《電子技術應用》
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車身跟蹤系統(tǒng)中RFID的應用探討
張勇
摘要: 1.前言RFID是近年來迅速發(fā)展的一種快速識別技術,,通過對載碼體的無接觸識別獲得存儲的信息代碼。載碼體又俗稱電子標簽(TAG),,與傳統(tǒng)條形碼技術相比,,電子標簽具有數(shù)據(jù)記憶容量大;可讀可寫,、無接觸識別;耐高溫
關鍵詞: RFID|NFC RFID 車身跟蹤
Abstract:
Key words :

1.前言

      RFID是近年來迅速發(fā)展的一種快速識別技術,通過對載碼體的無接觸識別獲得存儲的信息代碼,。載碼體又俗稱電子標簽(TAG),,與傳統(tǒng)條形碼技術相比,電子標簽具有數(shù)據(jù)記憶容量大;可讀可寫,、無接觸識別;耐高溫,、耐腐蝕適應惡劣環(huán)境等優(yōu)點;而且具有穿透性可無障礙讀寫,可以穿透覆蓋的紙張,、木材,、塑料等非金屬或非透明材質,誤讀率也低,,因此被廣泛應用于各行業(yè),。

  本文以實際項目使用經(jīng)驗介紹RFID技術在汽車制造業(yè)使用的實例,,實現(xiàn)油漆車間車身信息的跟蹤管理。

  2.系統(tǒng)總體結構

  2.1車身跟蹤系統(tǒng)的結構

  神龍汽車有限公司武漢二廠油漆車間從生產(chǎn)管理到制造工藝設備及技術均達到了PSA全球精益化樣板工廠標桿水平,。在車間內(nèi)部車身跟蹤系統(tǒng)采用了目前先進的RFID識別技術,,系統(tǒng)總體設計結構如圖1。從控制角度分,,大致分為如圖所示三個層面:基礎設備層,、控制層、中央管理層;ERP層屬企業(yè)管理層,。車身數(shù)據(jù)流如圖中箭頭所示,,各層級之間數(shù)據(jù)雙向傳遞,生產(chǎn)管理所需的車身信息永久保存在數(shù)據(jù)服務器中,。在生產(chǎn)過程中,,工藝、機器人,、輸送設備可從電子標簽獲得指導生產(chǎn)必需的車身信息,。

RFID系統(tǒng)總體結構

   圖1RFID系統(tǒng)總體結構

  2.2系統(tǒng)各組成部分任務簡述

  1)中央管理層:EN數(shù)據(jù)服務器是整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理管理中心。負責信息管理和控制生產(chǎn)流程,,上連企業(yè)ERP系統(tǒng),,下管理整個油漆車間的生產(chǎn)物流指導,信息收集,。隸屬于中控系統(tǒng)的現(xiàn)場客戶端,,通過應用系統(tǒng)CCR-View操作平臺可以實現(xiàn)在線查詢、修改車間內(nèi)部實際車身的信息,,譬如顏色、車型等信息,。

  2)控制層:本地輸送PLC主要控制輸送鏈的運行,,并負責車身信息上傳下達的作用,在接收到中央管理層發(fā)出的信息后負責傳遞至下層讀/寫站,,在收到下層讀/寫站上傳的信息后負責傳送至機器人PLC,、大屏幕顯示板以及工藝PLC,電泳線控制PLC收到不同的車型信息時,,可以調(diào)用不同的電壓參數(shù);噴漆機器人PLC可以根據(jù)收到的車型,、顏色信息選擇不同的噴涂軌跡及油漆管線噴漆,從而實現(xiàn)工藝過程控制,。本項目采用施奈德Premium 57系列5634M CPU,,使用以太網(wǎng)連接實現(xiàn)信息傳遞。

  3)基礎設備層:主要包含完整的RFID(射頻識別系統(tǒng))和現(xiàn)場操作終端,。RFID系統(tǒng)包含電子標簽(Tag)和讀/寫站,,電子標簽用來存儲必需的車身物流信息,,讀/寫站從標簽里讀取和寫入數(shù)據(jù),讀/寫站通訊協(xié)議基于TCP/IP,,直接通過以太網(wǎng)和控制PLC連接;現(xiàn)場操作終端用以控制讀寫站,,給人提供一個人機交互界面,可以顯示電子標簽存儲的相關信息,,可實現(xiàn)緊急或信息錯誤情況下本地信息錄入,、修改、查詢等功能,。

