RFID南非豐田自動化生產(chǎn)線成功應(yīng)用

豐田南非Burnaston公司是一家擁有超過3000名工人和年產(chǎn)量達(dá)220‘000輛的汽車裝配廠。此廠生產(chǎn)豐田公司的Corolla和Avensis系列轎車并銷往全世界。Burnaston公司設(shè)備科最近在其生產(chǎn)線中添加了EMS公司的RFID設(shè)備。豐田公司對RFID技術(shù)并不陌生，而且已經(jīng)在涂裝生產(chǎn)線上使用了AB公司生產(chǎn)的舊式有源RFID設(shè)備超過10年的歷史。但陳舊的設(shè)備已經(jīng)不能適應(yīng)新的生產(chǎn)流程，也超過了AB公司技術(shù)維護(hù)能力。因此，需要尋找新的系統(tǒng)來替代就設(shè)備，實現(xiàn)新功能。

過去11年里，豐田公司在其生產(chǎn)線中使用了AB公司的RFID Tag，讀寫器（AB公司已經(jīng)停止其RFID產(chǎn)品的生產(chǎn)）。其中的Tag容量僅40字節(jié)，最高存儲溫度只有140° F，而新建的涂裝車間的最高溫度將達(dá)到200° C。而且更重要的是，AB公司的有源Tag的可寫壽命為5000次，老舊有源Tag的壽命已經(jīng)快到達(dá)極限狀態(tài)。AB公司已經(jīng)決定了從2003年開始停止其RFID系統(tǒng)的生產(chǎn)和技術(shù)支持。于是豐田公司希望使用更加便宜，技術(shù)更先進(jìn)的產(chǎn)品來替代這套RFID系統(tǒng)。

懷著以上念頭，豐田公司在市場上尋找著另一種RFID系統(tǒng)來取代并升級自己的ID識別系統(tǒng)。并且最好能提供廣泛的接口以連接到豐田公司原有的PLC系統(tǒng)中。在豐田公司預(yù)定升級后，系統(tǒng)將使用一個獨(dú)立的PLC系統(tǒng)來控制傳送過程。在該系統(tǒng)中將使用老的AB PLC 5/25 和新PLC 5/40協(xié)同工作。需要考慮的還有接口問題，其中的PLC5/25上面提供的接口中沒有串行接口，而PLC 5/40 確擁有串口。

選擇合適的RFID產(chǎn)品，還需要考慮的是維護(hù)和防護(hù)，Tag的使用環(huán)境包括涂裝車間和裝配車間，環(huán)境中有大量灰塵，油脂和各種帶腐蝕性的廢棄物。因此，抗腐蝕性、耐久性和耐高溫成為現(xiàn)場工程師不得不考慮的地方。在這些地方，象標(biāo)簽類RFID Tag（有人說只有硬幣大小）是不能長時間使用的。

在預(yù)期設(shè)計中，涂裝車間的RFID Tag在涂裝車間必須在200° C下至少烘烤20分鐘。AB公司原來的那些Tag，僅能在常溫的60° C下才能正常工作。
最后，豐田公司要求RFID系統(tǒng)必須無縫的接入生產(chǎn)進(jìn)程中。而且車間內(nèi)生產(chǎn)的兩款新車型（花冠和Avensis）正處于熱銷中，生產(chǎn)線不能停。這樣就導(dǎo)致了改裝過程只能采用分步替換的方式一點(diǎn)一點(diǎn)的改造。如果  采取停線全部改造的方法，將會產(chǎn)生非常嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，也可能因為停線造成數(shù)據(jù)的不連續(xù)而影響生產(chǎn)。

南非系統(tǒng)集成商Datascan公司幫助豐田公司制定合理的系統(tǒng)改造方案。剛開始的時候，豐田公司看中了Baumer公司的有源高頻Tag。但是Baumer公司的產(chǎn)品與整個系統(tǒng)之間的連接存在問題，Baumer的硬件接口需要DH＋級別的PLC，和另一臺新的AB PLC 5/40。這些條件限制了Baumer公司產(chǎn)品的本次應(yīng)用。
EMS公司已經(jīng)與豐田公司有過多年的合作，法國和南非的豐田公司已經(jīng)在他們的汽車引擎/零部件生產(chǎn)線和涂裝車間使用了EMS公司的RFID設(shè)備。擁有多年合作歷史的EMS公司的系統(tǒng)可以提供直接連接到上面所提到的兩個PLC上的接口，而且EMS公司解決方案的報價僅為Baumer公司的60％，因此EMS公司的RFID系統(tǒng)成了豐田公司的必然選擇。

為了順利的將AB的RFID系統(tǒng)無縫的替換為EMS公司的產(chǎn)品，項目組（包括Datascan公司、豐田公司和EMS公司）決定使用分步替換法替換所有的天線和Tag。具體措施是首先，在每一個站點(diǎn)同時使用AB和EMS公司的RFID設(shè)備。在EMS公司的Tag上面寫入原來AB公司有源Tag上面同樣信息。兩套系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行能保證Tag信息的正確性，也允許單個站點(diǎn)的獨(dú)立通訊。而且還保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確型和安全性，如果需要的話，不需要任何改動就可以切換到另外一套系統(tǒng)而不影響生產(chǎn)。

此次項目，豐田公司選用的是EMS公司的LRP250HT抗高溫Tag。LRP250HT Tag存儲空間為48個字節(jié)，可讀寫次數(shù)為100,000次。此Tag可承受的最高溫度為200° C，正好滿足此次要求。

另外需要考慮的因素是輸送小車上面的Tag的安裝，小車為金屬制品，而金屬會影響RFID產(chǎn)品的讀寫性能。最后，我們使用了EMS公司和GM公司技術(shù)生產(chǎn)的陶瓷墊片和自己加工的金屬支架以使Tag遠(yuǎn)離小車上的金屬，圓滿的解決了這個問題。

讀寫器方面此次使用 LRP820-04讀寫控制器，該讀寫器使用了專為傳輸帶和金屬環(huán)境設(shè)計的天線。152mm的讀寫距離完全滿足此次的需要。

安裝天線也是需要考慮的事情。運(yùn)輸小車下面的空間太小，根本不能用于安裝天線。而且如果安裝不合理，有重型小車通過的話，可能會撞壞天線或Tag安裝支架。經(jīng)過幾個小時的研究，決定將天線安裝到距離金屬板面2到3英寸的高度并傾斜一定角度安裝，以減小金屬物品對RFID的影響。

豐田公司總共使用了39個LRP820-04讀寫控制器和超過20個CM52網(wǎng)絡(luò)接口模塊。CM52網(wǎng)絡(luò)接口模塊用于連接EMS讀寫控制器和AB的PLC 5/25 和 5/40。
最后，豐田公司還采購了EMS公司提供的手持讀寫器LPR7400用于維護(hù)生產(chǎn)線。工人可以使用LRP7400向運(yùn)輸小車上面安裝的Tag寫入數(shù)據(jù)，以記錄產(chǎn)品的型號/顏色/裝配信息等等。而且如果生產(chǎn)過程中出現(xiàn)寫入錯誤或漏寫等情況時，可以手動寫入以保證生產(chǎn)的連續(xù)性。