一、 项目背景
华南某头部建筑陶瓷企业 2025 年新建“5G+智慧工厂”示范项目——全自动瓷砖压制成型车间。整线采用罗克韦尔自动化 ControlLogix L82ES 系列 PLC（EtherNet/IP 主站）做中央调度，而压制主机、送粉机、清扫机构等 31 套伺服轴全部选用汇川技术 IS620N 系列驱动器（仅支持 EtherCAT 协议）。由于两种协议帧格式、时钟机制完全不同，设备层与控制层无法直接握手；若更换 PLC 或驱动器，不仅成本高，还会破坏原有上层 MES/SCADA 的 EtherNet/IP 对象结构。最终，用户决定引入捷米特 JM-ECTM-EIP 协议转换网关，实现“零改动”接入。

二、设备清单

1. 主控 PLC：Rockwell ControlLogix 5580 L82ES，固件 V35.011，Studio 5000 V35 编程

2. 伺服驱动器：汇川技术 IS620N-ET 系列，功率段 0.75 kW～7.5 kW，共 31 台

3. 协议转换网关：捷米特 JM-ECTM-EIP工业级协议转换网关

4. 工业交换机：Hirschmann OCTOPUS 8M-EEC，24 VDC 冗余供电

5. 工程电脑：研华 IPC-610L，用于网关配置和轴调试

6. 触摸屏：Rockwell PanelView Plus 7 15" 以太网面板，显示整线状态

三、网络拓扑

四、网关核心功能

1. 双主从一体：EtherNet/IP 侧作为标准 CIP 从站，最大支持 1500 Byte Input/1500 Byte Output；EtherCAT 侧内置主站协议栈，支持 CoE、EoE、FoE，最多带 64 轴。

2. 分布式时钟：可输出 DC 同步脉冲，保证 31 台 IS620N 位置环 jitter < ±40 ns，满足瓷砖压制 0.01 mm 重复精度。

3. 一键扫描：捷米特专用配置软件 JM-Config 可自动读取 IS620N 的 ESI 文件，批量生成 PDO 映射表，无需手动填写寄存器。

4. 诊断丰富：内置 Web 页面、SNMP、拓扑查看器，可实时显示 EtherCAT 网络质量、丢包、CRC 错误，方便远程运维。

5. 工业级宽温：-25 ℃～+70 ℃，铝壳无风扇，MTBF ≥ 10 万小时，抗陶瓷粉尘。

五、实施步骤

1. 物理接线
a) 将 JM-ECTM-EIP工业级协议转换网关安装在压制机旁 200 cm × 80 cm × 60 cm 不锈钢电控箱内，DIN 导轨固定，24 VDC 冗余供电。
b) EtherNet/IP 口（RJ45-1）直连 ControlLogix 内置双端口 Ethernet；EtherCAT 口（RJ45-2）经屏蔽 CAT6a 线缆级联 31 台 IS620N，首尾加 120 Ω 终端电阻。
c) 接地：EtherCAT 屏蔽层在网关侧单点接保护地，避免环流。

2. 软件配置
a) EtherCAT 侧：
– 打开 JM-Config，导入 IS620N_*.xml ESI，点击“扫描从站”，自动识别 31 轴；
– 设置循环周期 1 ms，分布时钟基准 0x1C32/0x1C33；
– PDO 映射：Controlword(0x6040)、Target Position(0x607A)、Touch Probe(0x60B8) 等 12 字节/轴；Statusword、Actual Position、Following Error 等 12 字节/轴，总计 744 Byte Input/744 Byte Output。
b) EtherNet/IP 侧：
– 在 Studio 5000“Ethernet Module”中添加 Generic Ethernet Module，输入 744 Byte、输出 744 Byte，Assembly Instance 100/150；
– 设置 RPI 2 ms，连接类型 Point-to-Point；
– 下载 PLC 程序，将轴控指令结构体 Tag_Axis[x] 与网关映射，完成标签绑定。

3. 同步调试
a) 使能 DC 同步，观察 PLC 侧 Task Period 与 EtherCAT Master Shift Time， jitter 稳定在 30 ns 内；
b) 单轴点动：通过 PanelView 下发 1000 rpm 速度环，IS620N 响应时间 0.8 ms，无丢包；
c) 31 轴联动：模拟压制节拍 8 次/分，位置环峰值误差 0.008 mm，满足瓷砖厚度公差 ±0.05 mm 要求。

4. 安全与冗余
– 网关内置看门狗，通信中断 50 ms 自动复位 EtherCAT 主站，PLC 侧通过状态位触发“安全停止”STO；
– 关键数据在 PLC 中做 3 级校验：Live Counter、CRC16、Timestamp，防止误码造成压模碰撞；
– 控制柜加装 40 ℃温控风扇，避免陶瓷粉尘积聚导致散热不良。

六、运行效果

1. 节拍提升：改造前采用脉冲型伺服，PLC 扫描周期 4 ms，整机节拍 6.8 次/分；升级后 EtherCAT 1 ms 同步，节拍提高到 8.5 次/分，产能 ↑25%。

2. 次品率下降：位置环抖动减小 62%，瓷砖厚度公差由 ±0.07 mm 缩减到 ±0.04 mm，一级品率从 92% 提升到 97.4%。

3. 维护成本：网关即插即用，无需修改 PLC 和驱动器固件，节省开发周期 30 人日；利用内置 Web 诊断，现场故障定位时间由 2 h 缩短至 15 min。

4. 能源节约：IS620N 母线回馈功能在压制回程阶段向电网回馈电能，整线综合能耗下降 8.3%。

七、经验总结

通过捷米特 JM-ECTM-EIP协议转换网关，该瓷砖压制成型线在不触动原有 ControlLogix 控制生态的前提下，成功汇百川之“川”（汇川 EtherCAT 伺服）入罗克韦尔之“罗”（Rockwell EtherNet/IP），实现高速、高精、高稳定运行，为陶瓷行业 5G 智慧工厂提供了可复制、可推广的标杆范例。