RFID在焊裝生產(chǎn)線上的應(yīng)用

　　隨著國內(nèi)汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車產(chǎn)品的多樣性、生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性使得生產(chǎn)信息管理的手段得到不斷提升，車體識(shí)別系統(tǒng)在汽車生產(chǎn)線上的應(yīng)用，更讓汽車生產(chǎn)的柔性化和按訂單生產(chǎn)成為可能。本文結(jié)合榮威350的應(yīng)用實(shí)例詳細(xì)介紹了RFID系統(tǒng)在焊裝生產(chǎn)線上的應(yīng)用。

　　在汽車生產(chǎn)線上采用車體識(shí)別系統(tǒng)(AVI)，可以對(duì)各類車型生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、質(zhì)量監(jiān)控以及質(zhì)量信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并及時(shí)向物料管理、生產(chǎn)調(diào)度、質(zhì)量保證以及其他相關(guān)的各部門傳送，這對(duì)原材料供應(yīng)、生產(chǎn)調(diào)度、銷售服務(wù)、質(zhì)量監(jiān)控以及整車的終身質(zhì)量跟蹤、多車型混線生產(chǎn)等都有著重要的作用。

　　目前應(yīng)用的車體識(shí)別系統(tǒng)主要有兩種，即條形碼(Barcode)和射頻識(shí)別(RFID)。在此，本文將結(jié)合榮威350的應(yīng)用實(shí)例重點(diǎn)介紹RFID系統(tǒng)在焊裝生產(chǎn)線上的應(yīng)用。

　　RFID系統(tǒng)組成

　　一個(gè)典型的RFID系統(tǒng)包括載碼體TAG(數(shù)據(jù)載體或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器)、載碼體讀/寫(R/W)裝置和接口模塊(Interface)。

　　在焊裝車間，輸送設(shè)備為滑撬輸送機(jī)(Skid-Conveyor，見圖1)，載碼體TAG被固定在載有工件的滑撬上，自始至終隨工件運(yùn)行。這實(shí)際上就形成了一個(gè)個(gè)隨工件運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)數(shù)據(jù)庫，工件由此變成了在整個(gè)生產(chǎn)流程中隨身攜帶數(shù)據(jù)庫的“智能工件”。

　　圖1 焊裝車間的滑撬輸送機(jī)

　　根據(jù)工藝及生產(chǎn)管理需要，可在焊裝車間的滑撬起始工位、工件物流的分岔處和重要的工藝過程(如機(jī)器人焊接、機(jī)器人拼裝)入口處設(shè)置載碼體讀寫站。載碼體讀寫站由工件位置檢測(cè)開關(guān)、載碼體讀/寫裝置、通信接口模塊和人機(jī)界面所組成。

　　讀取載碼體數(shù)據(jù)的過程為：工件位置檢測(cè)開關(guān)檢測(cè)到工件到位后，載碼體讀寫裝置開始自動(dòng)讀取安裝在滑撬上載碼體中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳給PLC，同時(shí)顯示在人機(jī)界面上;PLC將得到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，以決定下一步的工序流程。

　　向載碼體中寫入數(shù)據(jù)的過程為：工件位置檢測(cè)開關(guān)檢測(cè)到工件到位信號(hào)后，工件停止，載碼體讀寫裝置將之前條碼掃描器掃描出的車型數(shù)據(jù)寫入載碼體，并將此次的操作結(jié)果顯示在人機(jī)界面上。

　　通過上述對(duì)安裝在滑撬上載碼體的讀/寫操作，所有信息均通過PLC上傳給車間生產(chǎn)過程監(jiān)控系統(tǒng)(PMC)進(jìn)行進(jìn)一步的處理和運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)車間工件物流的跟蹤和生產(chǎn)過程的控制。

　　可以看出，RFID是一種分散式的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，在整個(gè)工藝流程中，全部或部分的工件信息存儲(chǔ)在載碼體里面，通過載碼體讀寫裝置來讀取工件信息，然后進(jìn)行相關(guān)的操作。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是配置靈活、響應(yīng)速度快且對(duì)系統(tǒng)通信的要求較低。另外，采用這種方式，不需要所有的讀寫裝置都和主數(shù)據(jù)庫通信，因此與主數(shù)據(jù)庫通信的失敗不會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)的停止。

