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。在生產過程中，工藝、機器人、輸送設備可從電子標簽獲得指導生產必需的車身信息。

　　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流程，上連企業(yè)ERP系統(tǒng)，下管理整個油漆車間的生產物流指導，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，指導生產管理。優(yōu)點是方便靈活，缺點是對于車間生產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，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，大容量的內存，對網絡通訊的速率、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，在整個生產流程中經過讀寫站點可讀可寫。在多方技術調研和方案論證后，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高溫系列產品，移動電子標簽存儲了大量車身及物流指導信息(見圖2)。

　　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，不會導致大面積生產終止。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、生產線區(qū)域內在制品數(shù)量，

　　2)班、日、月等生產信息統(tǒng)計報表，

　　3)分時段，分車型、顏色統(tǒng)計已生產的各類車身數(shù)量

　　3.3.3生產線的實時監(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。