基于射頻識別系統(tǒng)的車身儲運線信息管理

前言

　　近年來，隨著制造業(yè)自動化水平的快速提高和迅猛發(fā)展，生產(chǎn)線的信息管理重要性體現(xiàn)得越來越強。產(chǎn)品的多樣性、生產(chǎn)工藝的復雜性和產(chǎn)品更新?lián)Q代節(jié)奏的加快，決定了生產(chǎn)信息管理手段和方法的不斷提高。

　　信息管理的基本條件是：生產(chǎn)線上的產(chǎn)品具有可以標明“自己身份”的信息載體，只有正確識別出產(chǎn)品類型、品種等信息，才能完成生產(chǎn)過程的流程控制，實現(xiàn)各種信息管理。作為信息載體比較常見的有條形碼、射頻識別系統(tǒng)RFID (Radio Frequency Identification)等。射頻識別系統(tǒng)中的載碼體（TAGS），也常被稱作電子標簽。和條形碼等其他信息載體相比，電子標簽具有數(shù)據(jù)可讀可寫；誤碼率低；耐高溫；耐腐蝕；無需光學可視等耐受惡劣環(huán)境的優(yōu)點。因此，它的應用領(lǐng)域十分廣泛。

　　本文介紹以射頻識別系統(tǒng)為基礎(chǔ)，電子標簽作為信息載體，實現(xiàn)對汽車生產(chǎn)過程中車身儲運線信息管理的實例。

1、系統(tǒng)的總體構(gòu)成

　　整體系統(tǒng)由計算機、RFID、信息錄入終端、信息查詢終端以及控制PLC等組成。系統(tǒng)簡要結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 系統(tǒng)構(gòu)成

　　(1) 計算機：是本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和管理中心。負責信息管理和控制生產(chǎn)流程。主要硬件構(gòu)成：CPU P4 2.4G；100M以太網(wǎng)卡。軟件組成：INTOUCH 8.0；SQL SERVER2000。

　　(2) 控制PLC：控制整條生產(chǎn)線運行以及全部上下車動作的完成。接收計算機傳給它的發(fā)車、上下車等指令。本系統(tǒng)中使用MITSUBISHI 公司的A2A CPU主機。采用總線方式控制。

　　(3) 信息錄入終端：主要完成上線車型信息代碼的錄入。由顯示器、終端控制器、鍵盤以及條形碼閱讀器組成。根據(jù)上線前信息代碼形式的不同，各上線點的信息錄入既可以由條形碼掃描器直接讀取，也可由操作工人從上線處的終端鍵盤上鍵入。信息代碼錄入后，在該處的終端顯示器上，直接顯示出當前錄入的具體車型信息。

　　(4) 信息查詢終端：可以是通過以太網(wǎng)（Ethernet）和本系統(tǒng)相連的任何計算機或終端。它們分布在不同的職能部門，以交換機和以太網(wǎng)為介質(zhì)，與本系統(tǒng)連接。

　　(5) 射頻識別系統(tǒng)：是本系統(tǒng)的信息載體。它主要由安裝在運送車身的吊具上的載碼體；讀寫載碼體數(shù)據(jù)的天線（Antenna）、控制讀寫和通訊處理的控制器(Controller)以及網(wǎng)絡接口模塊(Bus Module)四部分組成。本系統(tǒng)中射頻識別系統(tǒng)使用美國EMS公司的LRP820。由于本系統(tǒng)中識別系統(tǒng)對載碼體的讀寫是由計算機完成的，因此，選用支持多點接口協(xié)議（MUX32）的MM80網(wǎng)絡接口模塊,它可連接32個讀寫設備。直接通過Rs232口和計算機連接。

2、系統(tǒng)功能

　　車身在進入儲運線吊具時,由終端錄入車型代碼，計算機將此信息經(jīng)過處理后，自動寫入載碼體。以此為基礎(chǔ)，計算機能夠通過安裝在儲運線上各下線點以及各轉(zhuǎn)儲工位上的RFID天線讀取此信息，實現(xiàn)信息管理，并根據(jù)生產(chǎn)工藝流程，向控制PLC發(fā)送指令，完成相關(guān)的操作和流程控制。車身下線后，運載車身的吊具上的載碼體信息即被置為空。

　　本系統(tǒng)可實現(xiàn)以下主要功能：

　　(1) 生產(chǎn)管理操作

　　·指定當前上線車型的存儲區(qū)域
　　·上線車型自動歸類存儲
　　·下線車型選擇
　　·車身及空吊具周轉(zhuǎn)

