En 11-år-årig djuptryckslinje upplever ofta fel i registreringssystemet - hur kan man åtgärda det en gång för alla?
Företaget jag arbetar för har en Cerutti R960 tio-färgstrycklinje, som har varit i drift i cirka 11 år. Linjen är utrustad med ett Automec-registreringssystem, och efter flera års användning orsakar detta system ofta maskinstopp på grund av kommunikationsfel under uppstart och produktion. Dessa problem ökar inte bara utskriftssvinnet utan påverkar också produktkvaliteten. I den här artikeln analyserar jag orsakerna till kommunikationsfel i registreringssystemet och sammanfattar några relevanta lösningar.
Principen för registreringssystemkommunikation
Kommunikationsschemat för vårt Automec-registreringssystem visas i figur 1. Det använder en helt integrerad kontrollplattform från tyska Beckhoff, som kombinerar en PC och EtherCAT. PC:n är en Beckhoff industridator C6920-0050, och EtherCAT integrerar alla automationskomponenter, inklusive IP67-klassad EtherCAT I/O, EtherCAT automationsprogramvara och servodrivningar, som fungerar som fältbuss för hela systemet. Kommunikation mellan PC:n och EtherCAT I/O uppnås genom EK1100-kopplaren, som ansluter EtherCAT-nätverket med EtherCAT I/O-terminalerna för att styra alla driftsfunktioner, inklusive förflyttning av utskriftsfärgenheter, dataregistrering, drift och fjärrövervakning. Systemkommunikationen är baserad på EtherCAT-ringtopologi, vilket ger linjeredundans för att säkerställa normal drift även i händelse av en frånkoppling.
Figur 1 Översikt över kommunikationssystem för färgmatchning
Den här designen säkerställer snabb installation och kräver endast ett fåtal lågspänningskablar som ska anslutas under konfigurationen. Alla systemövervakningsuppgifter hanteras av TwinCAT HMI-verktyget, utan behov av drivrutiner eller andra kommunikationsprotokoll. Inom TwinCAT HMI-verktyget behandlas variabler som programlogik inom samma mjukvara.
Felanalys av kommunikationsproblem med färgmatchningssystem
Oteme färgmatchningssystem använder en Beckhoff PC som kommunicerar med EtherCAT I/O via CAT5 (standard Kategori 5 Ethernet-kabel) i standard 100BASE-TX-läge. Efter EtherCAT-busskopplaren EK1100 finns 59 EtherCAT-terminaler och en bussändterminal i serie. EK1100-busskopplaren omvandlar Ethernet 100BaseTX-telegram till E-busssignaler för överföring mellan EtherCAT-terminalmoduler. I huvudsak är E-bussen EtherCAT, förutom att transmissionen använder fjäderklämmakontakter på bakplanet istället för nätverkskablar. Konceptet "ett nätverk till slutet" innebär att varje I/O-modul fungerar som en EtherCAT-slav. Varje EtherCAT-slavenhet har fyra EtherCAT-kommunikationsportar: Port0 (A), Port1 (B), Port2 (C) och Port3 (D).
Däremot har Oteme setpunktsystemmodulslavarna bara två kommunikationsportar, och signalflödet genom modulerna från vänster till höger visas i figur 2. När en EtherCAT-ram passerar genom en slav går den in i modulen via Port0 (A), går sedan genom EtherCAT Processing Unit och lämnar slavmodulen via Port1 (B). Om det finns ett kommunikationsproblem under processen kommer den föregående EtherCAT-modulen i den felaktiga modulen automatiskt att låsa sin Port1, vilket gör att EtherCAT-telegrammet återvänder.
Figur 2: EtherCAT-meddelande returnerar när kommunikationen misslyckas
Varje EtherCAT I/O-modul har sex fjäderkontakter. Eftersom modulerna är seriekopplade kommunicerar de med varandra via E-bussen på dessa sex kontakter. Så småningom överförs data via kontakterna på varje modul till kopplaren. I nuvarande system finns en kopplingsmodul med 60 I/O-moduler kopplade i serie nedströms. På grund av modulens åldrande blir kontaktresistansen för hög eller ingångssignalens spänning för låg, vilket resulterar i otillräcklig inström för att driva PLC:ns ingångsgränssnittskrets, vilket orsakar kommunikationsfel.
Felsökning av kommunikationsproblem i färgregistreringssystemet
(1) När ett kommunikationsfel inträffar återgår signalen från föregående modul och EtherCAT-diagnossystemet kommer att indikera modulen där felet startar. Ibland kan det tillfälligt återställa kommunikationen att koppla ur och åter-ansluta den felaktiga modulen, rengöra modulens kontakter för att ta bort oxidation eller byta ut modulen. Detta är dock bara en tillfällig lösning och kommunikationsproblem kan uppstå igen efter en tid.
(2) Omstrukturering av befintliga I/O-moduler innebär att den ursprungliga 1-master-1-slav-kommunikationskonfigurationen ändras till en 1-master-4-slav-inställning (se figur 3). Detta inkluderar att lägga till ytterligare tre EK1100-kopplare, ersätta de tidigare tre effektmodulerna EL9001 i PLC:n med kopplare EK1100-moduler som har inbyggd ström, och seriekoppla de fyra kopplarna. Varje kopplare hanterar 15 I/O-moduler, vilket avsevärt förkortar signalreturvägen för nedströmsmodulerna, förbättrar kommunikationssäkerheten mellan modulerna och ökar dataredundansen. Denna metod testades i vår renovering av färgregistreringssystem och i nästan ett år har det inte förekommit några kommunikationsfel i systemet.
Figur 3 Aktuell nätverkstopologi och uppgraderad nätverkstopologi
Den här artikeln studerar och analyserar kommunikationsprinciperna för färgregistreringssystemet Oerlikon, undersöker orsakerna till kommunikationsfel i systemet och sammanfattar lösningarna. Till slut löstes kommunikationsproblemen med färgregistreringssystemet, vilket minskade produktionseffekterna orsakade av kommunikationsproblem i utrustningens färgregistreringssystem och förbättrade utrustningens effektivitet avsevärt. Peers med liknande utrustning kan hänvisa till detta tillvägagångssätt.