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RFID在焊裝生產線上的應用

時間: 2017-03-17 17:55

隨著國內汽車工業的迅猛發展,汽車產品的多樣性、生產工藝的復雜性使得生產信息管理的手段得到不斷提升,車體識別系統在汽車生產線上的應用,更讓汽車生產的柔性化和按訂單生產成為可能。本文結合榮威350的應用實例詳細介紹了RFID系統在焊裝生產線上的應用。

在汽車生產線上采用車體識別系統(AVI),可以對各類車型生產數據的統計、質量監控以及質量信息進行實時采集,并及時向物料管理、生產調度、質量保證以及其他相關的各部門傳送,這對原材料供應、生產調度、銷售服務、質量監控以及整車的終身質量跟蹤、多車型混線生產等都有著重要的作用。

目前應用的車體識別系統主要有兩種,即條形碼(Barcode)和射頻識別(RFID)。在此,本文將結合榮威350的應用實例重點介紹RFID系統在焊裝生產線上的應用。

RFID系統組成

一個典型的RFID系統包括載碼體TAG(數據載體或數據存儲器)、載碼體讀/寫(R/W)裝置和接口模塊(Interface)。

在焊裝車間,輸送設備為滑撬輸送機(Skid-Conveyor,見圖1),載碼體TAG被固定在載有工件的滑撬上,自始至終隨工件運行。這實際上就形成了一個個隨工件運動的移動數據庫,工件由此變成了在整個生產流程中隨身攜帶數據庫的“智能工件”。

圖1 焊裝車間的滑撬輸送機

根據工藝及生產管理需要,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(如機器人焊接、機器人拼裝)入口處設置載碼體讀寫站。載碼體讀寫站由工件位置檢測開關、載碼體讀/寫裝置、通信接口模塊和人機界面所組成。

讀取載碼體數據的過程為:工件位置檢測開關檢測到工件到位后,載碼體讀寫裝置開始自動讀取安裝在滑撬上載碼體中存儲的數據,并將數據傳給PLC,同時顯示在人機界面上;PLC將得到的數據信息進行處理,以決定下一步的工序流程。

向載碼體中寫入數據的過程為:工件位置檢測開關檢測到工件到位信號后,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據寫入載碼體,并將此次的操作結果顯示在人機界面上。

通過上述對安裝在滑撬上載碼體的讀/寫操作,所有信息均通過PLC上傳給車間生產過程監控系統(PMC)進行進一步的處理和運算,從而實現對整個車間工件物流的跟蹤和生產過程的控制。

可以看出,RFID是一種分散式的數據存儲系統,在整個工藝流程中,全部或部分的工件信息存儲在載碼體里面,通過載碼體讀寫裝置來讀取工件信息,然后進行相關的操作。這種方式的優點是配置靈活、響應速度快且對系統通信的要求較低。另外,采用這種方式,不需要所有的讀寫裝置都和主數據庫通信,因此與主數據庫通信的失敗不會導致生產的停止。

RFID系統性能

在車身車間選用射頻識別系統時一般考慮以下幾個性能:

1.載碼體存儲容量

從幾十到上萬個字節不等,存儲容量越大,成本越高;在車身車間應用時,一般情況下載碼體存儲容量選擇幾千個字節左右即能滿足要求。

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。一般在滑撬輸送機上使用時,選取30~150mm即可。

3.數據傳輸速率

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等級及耐溫性能。

5.接口形式

應選擇能夠方便與PLC、總線等連接的接口形式。目前主要有RS232/485、現場總線等接口形式。

在焊裝生產線上的應用

在榮威350焊裝生產線上廣泛應用的RFID是美國EMS公司的HMS系列產品,載碼體型號為HMS150,讀寫頭型號為HF-ANT-1010-01,讀寫頭網絡適配器型號為HF-CNTL-DNT-01。

1.系統概述

該系統以Rockwell Guardlogix 1756-L62S作為主控單元、Rockwell 2711P-T12C4D2為數據操作人機界面,HF-CNTL-DNT-01通過PLC的1756-DNB模塊組成相對獨立的Devicenet網絡。識別系統PLC通過工業以太網將識別系統的所有信息傳送給滑撬輸送系統PLC、焊接工位機器人以及車間PMC系統,以實現整個焊裝車間生產信息的管理。榮威350車型數據傳遞系統流程如圖2所示。

圖2 榮威350車型數據傳遞系統流程圖

2.系統硬件組成

(1)車體識別系統PLC 通過Devicenet網絡完成車體識別系統內部的控制,并通過工業以太網將有關數據和車體信息傳送到滑撬輸送系統及各區域的控制系統,參與相應區域的控制,同時把這些信息傳送到中央控制室的監控系統,用于顯示、打印。

(2)現場讀寫站(R/W Station) 每個現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、滑撬號、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中進行處理?,F場設置的讀寫站主要有:

UB60讀寫站:設置車體上到滑撬上的初始工位,當檢測開關檢測到車體到位后,讀寫站只進行寫操作,將發動機艙區域PLC所傳送過來的車型信息寫入TAG;發動機艙的車型數據是通過人工掃描車型條碼得到的數據,掃描的數據通過以太網傳送到發動機艙區域的控制PLC中,發動機艙區域PLC再通過以太網將此數據在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:這些工位均為機器人焊接工位,當車體到位后,讀寫站讀取滑撬載碼體中的車型信息,并將讀取的結果傳送給該工位的控制PLC,PLC根據車型信息的不同,再通過以太網控制機器人調用不同的用戶程序,從而實現多車型的混線生產。

UB120讀寫站:該工位為檢查工位,具備出件和進件的功能。當重新進一輛車體時,人工在HMI上寫入車型信息,讀寫站再將此信息寫入載碼體;正常生產時,由于考慮到MB10工位需要拼裝車頂,需要識別是天窗還是非天窗,并結合節拍等原因,UB120讀寫站還要執行讀的功能,并且UB120工位還會進行重新的人工掃碼,將掃描出的數據和讀寫頭讀出的數據進行對比,確保數據不會有誤,以保證MB10工位拼裝工件的正確。

MB110、120和240讀寫站:這3個工位皆為升降機工位,且在升降機處可以將車臨時下線,也可將車體臨時插入上線,故在這幾個工位安裝了具備寫功能的讀寫站,當臨時插入車體上線時,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) 載碼體采用防護等級為IP65的HMS150,載碼體安裝在每一個滑撬上。存儲車體的所有信息隨著工藝流程在焊裝車間內循環使用。

此外,有些生產線上RFID系統采用只讀型載碼體,這種系統的運行方式類似于條碼識別系統,但數據讀取的準確性比條碼識別系統要高,并且更能夠耐受惡劣的環境,優點是系統成本要比可讀寫識別系統低。據統計,受環境因素及維護情況的影響,條碼識別系統數據讀取的準確性只有不到90%,而RFID系統幾乎可達到100%。

結語

車體識別系統在汽車生產線上的應用,使得汽車生產的柔性化和按訂單生產成為可能,車體信息檔案也將伴隨一輛車從制造到銷售,再到售后服務的全過程,為汽車的生產管理和售后服務提供了強大的基礎數據,為整車終身的質量跟蹤、事故分析等提供了第一手資料。目前,國內的主要汽車生產企業(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車間使用了車體識別系統。

作者:張長江 來源:佳工網

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