Profinet转Modbus TCP西门子SINAMICS G120变频器与施耐德M580通讯案例

一. 案例背景

在复杂的工业自动化场景中，企业常常会采用不同品牌的设备来构建生产系统。西门子SINAMICS G120变频器以其高性能、高精度的速度和转矩控制功能，在电机驱动领域应用广泛。施耐德M580可编程逻辑控制器则以强大的逻辑控制和数据处理能力著称，在自动化流程控制方面表现出色然而，这两种设备使用不同的通信协议。需要使用捷米特JM-PNM-TCP进行协议转换，便于与众多不同厂家的设备进行数据交换。

二.设备介绍

1.捷米特JM-PNM-TCP

能够实现 Modbus TCP 从站和 Profinet 主站之间的协议转换，作为 Modbus TCP 从站可接入到 Profinet 网络中，如连接到西门子 PLC;作为 Profinet 主站，可连接标准的 Profinet 从站设备。在工业自动化领域应用广泛，适用于需要实现不同品牌、不同协议设备之间互操作的场景，比如在生产线控制、机器人系统、监控系统等场合，可方便地将仪表、阀岛、电棍、IO 模块、伺服电机与 Modbus TCP 接口的汇川、欧姆龙 PLC 或上位机等设备连接起来，实现数据的集中管理和控制 。

2. 西门子 SINAMICS G120 变频器

采用模块化设计，结构紧凑，节省空间，用户可根据具体应用需求灵活选择和组合不同的模块，配置出理想的变频器。创新的冷却系统和带涂层的电路板，可明显提高变频器的稳定性和使用寿命，使其能够适应较为恶劣的工作环境支持硬件模块热插拔，可拆卸接线端子，方便进行维护和设备更换。同时，通过基本操作面板和MMC卡可进行参数拷贝，大大提高了设备维护和更换的效率。广泛应用于整个工业与贸易领域，如汽车、纺织、印刷、化工、风机、水泵、压缩机等行业，尤其适用于对控制精度、动态响应和节能要求较高的应用场景。

3. 施耐德 M580

采用先进的ARM架构微处理器，具备强大的运算能力，能高效处理复杂的工业控制任务。将标准以太网嵌入自动化控制器，应用于现场总线、控制总线和内部背板总线等所有通讯环节，实现与各种设备和模块的无缝连接和通讯优化，包括配电、低压回路、能源管理功能等设备。支持多种扩展模块，可根据实际应用需求灵活扩展输入输出点数、通信接口、模拟量处理能力等，以适应不同规模和复杂程度的工业自动化项目。

三.配置连接方案

3.1软件安装

1. 双击安装包，提示使用PROFINET Manager安装程序，点击下一步;

   

2. 弹出对话框如下图所示，选择安装位置，点击下一步;

3.选择是否创建桌面快捷方式，点击安装

4. 安装完毕

3.2网络拓扑

1. 配置工程的网络拓扑图如下 :

3.3 GSDML文件导入

1.将PROFINET 从站GSDML文件复制至软件安装路径下的GSDML文件夹中，例如：C:\Program Files (x86)\PROFINET Manager\GSDML或者通过菜单栏“选项”中的“操作”选择导入GSDML实现GSDML加载;点击“导入GSDML”弹出“选择导入的文件”对话框，查找GSDML的路径文件打开即可;或者点击

来进行快捷添加GSDML文件导入完成之后可以选择重启软件进行更新GSDML目录文件，也可以点击快捷栏

来进行更新GSDML目录文件。

2. 查看PROFINET 从站GSDML已添加至设备窗口“从属设备”树状结构下，如下图所示 :

3.4 PROFINET配置

1. 点击文件--新建工程,选择TCP2PN，JM-PNM-TCP添加成功并生成PROFINET总线网络，或者点击状态栏

第一个选项可快速生成工程，如下图所示 :

2. 查看主站设备参数

(1)PN IO主站参数里查看主站名称IP地址设置主站的通讯周期,

(2)Modbus TCP从站参数

(3)PNIO I/O映射里面 查看模块I/O的基本命令。

(4)点击模块信息，可以查看模块的基本信息。如下图所示 :