  3.系統(tǒng)功能

  3.1使用RFID前的信息傳遞方式及特點

  在使用RFID技術前,,存儲車身信息主要是紙質條形碼,采用條形碼的方式就是要在所用功能需求點設置企業(yè)管理層SPPV系統(tǒng)的客戶端,,通過讀取條形碼,,查詢SPPV系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫獲取需要的車身信息,指導生產(chǎn)管理,。優(yōu)點是方便靈活,,缺點是對于車間生產(chǎn)管理的幫助有很大局限性,只能提供車型,、顏色等信息,,不能融入車間自動化系統(tǒng)的控制。隨著光電技術的發(fā)展,,一段時期內(nèi),,很多汽車企業(yè)也使用了一種條形碼延伸技術——機械條碼(機械梳子),就是在每個雪橇上安裝一個具有唯一性的鋼制條形碼,,使用光電傳感器來掃描讀寫完成不同車身信息的傳遞,,其特點是車身信息必須存儲在PLC里,設置一個專用車身數(shù)據(jù)PLC管理車間內(nèi)部運行的所有車身的數(shù)據(jù),,BODY DATA PLC在車間運行時有大量數(shù)據(jù)交換,,所以,對PLC性能要求高,,大容量的內(nèi)存,,對網(wǎng)絡通訊的速率、可靠性要求都很高,。

        3.2RFID解決方案

  采用RFID系統(tǒng)后,,在每個雪橇底部保護盒里安裝一個電子標簽,電子標簽存儲著條形碼,、車型,、顏色、整車定義碼等大量信息,,形成多個小型移動數(shù)據(jù)庫,,在整個生產(chǎn)流程中經(jīng)過讀寫站點可讀可寫,。在多方技術調(diào)研和方案論證后,武漢二廠油漆項目選用了EMS公司的RFID識別系統(tǒng),。電子標簽采用最高可承受240℃ HMS150HT高溫系列產(chǎn)品,,移動電子標簽存儲了大量車身及物流指導信息(見圖2)。

移動電子標簽

  圖2移動電子標簽

  因此當本地PLC與數(shù)據(jù)服務器通訊異常時,,RFID系統(tǒng)利用電子標簽存儲的信息仍然可以生產(chǎn),,不會導致大面積生產(chǎn)終止。讀寫頭采用HF-CNTL-IND-02,,通訊協(xié)議基于TCP/IP,,傳輸速度更快、穩(wěn)定性也更好,。根據(jù)生產(chǎn)和管理功能需要,,在油漆車間出入口處、工件物流的分岔處,、重要的工藝過程(如電泳線,、UBS線、噴漆室,、儲存區(qū)等)入口處總共設置了26套讀/寫站,,從而實現(xiàn)對車身進入油漆車間到發(fā)總裝整個生產(chǎn)過程進行RFID跟蹤管理和控制。

  3.3車身跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能

  3.3.1生產(chǎn)管理指導功能

  1)車身數(shù)據(jù)指導機器人及人工識別車型,、噴涂顏色,,

  2)各類車身物流的管理:包括車身的導入、導出,、側厚管理,,多次循環(huán)統(tǒng)計等,

  3)載具的管理:包括底,、面漆雪橇,、UBS吊具清洗、導出修理等,,

  4)向下游車間系統(tǒng)傳遞車身信息。

  3.3.2信息統(tǒng)計報表功能

  1)實時統(tǒng)計各工藝段,、生產(chǎn)線區(qū)域內(nèi)在制品數(shù)量,,

  2)班、日,、月等生產(chǎn)信息統(tǒng)計報表,,

  3)分時段,分車型,、顏色統(tǒng)計已生產(chǎn)的各類車身數(shù)量

  3.3.3生產(chǎn)線的實時監(jiān)控功能

  1)查找某輛車所在的具體位置,,譬如是在存儲區(qū)或者點修補間等,,

  2)查閱在線或歷史車身在油漆車間的狀態(tài),

  RFID車身跟蹤系統(tǒng)作為油漆車間ENCCR系統(tǒng)的重要子模塊,,各類相關的生產(chǎn)管理人員通過獨立的使用權限登錄,,從中控室或現(xiàn)場的客戶端CCR-View平臺可以進入RFID車身跟蹤系統(tǒng),實現(xiàn)生產(chǎn)信息的實時查詢,、打印功能,。

  4.軟件設計

  4.1讀寫站標準功能塊內(nèi)部結構

  軟件方面,二廠油漆車間監(jiān)控系統(tǒng)采用的Wonderware公司的InTouch 9.0作為上位機組態(tài)軟件,。讀/寫站采用標準以太網(wǎng)協(xié)議和操作終端及PLC連接并通訊,,PLC與讀/寫站控制器的通訊程序,是用Unity Pro開發(fā)的Premium PLC的讀/寫站功能塊MFC_MAIN,,MFC_MAIN 功能塊涵蓋了所有與讀/寫站有關的必要的程序邏輯,,程序塊結構如圖3:

   圖3程序塊結構

  主程序塊內(nèi)部結構主要包含與中央監(jiān)控系統(tǒng)的報文消息CCR_MSG,與輸送系統(tǒng)的接口MFC_FTS_IF,,與讀寫系統(tǒng)的接口MFC_READ_WRITE_IF,,以及與操作終端的數(shù)據(jù)接口RW_DB。

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