קו הדפסה עמוק בן 11- שנים- חווה לעתים קרובות כשלים במערכת הרישום - כיצד ניתן לתקן זאת אחת ולתמיד?
לחברה בה אני עובד יש קו הדפסת גרבורה צבעוני Cerutti R960 ten-, שפועל כבר כ-11 שנים. הקו מצויד במערכת רישום Automec, ולאחר שנים של שימוש, מערכת זו גורמת פעמים רבות לעצירות מכונות עקב שגיאות תקשורת במהלך האתחול והייצור. בעיות אלו לא רק מגדילות את בזבוז ההדפסה אלא גם משפיעות על איכות המוצר. במאמר זה אני מנתח את הגורמים לתקלות תקשורת במערכת הרישום ומסכם כמה פתרונות רלוונטיים.
עקרון תקשורת מערכת רישום
דיאגרמת התקשורת של מערכת הרישום Automec שלנו מוצגת באיור 1. היא משתמשת בפלטפורמת בקרה משולבת במלואה שסופקה על ידי Beckhoff הגרמנית, המשלבת מחשב ו-EtherCAT. המחשב האישי הוא מחשב תעשייתי של Beckhoff C6920-0050, ו-EtherCAT משלב את כל רכיבי האוטומציה, כולל EtherCAT I/O בדירוג IP67, תוכנת אוטומציה של EtherCAT וכונני סרוו, המשמשים כ-fieldbus עבור המערכת כולה. התקשורת בין המחשב האישי ל-EtherCAT I/O מושגת באמצעות מצמד EK1100, המחבר את רשת EtherCAT עם מסופי ה-EtherCAT I/O כדי לשלוט בכל הפונקציות התפעוליות, כולל תנועת יחידות צבע להדפסה, הקלטת נתונים, תפעול וניטור מרחוק. תקשורת המערכת מבוססת על טופולוגיית הטבעת EtherCAT, המספקת יתירות קו כדי להבטיח פעולה תקינה גם במקרה של ניתוק.
איור 1 סקירת תקשורת מערכת התאמת צבעים
עיצוב זה מבטיח הגדרה מהירה, המחייב רק כמה כבלי מתח נמוך-לחיבור במהלך התצורה. כל משימות ניטור המערכת מטופלות על ידי הכלי TwinCAT HMI, ללא צורך במנהלי התקנים או פרוטוקולי תקשורת אחרים. בתוך הכלי TwinCAT HMI, משתנים מטופלים כלוגיקה של תוכנית בתוך אותה תוכנה.
ניתוח תקלות של בעיות תקשורת מערכת התאמת צבעים
מערכת התאמת הצבעים של Oteme משתמשת במחשב של Beckhoff המתקשר עם EtherCAT I/O באמצעות CAT5 (כבל Ethernet סטנדרטי בקטגוריה 5) במצב 100BASE-TX רגיל. בעקבות מצמד האוטובוס EtherCAT EK1100 נמצאים 59 מסופי EtherCAT ומסוף קצה אפיק בסדרה. מצמד האפיק EK1100 ממיר מברקים של Ethernet 100BaseTX לאותות E-באוטובוס לשידור בין מודולי מסוף EtherCAT. בעיקרו של דבר, E-bus הוא EtherCAT, אלא שהשידור משתמש במגעי קפיצי קליפ במישור האחורי במקום בכבלי רשת. המושג "רשת אחת עד הסוף" אומר שכל מודול קלט/פלט משמש כעבד של EtherCAT. לכל מכשיר עבד של EtherCAT יש ארבע יציאות תקשורת EtherCAT: Port0 (A), Port1 (B), Port2 (C) ו-Port3 (D).
עם זאת, מעבדי מודול מערכת ה-Oteme סט-יש רק שתי יציאות תקשורת, וזרימת האות דרך המודולים משמאל לימין מוצגת באיור 2. כאשר מסגרת EtherCAT עוברת דרך עבד, היא נכנסת למודול דרך Port0 (A), ואז עוברת דרך יחידת העיבוד של EtherCAT, ועוזבת את מודול העבדים דרך Port1 (B). אם יש בעיית תקשורת במהלך התהליך, מודול EtherCAT הקודם של המודול הפגום ינעל אוטומטית את Port1 שלו, ויגרום לטלגרם EtherCAT לחזור.
איור 2: החזרת הודעת EtherCAT כאשר התקשורת נכשלת
לכל מודול קלט/פלט EtherCAT יש שישה מגעי קפיצים. מכיוון שהמודולים מחוברים בסדרה, הם מתקשרים זה עם זה באמצעות האוטובוס E- בששת המגעים הללו. בסופו של דבר, הנתונים מועברים דרך המגעים של כל מודול למצמד. במערכת הנוכחית, קיים מודול מצמד אחד עם 60 מודולי קלט/פלט המחוברים בסדרה במורד הזרם. עקב הזדקנות המודול, התנגדות המגע הופכת גבוהה מדי או מתח אות הכניסה נמוך מדי, וכתוצאה מכך זרם כניסה לא מספיק להניע את מעגל ממשק הכניסה של ה-PLC, מה שגורם לכשלי תקשורת.
פתרון בעיות תקשורת במערכת רישום הצבע
(1) כאשר מתרחש כשל בתקשורת, האות חוזר מהמודול הקודם, ומערכת האבחון EtherCAT תציין את המודול שבו מתחילה התקלה. לפעמים, ניתוק וחיבור-מחדש של המודול הפגום, ניקוי המגעים של המודול כדי להסיר חמצון או החלפת המודול יכולים לשחזר את התקשורת באופן זמני. עם זאת, זהו רק תיקון זמני, ובעיות תקשורת עלולות להתרחש שוב לאחר זמן מה.
(2) ארגון מחדש של מודולי ה-I/O הקיימים כרוך בשינוי הגדרת התקשורת המקורית של 1-מאסטר-1-slave להגדרת 1-master-4-slave (ראה איור 3). זה כולל הוספת שלושה מחברי EK1100 נוספים, החלפת שלושת מודולי החשמל הקודמים EL9001 ב-PLC עם מודולי מצמד EK1100 בעלי הספק מובנה, וחיבור ארבעת המצמדים בסדרה. כל מצמד מטפל ב-15 מודולי קלט/פלט, מה שמקצר משמעותית את נתיב החזרת האות עבור המודולים במורד הזרם, משפר את אמינות התקשורת בין המודולים ומגדיל את יתירות הנתונים. שיטה זו נבדקה בשיפוץ מערכת רישום הצבע שלנו, וכבר קרוב לשנה, לא היו תקלות תקשורת במערכת.
איור 3 טופולוגיית רשת נוכחית וטופולוגיית רשת משודרגת
מאמר זה בוחן ומנתח את עקרונות התקשורת של מערכת רישום הצבע של Oerlikon, חוקר את הגורמים לתקלות תקשורת במערכת ומסכם את הפתרונות. בסופו של דבר, בעיות התקשורת של מערכת רישום הצבע נפתרו, תוך הפחתת השפעות הייצור הנגרמות מבעיות תקשורת במערכת רישום הצבעים של הציוד, ושיפור ניכר ביעילות הציוד. עמיתים עם ציוד דומה יכולים להתייחס לגישה זו.