3. 添加从站设备

点击右侧设备列表，选择你要添加的从站设备双击或者右键点击添加到配置来添加设备，添加完成设备会在左侧工程中显示，如下图所示 :

4. 搜索从站设备

(1) 鼠标选中任意从站设备，单击右键选择分配设备名称，进入图下所示界面 :

(2) 点击更新列表，点击分配设备名称，写入成功后从站设备名称更新为 GXPI-DIO16-E-1

5. 查看从站设备参数

(1) 在“从站列表”标签页，配置从站设备网络参数，点击slot (0x0)可以查看包括IP地址子网掩码、网关地址、IO的通讯周期和看门狗的通讯周期，配置完成点击“确认”，如下图所示 :

(2) 点击slot(0x1)可以查看输入输出的命令，如下图所示 :

(3) 点击主站，选择PNIO I/O映射，可以在主站里查看每个从站的输入输出命令和I/O映射

四.数据采集与传输

捷米特JM-PNM-TCP：在作为 Modbus TCP 从站时，JM-PNM-TCP 会与 Modbus TCP 主站设备建立连接，主站设备可以是 PLC、上位机等。主站会向 JM-PNM-TCP 发送数据请求指令，捷米特JM-PNM-TCP根据指令采集相应的数据，并将数据反馈给主站。比如在监控系统中，上位机作为 Modbus TCP 主站，向连接了各种仪表、阀岛等设备的捷米特JM-PNM-TCP从站请求数据，捷米特JM-PNM-TCP则将这些设备的数据采集后传给上位机。对于 Modbus TCP 网络，捷米特JM-PNM-TCP同样会对要传输的数据进行协议封装，将数据转换为符合 Modbus TCP 协议格式的数据包，然后通过以太网发送到 Modbus TCP 网络中。在这个网络中的其他设备，如支持 Modbus TCP 的 PLC、人机界面等，可以接收并解析这些数据包，获取所需的数据信息。Modbus TCP 协议简单、应用广泛，使得不同厂家的设备能够方便地进行数据交互。

西门子SINAMICS G120变频器：G120变频器的操作面板可直接显示一些基本的运行参数，如频率、电流、电压、功率等，操作人员可现场直接读取这些数据。部分操作面板还支持数据存储功能，可将参数设置等数据备份到操作面板的存储介质中，也可从操作面板将数据下载到变频器中。当与支持Modbus RTU或USS协议的主站设备通信时，G120变频器可根据主站的请求，将内部的参数和运行数据发送给主站。例如，主站可轮询读取多个变频器的频率设定值、实际运行频率、电流值等数据，以实现对多个变频器的集中管理和监控。主站也可通过Modbus RTU或USS协议向变频器写入控制指令和参数修改值，如修改变频器的运行频率、电机参数等。这两种协议相对简单，在一些小型自动化系统或对通信速率要求不高的场合应用较多。

施耐德 M580：M580 基于 EtherNet/IP 协议实现数据交换与通信。此协议以标准以太网技术为基础，能与现有的以太网设备良好兼容，支持多种数据类型，包括数字、模拟、文本等，可满足不同工业自动化应用的需求。通过该协议，M580 可与其他支持 EtherNet/IP 的设备，如工业机器人控制系统、过程控制系统等，进行高速、实时的数据传输，确保数据的可靠性和确定性。施耐德 M580 支持 Modbus 串口通讯协议，通过 RS-232 或 RS-485 串口与其他设备进行数据交互。这种方式适用于一些对数据传输速度要求不高、距离较近或设备本身只支持串口通信的场景。

五.总结

成功实现了西门子SINAMICS G120变频器与施耐德M580 PLC之间的数据双向传输。变频器能够将电机的运行状态数据，如转速、电流、转矩、温度等信息，通过Profinet 网络传输至网关，捷米特JM-PNM-TCP完成协议转换后，以MODBUS TCP协议格式将数据发送给施耐德M580 PLC。反之，M580 PLC也可将控制指令，如电机的目标转速、启停信号、转矩设定值等经网关转换后传送给变频器，从而实现了精确的远程控制与实时数据监控，数据传输的准确性与及时性得到有效保障，满足了工业生产过程中对设备控制与状态监测的要求。