰(zhàn)：讓臺達伺服動起來
要實現(xiàn)通訊，關鍵步驟在于對象字典（OD）的映射。CANopen通訊基于PDO（過程數(shù)據(jù)對象）和SDO（服務數(shù)據(jù)對象）。

步驟一：驅動器端配置（使用臺達ASDA-Soft軟件）
設置站號：例如將第一臺伺服設為Node ID = 1，第二臺設為Node ID = 2。
設置波特率：與網(wǎng)關側一致（通常為500kbps或1Mbps）。
PDO配置：根據(jù)控制需求，定義TPDO（發(fā)送）和RPDO（接收）的映射。通常需要映射控制字（6040h）、目標位置（607Ah）、狀態(tài)字（6041h）、實際位置（6064h）等。

步驟二：網(wǎng)關配置
PROFINET端： 在西門子博途（TIA Portal）中安裝網(wǎng)關的GSDML文件。將網(wǎng)關添加到設備網(wǎng)絡視圖，分配IP地址。通過標準PN通訊，將控制數(shù)據(jù)（如速度、位置）寫入網(wǎng)關的輸入/輸出緩存區(qū)。
CANopen端： 在網(wǎng)關的配置軟件中，將PROFINET側的數(shù)據(jù)地址與CANopen的PDO進行鏈接。例如：
將PLC發(fā)送的第1-2個字節(jié)（控制字）映射到伺服1的RPDO1（6040h）。
將PLC發(fā)送的第3-6個字節(jié)（目標位置）映射到伺服1的RPDO1（607Ah）。

5. 鋰電行業(yè)典型應用場景
在鋰電新能源制造的核心工序中，這種協(xié)議轉換方案尤為重要：

極片卷繞機： 極片張力控制要求極高響應速度。CANopen的同步PDO模式能保證多軸之間的同步性。通過PROFINET接收上位機的位置指令，轉換為CANopen命令驅動臺達伺服進行高速收放卷，確保極片不起皺、不斷帶。
模切機： 需要精確的定位控制。PROFINET負責邏輯控制，網(wǎng)關將定位指令廣播至CANopen網(wǎng)絡，多臺臺達伺服協(xié)同完成極耳的成型切割。
疊片機： 在Z字型疊片過程中，頻繁的啟停和定位需要通訊具有極低的延遲。通過網(wǎng)關的快速數(shù)據(jù)轉發(fā)，實現(xiàn)了控制器與驅動器之間的實時交互。

6. 技術總結與優(yōu)勢分析

在鋰電新能源制造中采用PROFINET轉CANopen方案，具有以下幾個顯著的優(yōu)勢與總結：

1. 異構系統(tǒng)融合： 它解決了高端PLC（PROFINET）與高性價比執(zhí)行層（CANopen）之間的“代溝”，既保留了上層網(wǎng)絡的IT開放性，又發(fā)揮了下層總線的實時穩(wěn)定性。
2. 降低布線成本： CANopen的串行總線結構相比傳統(tǒng)脈沖控制，大大減少了線纜數(shù)量。在長距離、多工位的鋰電設備中，這能顯著降低故障點和施工難度。
3. 數(shù)據(jù)交互豐富： 相比于脈沖控制僅能傳遞位置和方向，CANopen可以實時上傳伺服的實際電流、溫度、扭矩、報警代碼等參數(shù)，為設備的預測性維護提供了數(shù)據(jù)基礎。
4. 高實時性與同步性： 鋰電工藝對多軸同步要求極高（如張力控制）。CANopen的SYNC同步報文機制，結合網(wǎng)關的實時轉發(fā)，確保了多臺伺服動作的微秒級同步，這是鋰電生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品的技術保障。
5. 系統(tǒng)擴展靈活： 當產(chǎn)線需要增加工位時，只需在CANopen總線側掛接新的伺服，修改網(wǎng)關配置即可，無需改動PLC的主站網(wǎng)絡結構。

綜上所述，PROFINET轉CANopen網(wǎng)關作為工業(yè)通訊的“翻譯官”，在新能源電池制造這一高精度、高效率的領域中扮演著不可替代的角色。它不僅實現(xiàn)了設備的互聯(lián)，更優(yōu)化了控制性能，是智能制造底層數(shù)據(jù)貫通的關鍵一環(huán)。

審核編輯 黃宇