　　RFID系統(tǒng)性能

　　在車身車間選用射頻識(shí)別系統(tǒng)時(shí)一般考慮以下幾個(gè)性能：

　　1.載碼體存儲(chǔ)容量

　　從幾十到上萬個(gè)字節(jié)不等，存儲(chǔ)容量越大，成本越高;在車身車間應(yīng)用時(shí)，一般情況下載碼體存儲(chǔ)容量選擇幾千個(gè)字節(jié)左右即能滿足要求。

　　2.讀寫距離

　　讀寫距離是指載碼體讀/寫裝置表面到載碼體表面的正常工作距離。一般在滑撬輸送機(jī)上使用時(shí)，選取30～150mm即可。

　　3.數(shù)據(jù)傳輸速率

　　包括載碼體讀/寫裝置的讀寫速率以及讀/寫裝置與PLC的通信速率。

　　4.工作環(huán)境

　　車身車間焊接工位較多，焊接飛濺的火花較大，因此載碼體需要具備一定的防護(hù)等級(jí)及耐溫性能。

　　5.接口形式

　　應(yīng)選擇能夠方便與PLC、總線等連接的接口形式。目前主要有RS232/485、現(xiàn)場總線等接口形式。

　　在焊裝生產(chǎn)線上的應(yīng)用

　　在榮威350焊裝生產(chǎn)線上廣泛應(yīng)用的RFID是美國EMS公司的HMS系列產(chǎn)品，載碼體型號(hào)為HMS150，讀寫頭型號(hào)為HF-ANT-1010-01，讀寫頭網(wǎng)絡(luò)適配器型號(hào)為HF-CNTL-DNT-01。

　　1.系統(tǒng)概述

　　該系統(tǒng)以Rockwell Guardlogix 1756-L62S作為主控單元、Rockwell 2711P-T12C4D2為數(shù)據(jù)操作人機(jī)界面，HF-CNTL-DNT-01通過PLC的1756-DNB模塊組成相對(duì)獨(dú)立的Devicenet網(wǎng)絡(luò)。識(shí)別系統(tǒng)PLC通過工業(yè)以太網(wǎng)將識(shí)別系統(tǒng)的所有信息傳送給滑撬輸送系統(tǒng)PLC、焊接工位機(jī)器人以及車間PMC系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)焊裝車間生產(chǎn)信息的管理。榮威350車型數(shù)據(jù)傳遞系統(tǒng)流程如圖2所示。

　　圖2 榮威350車型數(shù)據(jù)傳遞系統(tǒng)流程圖

　　2.系統(tǒng)硬件組成

　　(1)車體識(shí)別系統(tǒng)PLC 通過Devicenet網(wǎng)絡(luò)完成車體識(shí)別系統(tǒng)內(nèi)部的控制，并通過工業(yè)以太網(wǎng)將有關(guān)數(shù)據(jù)和車體信息傳送到滑撬輸送系統(tǒng)及各區(qū)域的控制系統(tǒng)，參與相應(yīng)區(qū)域的控制，同時(shí)把這些信息傳送到中央控制室的監(jiān)控系統(tǒng)，用于顯示、打印。

　　(2)現(xiàn)場讀寫站(R/W Station) 每個(gè)現(xiàn)場讀寫站都裝有觸摸屏(HMI)和接口模塊，觸摸屏主要完成車體順序號(hào)、滑撬號(hào)、車體顏色、是否天窗及車型等信息的寫入、讀出顯示和修改。接口模塊(HF-CNTL-DNT-01)主要處理讀寫頭HF-ANT-1010-01要寫入或讀出的信息，并把此信息通過Devicenet送到PLC的CPU中進(jìn)行處理?，F(xiàn)場設(shè)置的讀寫站主要有：

