يواجه خط الطباعة بالحفر البالغ عمره 11-عامًا-فشلًا متكررًا في نظام التسجيل - كيف يمكن إصلاحه مرة واحدة وإلى الأبد؟
تمتلك الشركة التي أعمل بها خط طباعة Cerutti R960 بعشرة-ألوان، والذي يعمل منذ 11 عامًا تقريبًا. الخط مزود بنظام تسجيل Automec، وبعد سنوات من الاستخدام، غالبًا ما يتسبب هذا النظام في توقف الماكينة بسبب أخطاء الاتصال أثناء بدء التشغيل والإنتاج. لا تؤدي هذه المشكلات إلى زيادة نفايات الطباعة فحسب، بل تؤثر أيضًا على جودة المنتج. أقوم في هذه المقالة بتحليل أسباب فشل الاتصال في نظام التسجيل وتلخيص بعض الحلول ذات الصلة.
مبدأ الاتصال نظام التسجيل
يظهر الشكل 1 مخطط الاتصال الخاص بنظام تسجيل Automec الخاص بنا. وهو يستخدم منصة تحكم متكاملة تمامًا مقدمة من شركة Beckhoff الألمانية، ويجمع بين جهاز كمبيوتر شخصي وEtherCAT. الكمبيوتر الشخصي عبارة عن كمبيوتر Beckhoff صناعي C6920-0050، ويدمج EtherCAT جميع مكونات التشغيل الآلي، بما في ذلك EtherCAT I/O الحاصل على تصنيف IP67، وبرنامج التشغيل الآلي EtherCAT، ومحركات المؤازرة، التي تعمل بمثابة ناقل المجال للنظام بأكمله. ويتم الاتصال بين الكمبيوتر الشخصي وEtherCAT I/O من خلال قارنة التوصيل EK1100، التي تربط شبكة EtherCAT بمحطات الإدخال/الإخراج EtherCAT للتحكم في جميع الوظائف التشغيلية، بما في ذلك حركة وحدات ألوان الطباعة وتسجيل البيانات والتشغيل والمراقبة عن بعد. يعتمد اتصال النظام على طوبولوجيا حلقة EtherCAT، مما يوفر تكرارًا للخط لضمان التشغيل العادي حتى في حالة انقطاع الاتصال.
الشكل 1: نظرة عامة على اتصالات نظام مطابقة الألوان
ويضمن هذا التصميم سرعة الإعداد، حيث لا يتطلب سوى توصيل عدد قليل من كابلات الجهد المنخفض- أثناء التهيئة. تتم معالجة جميع مهام مراقبة النظام بواسطة أداة TwinCAT HMI، دون الحاجة إلى برامج تشغيل أو بروتوكولات اتصال أخرى. ضمن أداة TwinCAT HMI، يتم التعامل مع المتغيرات على أنها منطق برنامج داخل نفس البرنامج.
تحليل الأخطاء لقضايا الاتصال بنظام مطابقة الألوان
يستخدم نظام مطابقة الألوان Oteme جهاز كمبيوتر Beckhoff يتواصل مع EtherCAT I/O عبر CAT5 (كابل إيثرنت قياسي من الفئة 5) في وضع 100BASE-TX القياسي. يتبع قارنة التوصيل للحافلة EtherCAT EK1100 59 محطة EtherCAT ومحطة نهاية للحافلة في السلسلة. تقوم قارنة التوصيل للحافلة EK1100 بتحويل برقيات Ethernet 100BaseTX إلى إشارات ناقل E- للإرسال بين الوحدات الطرفية لـ EtherCAT. في الأساس، E-bus هو EtherCAT، فيما عدا أن ناقل الحركة يستخدم جهات الاتصال ذات المقطع الزنبركي على اللوحة الإلكترونية المعززة بدلاً من كابلات الشبكة. يعني مفهوم "شبكة واحدة حتى النهاية" أن كل وحدة إدخال/إخراج تعمل كعبد EtherCAT. يحتوي كل جهاز تابع لـ EtherCAT على أربعة منافذ اتصال EtherCAT: Port0 (A)، وPort1 (B)، وPort2 (C)، وPort3 (D).
