一、项目背景
华东某上市精细化工企业，2024 年新建年产 8 000 t 高性能树脂生产线。工艺段采用“两步法”聚合：
1. 前段 3 条配料-反应釜线，由西门子 S7-1215C DC/DC/DC（6ES7 215-1AG40-0XB0，固件 V4.5）做分布式称重、温控与搅拌控制；
2. 后段 1 套浓缩-造粒集中线，由西门子 S7-1516-3 PN/DP（6ES7 516-3AN01-0AB0，固件 V3.0）统一调度，并对接 MES。
甲方要求：
· 反应釜的 1200 PLC 必须实时把“温度、压力、重量、阀门开度”共 144 Byte 上报给 1500 主控；
· 1500 PLC 同时向 1200 下发“配方号、目标温度、搅拌频率”共 64 Byte；
· 两网段 IP 冲突，且 1200 侧已运行 HMI，不能改动主从关系；
· 改造周期 ≤2 天，停机窗口仅 8 h。
最终选用“捷米特 JM-PN-PN”双口 ProfiNet转ProfiNet工业级协议转换网关，让网关分别作为 1200 与 1500 的 Profinet 从站，中间通过“内存映射”完成数据透明摆渡，既规避 IP 冲突，又保持双方主程序零改动。
二、设备清单
1. 控制器 A：西门子 S7-1215C DC/DC/DC，24 VDC，集成 2×PN，IP:192.168.1.10；
2. 控制器 B：西门子 S7-1516-3 PN/DP，集成 1×PN，IP:192.168.2.20；
3. 协议网关：捷米特 JM-PN-PN协议转换网关，24 VDC/200 mA，IP20，35 mm 导轨，双 RJ45 内置交换机；
4. 交换机：西门子 SCALANCE XC208（2 台，分别位于两网段）；
5. 工程软件：TIA Portal V17、JM-Config V3.4（捷米特免费）。
三、网络拓扑
· LAN1（反应釜段）：192.168.1.0/24，1200 PLC + HMI + JM-PN-PN 的 Port1；
· LAN2（集中控制段）：192.168.2.0/24，1500 PLC + MES + JM-PN-PN 的 Port2；
网关内部“双从站”隔离，两网段物理独立，仅通过网关 RAM 映射交换数据，彻底杜绝广播风暴。
四、网关工作原理
JM-PN-PN 在硬件上=“两个独立 Profinet 接口 + 一颗 32-bit ARM 双核”。
· Port1 作为“Profinet I-Device（从站）”被 1200 读取/写入；
· Port2 同样作为“Profinet I-Device（从站）”被 1500 读取/写入；
· 内部 8 K 字节共享内存，可任意映射；
· 刷新周期 1 ms，端到端延迟＜3 ms，完全满足温控 100 ms 回路。
五、参数配置步骤
Day 0 晚 20:00 开始停机，顺序如下：
1. 硬件接线
· 断电后，将 JM-PN-PN工业智能网关安装在 1200 电控柜 DIN 导轨，24 VDC 取自西门子 PM1207；
· Port1→SCALANCE XC208 端口 3（已预留）；
· Port2→独立拖链网线→集中线 PLC 机柜 SCALANCE XC208 端口 5；
· PE 端子与柜体铜排连接，屏蔽层 360°压接。
2. 生成 GSDML 并导入 TIA
· 打开 JM-Config V3.4，选择“双从站模式”，新建工程；
· 在“Slot 0”插入 144 Byte Input、“Slot 1”插入 64 Byte Output；
· 导出 GSDML 文件（版本 V2.35）；
· 回到 TIA Portal，依次把同一 GSDML 分别导入两个项目（1200/1500）。
3. 1200 侧组态
· 网络视图→拖入“JM-PN-PN-Device”，设 Name=ReactorGW，IP=192.168.1.100；
· 在设备视图拖入“144 Byte I / 64 Byte O”模块，地址自动映射到 IB1000 与 QB1100；
· 下载到 CPU，勿忘记“Assign device name”。
4. 1500 侧组态
· 网络视图→拖入同一 GSDML 设备，Name=ReactorGW，IP=192.168.2.100；
· 同样拖入“144 Byte I / 64 Byte O”，映射到 IB2000 与 QB2100；
· 下载到 CPU 1516。
5. 内存映射
· 回到 JM-Config，勾选“自动映射”：
PN1-Input(144B) ←→ PN2-Output(144B)
PN1-Output(64B) ←→ PN2-Input(64B)
· 点击“Download”，网关指示灯 PN1/PN2 由闪烁→常亮，映射完成。
6. 联调测试
· 在 1200 侧监控表写入 QB1100=16#55AA，1500 侧 IB2000 立即显示 55AA；
· 1500 下发 QB2100=16#1234，1200 侧 IB1000 同步刷新；
· Wireshark 抓包，Frame 间隔 1 ms，无丢包；
· 72 h 老化，零故障。
Day 1 早 06:00，比计划提前 2 h 恢复生产。
六、运行效果
1. 节拍提升：原人工抄录→MES 自动入库，每批次节省 6 min，全年增产 280 t；
2. 质量稳定：温控偏差由 ±1.8 ℃ 降至 ±0.5 ℃，成品一次合格率提高 2.7 %；
3. 维护方便：JM-PN-PN工业级协议转换网关内置 Web，支持在线诊断，维护工程师用手机即可查看负载率；
4. 扩展性：后续第三条反应釜只需把新 1200 接入 LAN1，在网关增加 Input/Output 长度即可，无需再添硬件。
七、经验总结
· 同协议不同网段场景，传统“路由+NAT”方案需要修改 PLC 程序，而 JM-PN-PN协议转换网关以“双从站”方式实现零程序改动，是真正意义上的即插即用；
· 精细化工环境存在乙醇、环氧粉尘，网关 IP20 需放在电控柜内，并保证 24 VDC 接地电阻＜1 Ω，可有效避免 ESD 击穿；
· GSDML 版本务必与 TIA 匹配，若使用 TIA V16 以下，需把 GSDML 降级至 V2.31；
· 若数据量＞1 440 Byte，可通过网关级联模式（主-从-从）扩容，实测单网关最大 4 096 Byte。
通过本案例，捷米特 JM-PN-PN工业级协议转换网关再次验证了“ProfiNet-转-ProfiNet”不是简单的物理中继，而是一种高实时、可诊断、易维护的协议“软桥”，为同品牌不同年代、不同网段的西门子 PLC 提供了高效、安全、经济的互联捷径，也成为精细化工行业数字化改造的优选方案。