Uma linha de impressão de rotogravura com 11-anos-de uso frequentemente apresenta falhas no sistema de registro. Como consertar isso de uma vez por todas?
A empresa em que trabalho tem uma linha de impressão de rotogravura Cerutti R960 de dez-cores, que está em operação há cerca de 11 anos. A linha é equipada com sistema de registro Automec e, após anos de uso, esse sistema costuma causar paradas de máquinas devido a erros de comunicação durante a partida e produção. Esses problemas não apenas aumentam o desperdício de impressão, mas também afetam a qualidade do produto. Neste artigo analiso as causas das falhas de comunicação no sistema de cadastro e resumo algumas soluções relevantes.
Princípio da Comunicação do Sistema de Registro
O diagrama de comunicação do nosso sistema de registro Automec é mostrado na Figura 1. Ele utiliza uma plataforma de controle totalmente integrada fornecida pela alemã Beckhoff, combinando um PC e EtherCAT. O PC é um computador industrial Beckhoff C6920-0050, e o EtherCAT integra todos os componentes de automação, incluindo E/S EtherCAT com classificação IP67, software de automação EtherCAT e servo drives, servindo como barramento de campo para todo o sistema. A comunicação entre o PC e a E/S EtherCAT é obtida através do acoplador EK1100, conectando a rede EtherCAT aos terminais EtherCAT I/O para controlar todas as funções operacionais, incluindo a movimentação de unidades de impressão em cores, gravação de dados, operação e monitoramento remoto. A comunicação do sistema é baseada na topologia em anel EtherCAT, proporcionando redundância de linha para garantir o funcionamento normal mesmo em caso de desconexão.
Figura 1 Visão geral da comunicação do sistema de correspondência de cores
Esse design garante configuração rápida, exigindo apenas a conexão de alguns-cabos de baixa tensão durante a configuração. Todas as tarefas de monitoramento do sistema são realizadas pela ferramenta TwinCAT HMI, sem necessidade de drivers ou outros protocolos de comunicação. Dentro da ferramenta TwinCAT HMI, as variáveis são tratadas como lógica de programa dentro do mesmo software.
Análise de falhas de problemas de comunicação do sistema de correspondência de cores
O sistema de correspondência de cores Oteme usa um PC Beckhoff comunicando-se com E/S EtherCAT via CAT5 (cabo Ethernet categoria 5 padrão) no modo 100BASE-TX padrão. Seguindo o acoplador de barramento EtherCAT EK1100 estão 59 terminais EtherCAT e um terminal final de barramento em série. O acoplador de barramento EK1100 converte telegramas Ethernet 100BaseTX em sinais de barramento E-para transmissão entre módulos terminais EtherCAT. Essencialmente, o barramento E-é EtherCAT, exceto que a transmissão usa contatos de mola no backplane em vez de cabos de rede. O conceito de “uma rede até o fim” significa que cada módulo de E/S serve como um escravo EtherCAT. Cada dispositivo escravo EtherCAT possui quatro portas de comunicação EtherCAT: Porta0 (A), Porta1 (B), Porta2 (C) e Porta3 (D).
No entanto, os escravos do módulo do sistema de ponto de ajuste-Oteme têm apenas duas portas de comunicação, e o fluxo de sinal através dos módulos da esquerda para a direita é mostrado na Figura 2. Quando um quadro EtherCAT passa por um escravo, ele entra no módulo pela Porta0 (A), depois passa pela Unidade de Processamento EtherCAT e sai do módulo escravo pela Porta1 (B). Se houver um problema de comunicação durante o processo, o módulo EtherCAT anterior do módulo defeituoso bloqueará automaticamente sua Porta1, fazendo com que o telegrama EtherCAT retorne.
Figura 2: Retorno de mensagem EtherCAT quando a comunicação falha
Cada módulo de E/S EtherCAT possui seis contatos de mola. Como os módulos estão conectados em série, eles se comunicam entre si por meio do barramento E-nesses seis contatos. Eventualmente, os dados são transmitidos através dos contatos de cada módulo para o acoplador. No sistema atual, há um módulo acoplador com 60 módulos de E/S conectados em série a jusante. Devido ao envelhecimento do módulo, a resistência de contato torna-se muito alta ou a tensão do sinal de entrada é muito baixa, resultando em corrente de entrada insuficiente para acionar o circuito de interface de entrada do PLC, o que causa falhas de comunicação.
Solução de problemas de comunicação no sistema de registro de cores
(1) Quando ocorre uma falha de comunicação, o sinal retorna do módulo anterior, e o sistema de diagnóstico EtherCAT indicará o módulo onde a falha se inicia. Às vezes, desconectar e{2}}reconectar o módulo com defeito, limpar os contatos do módulo para remover a oxidação ou substituir o módulo pode restaurar temporariamente a comunicação. No entanto, esta é apenas uma solução temporária e problemas de comunicação podem ocorrer novamente após algum tempo.
(2) A reestruturação dos módulos de E/S existentes envolve a alteração da configuração original de comunicação 1-mestre-1-escravo para uma configuração 1-mestre-4-escravo (consulte a Figura 3). Isso inclui adicionar mais três acopladores EK1100, substituir os três módulos de potência EL9001 anteriores no PLC por módulos acopladores EK1100 que possuem alimentação integrada e conectar os quatro acopladores em série. Cada acoplador suporta 15 módulos de E/S, o que reduz significativamente o caminho de retorno do sinal para os módulos downstream, melhora a confiabilidade da comunicação entre os módulos e aumenta a redundância de dados. Este método foi testado na renovação do nosso sistema de registro de cores e, por quase um ano, não houve falhas de comunicação no sistema.
Figura 3 Topologia de rede atual e topologia de rede atualizada
Este artigo estuda e analisa os princípios de comunicação do sistema de registro de cores da Oerlikon, investiga as causas das falhas de comunicação no sistema e resume as soluções. Ao final, os problemas de comunicação do sistema de registro de cores foram resolvidos, reduzindo os impactos de produção causados por problemas de comunicação no sistema de registro de cores do equipamento e melhorando significativamente a eficiência do equipamento. Pares com equipamentos semelhantes podem consultar esta abordagem.