一、项目背景
华东地区某大型轮胎制造商新建"乘用车子午胎智能生产线"，要求对硫化机内温、内压及胶囊充氮压力 进行实时闭环监测。由于历史原因，现场已批量安装德国KISTLER 4067B50 系列CAN协议压力传感器（支持CAN2.0B，250 kbps，标准帧，周期发送10 ms）；而主控系统选用美国Rockwell Automation 5069-L320ER 控制器，仅支持EtherNet/IP扫描。两种协议物理层、数据链路层及应用层均不兼容，必须引入协议转换网关。
经过实验室对比测试，最终选用捷米特JM-EIP-CAN工业级协议转换网关作为核心转换设备，实现"EtherNet/IP从站 ↔ CAN主站"双向数据交换，单网关节点即可承载32只KISTLER传感器。项目预算30万元，改造停机窗口48 h，要求通讯抖动＜1 ms、丢包率＜0.01 %，并满足IP54防护、-25 ℃～60 ℃硫化车间环境。
二、系统架构
- EtherNet/IP 侧
- 主站：5069-L320ER，固件v32.011，Studio 5000 v32
- 交换机：Hirschmann OCTOPUS 8M-EEC，M12 D-coded
- 周期：RPI=5 ms，Input 128 Byte，Output 64 Byte
- CAN 侧
- 传感器：KISTLER 4067B50，Node-ID 0x10～0x2F
- 波特率：250 kbps，终端电阻120 Ω，冗余双绞屏蔽
- 拓扑：总线型，分支长度≤0.3 m，干线全长85 m
- 协议转换网关
- 品牌/型号：捷米特 JM-EIP-CAN协议转换网关
- 角色：EtherNet/IP适配器（从站），CAN主站
- 供电：24 VDC/3 W，M12 5-pin A-coded
- 安装：DIN 35 mm导轨，硫化机横梁电控箱
三、网关硬件接线
- 将JM-EIP-CAN固定到控制箱右侧导轨，两侧预留≥50 mm散热空间；
- 24 VDC取自5069-PWR4，L+接网关PIN1，M接PIN2，PE接箱体地排；
- EtherNet/IP接口为M12 D-coded母头，用CAT5e预铸电缆连接至OCTOPUS交换机，线长18 m；
- CAN总线采用M12 5-pin B-coded公头，PIN4=CAN_H，PIN5=CAN_L，屏蔽层在网关侧360°压接；干线首末两端分别插入120 Ω终端电阻；
- 每个4067B50传感器通过0.3 m支线T型头并入总线，支线屏蔽层单端接地；
- 上电后，网关SYS灯绿色常亮，EtherNet/IP LINK灯橙色闪烁，CAN RUN灯绿色常亮，ERR灯熄灭，表明硬件自检通过。
四、网关参数配置
- 打开"捷米特GW Configurator V3.7"，新建工程，选择JM-EIP-CAN-01；
- EtherNet/IP 标签页
- 导入EDS文件"JM_EIP_CAN_v1.3.eds"，自动生成适配器实例；
- 设置IP：192.168.1.254/24，网关名称"TireTPMS_GW"；
- Input Assembly 100，长度128 Byte；Output Assembly 101，长度64 Byte；RPI=5 ms；
- CAN 主站标签页
- 波特率=250 kbps，帧格式=Extended，验收码=0x00000000，屏蔽码=0x1FFFFFFF；
- 添加32条"Receive PDO"映射，ID=0x18FF10～0x18FF2F，长度8 Byte，周期10 ms；
- 添加1条"Transmit Heartbeat"，ID=0x70E，周期100 ms，用于在线诊断；
- 数据映射表
- 将CAN帧Byte0-3映射为压力值（IEEE-754 float），Byte4-5映射为温度值（uint16），Byte6映射为状态位；
- Input区偏移0～127对应传感器0～31；
- Output区Byte0用于全局清零命令，Byte1用于在线校准触发；
- 点击"Build"，生成.jmc文件，通过USB-C口下载至网关，重启生效。
五、罗克韦尔PLC编程
- 在Studio 5000的I/O Configuration下，右键"Ethernet"→New Module→选"JM-EIP-CAN"，命名"TireTPMS_GW"，填写IP 192.168.1.254，Input 128 Byte，Output 64 Byte，RPI=5 ms；
- 创建"TPMS_Task"周期5 ms，编写ST代码：
- 添加HMI画面（FactoryTalk View ME），实时显示32路压力曲线，报警阈值±0.02 MPa；
- 下载程序，PLC切换至Run，Module Info显示"Running"，无警告。
六、现场联调与测试
- 网络连通性：连续ping 192.168.1.254 2 h，0丢包，延时＜1 ms；
- CAN波形：示波器测量CAN_H-CAN_L差分电平2.1 V，无反射，位填充正确；
- 数据校验：使用KISTLER原厂软件"KiCAN"读取传感器原始值，与PLC侧标签对比，误差＜0.01 MPa；
- 周期抖动：Wireshark抓包EtherNet/IP，实际刷新4.8 ms～5.2 ms，抖动0.2 ms；
- 72 h老化：硫化车间60 ℃恒温运行，网关外壳温升8 ℃，MTBF＞9×10⁴ h；
- 断电重上电：PLC与网关均能在3 s内完成重新上线，数据不丢失；
- 故障模拟：拔掉任意传感器，网关50 ms内上报"Node Missing"位，HMI弹窗提示维护。
七、经验总结
- 捷米特JM-EIP-CAN工业级协议转换网关的"双缓冲+时间戳"机制有效降低抖动，实测优于同价位进口品牌；
- 在硫化车间强电磁环境下，CAN屏蔽层必须360°环接，否则50 Hz工频干扰将导致误码率升高；
- 网关内置"超时保持"功能，可在CAN断线50 ms后保持上一次输出，防止硫化机泄压造成废品；
- 通过Studio 5000的"Produce/Consume"标签，可实现多台PLC共享压力数据，为后续MES追溯奠定基础；
- 本项目证明，采用国产捷米特网关同样能满足高端轮胎制造对实时性、可靠性的严苛要求，为后续"黑灯产线"打下坚实通信基础。