　　UB60讀寫站：設(shè)置車體上到滑撬上的初始工位，當(dāng)檢測(cè)開關(guān)檢測(cè)到車體到位后，讀寫站只進(jìn)行寫操作，將發(fā)動(dòng)機(jī)艙區(qū)域PLC所傳送過來的車型信息寫入TAG;發(fā)動(dòng)機(jī)艙的車型數(shù)據(jù)是通過人工掃描車型條碼得到的數(shù)據(jù)，掃描的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳送到發(fā)動(dòng)機(jī)艙區(qū)域的控制PLC中，發(fā)動(dòng)機(jī)艙區(qū)域PLC再通過以太網(wǎng)將此數(shù)據(jù)在UB60工位寫入滑撬的載碼體中。

　　UB70、80、90，MB20、30、40、50、90、130、140、160、180和190讀寫站：這些工位均為機(jī)器人焊接工位，當(dāng)車體到位后，讀寫站讀取滑撬載碼體中的車型信息，并將讀取的結(jié)果傳送給該工位的控制PLC，PLC根據(jù)車型信息的不同，再通過以太網(wǎng)控制機(jī)器人調(diào)用不同的用戶程序，從而實(shí)現(xiàn)多車型的混線生產(chǎn)。

　　UB120讀寫站：該工位為檢查工位，具備出件和進(jìn)件的功能。當(dāng)重新進(jìn)一輛車體時(shí)，人工在HMI上寫入車型信息，讀寫站再將此信息寫入載碼體;正常生產(chǎn)時(shí)，由于考慮到MB10工位需要拼裝車頂，需要識(shí)別是天窗還是非天窗，并結(jié)合節(jié)拍等原因，UB120讀寫站還要執(zhí)行讀的功能，并且UB120工位還會(huì)進(jìn)行重新的人工掃碼，將掃描出的數(shù)據(jù)和讀寫頭讀出的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，確保數(shù)據(jù)不會(huì)有誤，以保證MB10工位拼裝工件的正確。

　　MB110、120和240讀寫站：這3個(gè)工位皆為升降機(jī)工位，且在升降機(jī)處可以將車臨時(shí)下線，也可將車體臨時(shí)插入上線，故在這幾個(gè)工位安裝了具備寫功能的讀寫站，當(dāng)臨時(shí)插入車體上線時(shí)，首先在HMI上將車體信息輸入控制PLC中，PLC通過Devicenet控制讀寫頭將此信息寫入滑撬的載碼體中。

　　(3)載碼體(RF TAG) 載碼體采用防護(hù)等級(jí)為IP65的HMS150，載碼體安裝在每一個(gè)滑撬上。存儲(chǔ)車體的所有信息隨著工藝流程在焊裝車間內(nèi)循環(huán)使用。

　　此外，有些生產(chǎn)線上RFID系統(tǒng)采用只讀型載碼體，這種系統(tǒng)的運(yùn)行方式類似于條碼識(shí)別系統(tǒng)，但數(shù)據(jù)讀取的準(zhǔn)確性比條碼識(shí)別系統(tǒng)要高，并且更能夠耐受惡劣的環(huán)境，優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)成本要比可讀寫識(shí)別系統(tǒng)低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，受環(huán)境因素及維護(hù)情況的影響，條碼識(shí)別系統(tǒng)數(shù)據(jù)讀取的準(zhǔn)確性只有不到90%，而RFID系統(tǒng)幾乎可達(dá)到100%。

　　結(jié)語

　　車體識(shí)別系統(tǒng)在汽車生產(chǎn)線上的應(yīng)用，使得汽車生產(chǎn)的柔性化和按訂單生產(chǎn)成為可能，車體信息檔案也將伴隨一輛車從制造到銷售，再到售后服務(wù)的全過程，為汽車的生產(chǎn)管理和售后服務(wù)提供了強(qiáng)大的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為整車終身的質(zhì)量跟蹤、事故分析等提供了第一手資料。目前，國內(nèi)的主要汽車生產(chǎn)企業(yè)(如上海-大眾、上海通用和一汽大眾等)均在焊裝、涂裝和總裝等主要生產(chǎn)車間使用了車體識(shí)別系統(tǒng)。