ومع ذلك، تحتوي الوحدات التابعة لوحدة نظام النقطة Oteme - على منفذي اتصال فقط، ويظهر في الشكل 2 تدفق الإشارة عبر الوحدات من اليسار إلى اليمين. عندما يمر إطار EtherCAT عبر تابع، فإنه يدخل الوحدة عبر المنفذ 0 (A)، ثم يمر عبر وحدة معالجة EtherCAT، ويترك الوحدة التابعة عبر المنفذ 1 (B). إذا كانت هناك مشكلة في الاتصال أثناء العملية، فستقوم وحدة EtherCAT السابقة للوحدة المعيبة بقفل المنفذ 1 تلقائيًا، مما يتسبب في عودة برقية EtherCAT.
الشكل 2: عودة رسالة EtherCAT عند فشل الاتصال
تحتوي كل وحدة إدخال/إخراج من EtherCAT على ستة جهات اتصال زنبركية. نظرًا لأن الوحدات متصلة في سلسلة، فإنها تتواصل مع بعضها البعض عبر الناقل الإلكتروني - على جهات الاتصال الستة هذه. في نهاية المطاف، يتم نقل البيانات من خلال جهات الاتصال الخاصة بكل وحدة إلى المقرنة. في النظام الحالي، توجد وحدة قارنة واحدة تحتوي على 60 وحدة إدخال/إخراج متصلة في سلسلة مع المصب. بسبب تقادم الوحدة، تصبح مقاومة التلامس عالية جدًا أو يكون جهد إشارة الإدخال منخفضًا جدًا، مما يؤدي إلى عدم كفاية تيار الإدخال لتشغيل دائرة واجهة الإدخال الخاصة بـ PLC، مما يتسبب في فشل الاتصال.
استكشاف مشكلات الاتصال وإصلاحها في نظام تسجيل الألوان
(1) عند حدوث فشل في الاتصال، تعود الإشارة من الوحدة السابقة، وسيشير نظام تشخيص EtherCAT إلى الوحدة حيث يبدأ الخطأ. في بعض الأحيان، قد يؤدي فصل -الوحدة النمطية المعيبة وإعادة توصيلها، أو تنظيف نقاط التلامس الخاصة بالوحدة لإزالة الأكسدة، أو استبدال الوحدة إلى استعادة الاتصال مؤقتًا. ومع ذلك، يعد هذا مجرد حل مؤقت، وقد تحدث مشكلات الاتصال مرة أخرى بعد مرور بعض الوقت.
(2) تتضمن إعادة هيكلة وحدات الإدخال/الإخراج الحالية تغيير إعداد الاتصال الأصلي 1-master-1-slave إلى إعداد 1-master-4-slave (انظر الشكل 3). يتضمن ذلك إضافة ثلاث قارنات توصيل EK1100 أخرى، واستبدال وحدات الطاقة الثلاث السابقة EL9001 في PLC بوحدات قارنات التوصيل EK1100 التي تحتوي على طاقة مدمجة، وتوصيل القارنات الأربعة على التوالي. تتعامل كل قارنة توصيل مع 15 وحدة إدخال/إخراج، مما يقلل بشكل كبير من مسار إرجاع الإشارة للوحدات النهائية، ويحسن موثوقية الاتصال بين الوحدات، ويزيد من تكرار البيانات. تم اختبار هذه الطريقة أثناء تجديد نظام تسجيل الألوان لدينا، ولمدة عام تقريبًا، لم تكن هناك أي أعطال في الاتصال في النظام.
الشكل 3: طوبولوجيا الشبكة الحالية وطوبولوجيا الشبكة التي تمت ترقيتها
تدرس هذه المقالة مبادئ الاتصال لنظام تسجيل الألوان Oerlikon وتحللها، وتبحث في أسباب فشل الاتصال في النظام، وتلخص الحلول. في النهاية، تم حل مشكلات الاتصال الخاصة بنظام تسجيل الألوان، مما أدى إلى تقليل تأثيرات الإنتاج الناجمة عن مشكلات الاتصال في نظام تسجيل الألوان الخاص بالمعدات، وتحسين كفاءة المعدات بشكل كبير. يمكن للأقران الذين لديهم معدات مماثلة الرجوع إلى هذا النهج.