一、案例背景

新能源儲能系統（ESS）的規模化生產對設備互聯與數據協同提出了嚴苛要求。某全球領先的儲能系統制造商在其智能化產線中，采用貝加萊APROL控制系統（EtherCAT主站）實現電芯分選、模組裝配等精密工序的實時控制，同時使用西門子S7-1500PLC（ProfiNet主站）進行產線調度與MES系統集成。由于貝加萊與西門子設備分屬不同協議域，產線存在以下痛點：

·數據孤島：貝加萊系統采集的電芯電壓、溫度等實時數據無法直接傳輸至西門子PLC，導致生產調度滯后。

·同步性缺失：ProfiNet與EtherCAT的通信周期差異（前者為1ms，后者為100μs）引發設備動作不同步，影響模組焊接精度。

·運維復雜：工程師需分別維護兩套獨立的通信網絡，增加了系統調試與故障排查難度。

二、解決方案

核心設備選型：

·EtherCAT主站：貝加萊X20CP3586控制器，支持64軸同步控制與μs級實時性。

·ProfiNet主站：西門子S7-1500CPU1518-4PN/DP，集成雙端口交換機與1Gbps帶寬。

·協議轉換網關：捷米特EtherCAT轉ProfiNet協議轉換網關，支持1440字節雙向數據傳輸與環網冗余。

三、設備連接與配置

1.物理連接：

o貝加萊控制器通過超五類屏蔽線直連JM-ECAT-PN的EtherCAT端口，采用星型拓撲確保信號完整性。

o西門子PLC通過工業交換機（赫斯曼RS20-08）連接網關的ProfiNet端口，配置VLAN隔離控制網絡與辦公網絡。

2.協議配置：

oEtherCAT側：在貝加萊AutomationStudio中導入JM-ECAT-PN的ESI文件，分配從站地址為0x02，映射32字節輸入（設備狀態）與32字節輸出（控制指令）。

oProfiNet側：在西門子TIAPortal中添加網關GSD文件，設置IP地址為192.168.2.100，定義數據交換區為IB100-IB131（輸入）與QB200-QB231（輸出）。

3.數據映射策略：

o將貝加萊系統的電芯分選結果（8字節）、焊接機器人坐標（16字節）等數據寫入網關的EtherCAT輸出緩沖區。

o西門子PLC通過ProfiNet讀取網關輸入緩沖區的設備狀態、故障代碼等信息，實現產線實時監控。

四、實施效果與技術創新

性能提升：

·同步精度：通過ProfiNet轉EtherCAT協議轉換網關的硬件級時鐘同步功能，貝加萊與西門子設備的動作延遲從1.2ms降至80μs，模組焊接良率提升至99.7%。

·數據吞吐量：單臺網關支持5000次/秒的數據交互，滿足儲能系統產線每小時300個模組的生產節拍。

·運維效率：網關內置的Web診斷界面可實時監控通信狀態，故障定位時間從45分鐘縮短至5分鐘。

五、技術創新點：

1.混合協議冗余：網關支持EtherCAT環網與ProfiNet鏈路聚合，當某條鏈路故障時，數據切換時間<5ms，確保產線連續運行。

2.邊緣計算能力：在網關中部署自定義算法，實時分析電芯溫度數據，提前預警熱失控風險，將停機時間減少40%。

3.安全機制：集成OPCUA安全協議，實現跨協議域的數據加密傳輸，符合ISO/IEC62443工業安全標準。

具體內容配置過程及其他相關咨詢可聯系楊工。

審核編輯 黃宇