11-metų-senumo giliaspaudės spausdinimo linijoje dažnai susiduriama su registracijos sistemos gedimais – kaip ją ištaisyti kartą ir visiems laikams?
Įmonė, kurioje dirbu, turi Cerutti R960 dešimties{1} spalvotos giliaspaudės spausdinimo liniją, kuri veikia maždaug 11 metų. Linijoje įdiegta „Automec“ registravimo sistema, o po daugelio metų naudojimo ši sistema dažnai sukelia mašinos sustojimą dėl ryšio klaidų paleidimo ir gamybos metu. Šios problemos ne tik padidina spausdinimo atliekų kiekį, bet ir turi įtakos gaminio kokybei. Šiame straipsnyje analizuoju ryšio sistemos sutrikimų priežastis ir apibendrinu keletą aktualių sprendimų.
Registracijos sistemos komunikacijos principas
Mūsų „Automec“ registracijos sistemos ryšio schema parodyta 1 paveiksle. Ji naudoja visiškai integruotą valdymo platformą, kurią teikia Vokietijos „Beckhoff“, jungiančią asmeninį kompiuterį ir „EtherCAT“. Kompiuteris yra Beckhoff pramoninis kompiuteris C6920-0050, o EtherCAT integruoja visus automatikos komponentus, įskaitant IP67 įvertintą EtherCAT I/O, EtherCAT automatikos programinę įrangą ir servo pavaras, kurios yra visos sistemos lauko magistralė. Ryšys tarp kompiuterio ir EtherCAT I/O pasiekiamas per EK1100 jungtį, jungiančią EtherCAT tinklą su EtherCAT I/O terminalais, kad būtų galima valdyti visas operacines funkcijas, įskaitant spausdinimo spalvų vienetų judėjimą, duomenų įrašymą, valdymą ir nuotolinį stebėjimą. Sistemos ryšys pagrįstas EtherCAT žiedo topologija, užtikrinančia linijos dubliavimą, kad būtų užtikrintas normalus veikimas net ir atsijungus.
1 pav. Spalvų suderinimo sistemos komunikacijos apžvalga
Ši konstrukcija užtikrina greitą sąranką, todėl konfigūruojant reikia prijungti tik kelis žemos{0}}tampos kabelius. Visas sistemos stebėjimo užduotis atlieka TwinCAT HMI įrankis, nereikia tvarkyklių ar kitų ryšio protokolų. TwinCAT HMI įrankyje kintamieji yra traktuojami kaip programos logika toje pačioje programinėje įrangoje.
Spalvų derinimo sistemos ryšio problemų gedimų analizė
„Oteme“ spalvų derinimo sistemoje naudojamas „Beckhoff“ kompiuteris, bendraujantis su EtherCAT I/O per CAT5 (standartinį 5 kategorijos eterneto kabelį) standartiniu 100BASE-TX režimu. Po EtherCAT magistralės jungties EK1100 yra 59 EtherCAT terminalai ir vienas magistralės galo terminalas. EK1100 magistralės jungtis konvertuoja Ethernet 100BaseTX telegramas į E{10}}bus signalus, skirtus perduoti tarp EtherCAT terminalo modulių. Iš esmės E-bus yra EtherCAT, išskyrus tai, kad perdavimas naudoja spyruoklinius kontaktus galinėje plokštėje, o ne tinklo kabelius. Sąvoka „vienas tinklas iki galo“ reiškia, kad kiekvienas I/O modulis tarnauja kaip EtherCAT vergas. Kiekvienas EtherCAT vergas įrenginys turi keturis EtherCAT ryšio prievadus: Port0 (A), Port1 (B), Port2 (C) ir Port3 (D).
Tačiau Oteme set{0}}point sistemos modulio pavaldūs turi tik du ryšio prievadus, o signalo srautas per modulius iš kairės į dešinę parodytas 2 paveiksle. Kai EtherCAT kadras praeina per pavaldinį, jis patenka į modulį per prievadą0 (A), tada eina per EtherCAT apdorojimo bloką ir palieka pavaldinį modulį per prievadą 1 (B). Jei proceso metu iškyla ryšio problema, ankstesnis sugedusio modulio EtherCAT modulis automatiškai užrakina savo prievadą1, todėl EtherCAT telegrama grįš.
2 pav.: EtherCAT pranešimo grąžinimas, kai ryšys nutrūksta
Kiekvienas EtherCAT I/O modulis turi šešis spyruoklinius kontaktus. Kadangi moduliai yra sujungti nuosekliai, jie bendrauja vienas su kitu per E-šyną šiais šešiais kontaktais. Galiausiai duomenys per kiekvieno modulio kontaktus perduodami į jungtį. Dabartinėje sistemoje yra vienas jungties modulis su 60 įvesties/išvesties modulių, nuosekliai sujungtų pasroviui. Dėl modulio senėjimo kontaktinė varža tampa per didelė arba įvesties signalo įtampa per maža, todėl nepakanka įvesties srovės valdyti PLC įvesties sąsajos grandinę, o tai sukelia ryšio gedimus.
Ryšio trikčių šalinimas spalvų registravimo sistemoje
(1) Atsiradus ryšio sutrikimui, signalas grįžta iš ankstesnio modulio, o EtherCAT diagnostikos sistema nurodys modulį, kuriame prasideda gedimas. Kartais atjungus ir vėl{2}}prijungus sugedusį modulį, nuvalius modulio kontaktus, kad būtų pašalinta oksidacija, arba pakeitus modulį, ryšys gali laikinai atkurti. Tačiau tai tik laikinas pataisymas ir po kurio laiko vėl gali kilti ryšio problemų.
(2) Restruktūrizuojant esamus įvesties / išvesties modulius reikia pakeisti pradinę 1-pagrindinio-1-pavaldžio ryšio sąranką į 1-pagrindinio-4-pavaldžiojo sąranką (žr. 3 pav.). Tai apima dar trijų EK1100 jungčių pridėjimą, ankstesnių trijų galios modulių EL9001 pakeitimą PLC į jungties EK1100 modulius, turinčius įmontuotą maitinimą, ir keturių jungčių sujungimą nuosekliai. Kiekviena jungtis valdo 15 įvesties/išvesties modulių, o tai žymiai sutrumpina tolesnių modulių signalo grįžimo kelią, pagerina ryšio tarp modulių patikimumą ir padidina duomenų dubliavimą. Šis metodas buvo išbandytas mūsų spalvų registravimo sistemos atnaujinimo metu ir beveik metus sistemoje nebuvo ryšio sutrikimų.
3 pav. Dabartinė tinklo topologija ir atnaujinta tinklo topologija
Šiame straipsnyje nagrinėjami ir analizuojami Oerlikon spalvų registravimo sistemos komunikacijos principai, tiriamos ryšio sutrikimų sistemoje priežastys ir apibendrinami sprendimai. Galų gale buvo išspręstos spalvų registravimo sistemos komunikacijos problemos, sumažintas gamybos poveikis, kurį sukelia ryšio problemos įrangos spalvų registravimo sistemoje, ir žymiai pagerintas įrangos efektyvumas. Panašią įrangą turintys bendraamžiai gali remtis šiuo požiūriu.