11-년된-오래된 그라비아 인쇄 라인에서 등록 시스템 오류가 자주 발생합니다. 이 문제를 완전히 해결할 수 있는 방법은 무엇일까요?
제가 근무하는 회사에는 Cerutti R960 10{1}}컬러 그라비아 인쇄 라인이 있으며 약 11년 동안 운영되었습니다. 이 라인에는 Automec 등록 시스템이 장착되어 있으며 수년간 사용 후 이 시스템은 시동 및 생산 중 통신 오류로 인해 기계 정지가 발생하는 경우가 많습니다. 이러한 문제는 인쇄 폐기물을 증가시킬 뿐만 아니라 제품 품질에도 영향을 미칩니다. 본 글에서는 등록 시스템의 통신 장애 원인을 분석하고 관련 해결 방법을 요약합니다.
등록시스템 통신원리
Automec 등록 시스템의 통신 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다. 이 시스템은 PC와 EtherCAT을 결합한 독일 Beckhoff에서 제공하는 완전히 통합된 제어 플랫폼을 사용합니다. PC는 Beckhoff 산업용 컴퓨터 C6920-0050이며 EtherCAT은 IP67 등급 EtherCAT I/O, EtherCAT 자동화 소프트웨어 및 서보 드라이브를 포함한 모든 자동화 구성 요소를 통합하여 전체 시스템의 필드버스 역할을 합니다. PC와 EtherCAT I/O 간의 통신은 EK1100 커플러를 통해 이루어지며 EtherCAT 네트워크를 EtherCAT I/O 터미널과 연결하여 인쇄 색상 단위 이동, 데이터 기록, 작동, 원격 모니터링을 포함한 모든 작동 기능을 제어합니다. 시스템 통신은 EtherCAT 링 토폴로지를 기반으로 하며, 연결이 끊어진 경우에도 정상적인 작동을 보장하기 위해 라인 이중화를 제공합니다.
그림 1 컬러 매칭 시스템 통신 개요
이 디자인은 빠른 설정을 보장하므로 구성 중에 저전압 케이블 몇 개만 연결하면 됩니다.{0}} 모든 시스템 모니터링 작업은 드라이버나 기타 통신 프로토콜이 필요 없이 TwinCAT HMI 도구로 처리됩니다. TwinCAT HMI 도구 내에서 변수는 동일한 소프트웨어 내에서 프로그램 로직으로 처리됩니다.
컬러 매칭 시스템 통신 문제의 결함 분석
Oteme 컬러 매칭 시스템은 표준 100BASE-TX 모드에서 CAT5(표준 카테고리 5 이더넷 케이블)를 통해 EtherCAT I/O와 통신하는 Beckhoff PC를 사용합니다. EtherCAT 버스 커플러 EK1100 다음에는 59개의 EtherCAT 터미널과 버스 엔드 터미널이 직렬로 있습니다. EK1100 버스 커플러는 EtherCAT 터미널 모듈 간 전송을 위해 이더넷 100BaseTX 텔레그램을 E{10}}버스 신호로 변환합니다. 기본적으로 E-버스는 전송이 네트워크 케이블 대신 백플레인의 스프링 클립 접점을 사용한다는 점을 제외하면 EtherCAT입니다. "끝까지 하나의 네트워크"라는 개념은 각 I/O 모듈이 EtherCAT 슬레이브 역할을 한다는 것을 의미합니다. 각 EtherCAT 슬레이브 장치에는 Port0(A), Port1(B), Port2(C), Port3(D) 등 4개의 EtherCAT 통신 포트가 있습니다.
그러나 Oteme 설정점 시스템 모듈 슬레이브에는 통신 포트가 2개만 있으며 왼쪽에서 오른쪽으로 모듈을 통과하는 신호 흐름이 그림 2에 나와 있습니다. EtherCAT 프레임이 슬레이브를 통과하면 Port0(A)을 통해 모듈에 들어간 다음 EtherCAT 처리 장치를 거쳐 Port1(B)를 통해 슬레이브 모듈에서 나옵니다. 프로세스 중에 통신 문제가 있는 경우 결함이 있는 모듈의 이전 EtherCAT 모듈이 자동으로 Port1을 잠그고 EtherCAT 텔레그램이 반환됩니다.
그림 2: 통신 실패 시 EtherCAT 메시지 반환
각 EtherCAT I/O 모듈에는 6개의 스프링 접점이 있습니다. 모듈은 직렬로 연결되어 있으므로 이 6개 접점에서 E-버스를 통해 서로 통신합니다. 결국 데이터는 각 모듈의 접점을 통해 커플러로 전송됩니다. 현재 시스템에는 60개의 I/O 모듈이 직렬 다운스트림으로 연결된 하나의 커플러 모듈이 있습니다. 모듈 노화로 인해 접촉 저항이 너무 높아지거나 입력 신호 전압이 너무 낮아져 PLC의 입력 인터페이스 회로를 구동하기에 입력 전류가 부족해 통신 오류가 발생합니다.
색상 등록 시스템의 통신 문제 해결
(1) 통신 오류가 발생하면 이전 모듈에서 신호가 반환되고 EtherCAT 진단 시스템은 오류가 시작된 모듈을 표시합니다. 때로는 결함이 있는 모듈을 뽑았다가 다시 연결하거나, 모듈 접점을 청소하여 산화를 제거하거나, 모듈을 교체하면 일시적으로 통신이 복원될 수 있습니다. 그러나 이는 일시적인 해결일 뿐이며, 일정 시간이 지나면 다시 통신 문제가 발생할 수 있습니다.
(2) 기존 I/O 모듈을 재구성하려면 원래의 1-마스터-1-슬레이브 통신 설정을 1-마스터-4-슬레이브 설정으로 변경해야 합니다(그림 3 참조). 여기에는 EK1100 커플러 3개를 추가하고, PLC의 이전 전원 모듈 EL9001 3개를 전원이 내장된 커플러 EK1100 모듈로 교체하고, 커플러 4개를 직렬로 연결하는 작업이 포함됩니다. 각 커플러는 15개의 I/O 모듈을 처리하므로 다운스트림 모듈의 신호 반환 경로가 크게 단축되고 모듈 간의 통신 신뢰성이 향상되며 데이터 중복성이 향상됩니다. 이 방법은 당사의 컬러 등록 시스템 개편에서 테스트되었으며, 거의 1년 동안 시스템에서 통신 장애가 발생하지 않았습니다.
그림 3 현재 네트워크 토폴로지와 업그레이드된 네트워크 토폴로지
이 기사에서는 Oerlikon 색상 등록 시스템의 통신 원리를 연구 및 분석하고 시스템의 통신 실패 원인을 조사하며 해결 방법을 요약합니다. 결국, 컬러 정합 시스템의 통신 문제가 해결되어 장비의 컬러 정합 시스템의 통신 문제로 인한 생산 영향이 줄어들고 장비 효율성이 크게 향상되었습니다. 유사한 장비를 가진 동료는 이 접근 방식을 참조할 수 있습니다.