　　(2) 信息統(tǒng)計報表管理

　　·實時統(tǒng)計在線車型品種數(shù)量
　　·上、下線車型品種數(shù)量統(tǒng)計報表
　　·班、日、月等生產(chǎn)信息統(tǒng)計報表
　　·分類報表統(tǒng)計已生產(chǎn)的各種車型數(shù)量等

　　(3) 生產(chǎn)線的實時監(jiān)控

　　·監(jiān)控當前在線車型的具體位置
　　·查看某一在線車型的產(chǎn)品信息和上線時間等
　　·輸送線及相關(guān)設備運行狀態(tài)及故障監(jiān)控

　　整條儲運線的計算機監(jiān)控與管理，作為公司局域網(wǎng)的一個重要組成部分。在經(jīng)過授權(quán)的職能部門。相關(guān)管理者可通過口令權(quán)限，對生產(chǎn)線上的車型信息和下線車型數(shù)量等生產(chǎn)信息進行訪問和查詢并打印出相應報表。

3、軟件設計

　　在本系統(tǒng)中監(jiān)控軟件選用 Wonderware 公司的InTouch 8.0組態(tài)軟件。在InTouch的設備驅(qū)動程序中，不包含和LRP820控制器的通訊程序，因此需要編寫識別系統(tǒng)通訊程序以及終端錄入和響應終端查詢等程序。

　　EMS產(chǎn)品提供標準的通訊協(xié)議，使用者可以方便的編寫計算機和RFID控制器之間的通訊程序。圖2是計算機通過控制器從載碼體中讀取一個數(shù)據(jù)塊的命令格式以及控制器返回數(shù)據(jù)的格式。在實際使用中，很多情況下不必

圖2 從載碼體中讀取一個數(shù)據(jù)塊的命令格式

　　和讀取數(shù)據(jù)一樣，向載碼體寫入數(shù)據(jù)也同樣可以是一個或多個字節(jié)。圖3 是計算機通過控制器向載碼體寫入一個數(shù)據(jù)塊的命令格式。程序編寫比較簡單，程序清單略。

圖3 向載碼體寫入一個數(shù)據(jù)塊的命令格式

4、系統(tǒng)可靠性的和穩(wěn)定性約束

　　可靠性是任何產(chǎn)品和工程的生命所在，作為管理手段和控制應用，離開可靠性和穩(wěn)定性，就很難體現(xiàn)出其具體價值。在本系統(tǒng)中影響可靠性的和穩(wěn)定性主要的因素有：

　　(1) 信息代碼來源的可靠性

　　和其他數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一樣, 數(shù)據(jù)來源的可靠性是基礎(chǔ)。作為本系統(tǒng)數(shù)據(jù)源的基礎(chǔ)，射頻識別系統(tǒng)讀寫電子標簽的可靠性，對整體系統(tǒng)穩(wěn)定和可靠至關(guān)重要。一個讀或?qū)懼芷诘耐暾?；載碼體的安裝；天線對載碼體的讀寫距離受周邊金屬和電磁輻射的影響是設計中首要考慮的主要因素。

　　(2) 軟件設計的可靠性

　　在多點通訊中，對發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)以及返回消息的完整處理，是特別重要的，直接關(guān)系系統(tǒng)的可靠性。對控制器發(fā)出讀或?qū)懼噶詈?，根?jù)返回的消息判斷指令是否被成功執(zhí)行是十分必要的。

　　LRP820提供了很好的應用特性，使得使用者能夠在目標移動過程中讀取載碼體中的數(shù)據(jù)，但是在多控制器系統(tǒng)中，兩個或兩個以上的載碼體同時進入讀寫狀態(tài)的情況也會出現(xiàn)的，這是軟件設計過程中，必須提供的冗余處理。

5、結(jié)束語

　　和其它由PLC來讀寫和管理射頻識別系統(tǒng)的方案比較。在信息量大、產(chǎn)品種類繁多的管理系統(tǒng)中，本方案具有更大的優(yōu)越性。計算機免去了和PLC之間大量的數(shù)據(jù)交換。PLC也從無限的代碼數(shù)據(jù)處理中解脫出來，代之以計算機的數(shù)據(jù)庫管理。

　　本系統(tǒng)自（2003年）正式在柳新汽車沖壓件有限公司投入使用以來,整體系統(tǒng)運行狀況穩(wěn)定，射頻識別系統(tǒng)讀寫信息可靠，系統(tǒng)操作界面友好，操作簡便，能有效的提高生產(chǎn)效率,滿足生產(chǎn)和管理的需要。