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)工藝的復雜性使得生產(chǎn)信息管理的手段得到不斷提升，車體識別系統(tǒng)在汽車生產(chǎn)線上的應用，更讓汽車生產(chǎn)的柔性化和按訂單生產(chǎn)成為可能。本文結合榮威350的應用實例詳細介紹了RFID系統(tǒng)在焊裝生產(chǎn)線上的應用。

　　在汽車生產(chǎn)線上采用車體識別系統(tǒng)(AVI)，可以對各類車型生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、質量監(jiān)控以及質量信息進行實時采集，并及時向物料管理、生產(chǎn)調(diào)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(chǎn)調(diào)度、銷售服務、質量監(jiān)控以及整車的終身質量跟蹤、多車型混線生產(chǎn)等都有著重要的作用。

　　目前應用的車體識別系統(tǒng)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(tǒng)在焊裝生產(chǎn)線上的應用。

　　RFID系統(tǒng)組成

　　一個典型的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(shù)據(jù)庫，工件由此變成了在整個生產(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

　　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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳給PLC，同時顯示在人機界面上;PLC將得到的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(chǎn)過程監(jiān)控系統(tǒng)(PMC)進行進一步的處理和運算，從而實現(xiàn)對整個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)存儲系統(tǒng)，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(yōu)點是配置靈活、響應速度快且對系統(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)庫通信的失敗不會導致生產(chǎn)的停止。

　　RFID系統(tǒng)性能

　　在車身車間選用射頻識別系統(tǒng)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(jié)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(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。一般在滑撬輸送機上使用時，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(xiàn)場總線等接口形式。

　　在焊裝生產(chǎn)線上的應用

　　在榮威350焊裝生產(chǎn)線上廣泛應用的RFID是美國EMS公司的HMS系列產(chǎn)品，載碼體型號為HMS150，讀寫頭型號為HF-ANT-1010-01，讀寫頭網(wǎng)絡適配器型號為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)操作人機界面，HF-CNTL-DNT-01通過PLC的1756-DNB模塊組成相對獨立的Devicenet網(wǎng)絡。識別系統(tǒng)PLC通過工業(yè)以太網(wǎng)將識別系統(tǒng)的所有信息傳送給滑撬輸送系統(tǒng)PLC、焊接工位機器人以及車間PMC系統(tǒng)，以實現(xiàn)整個焊裝車間生產(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)車體識別系統(tǒng)PLC 通過Devicenet網(wǎng)絡完成車體識別系統(tǒng)內(nèi)部的控制，并通過工業(yè)以太網(wǎng)將有關數(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)，參與相應區(qū)域的控制，同時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、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(xiàn)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(fā)動機艙區(qū)域PLC所傳送過來的車型信息寫入TAG;發(fā)動機艙的車型數(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)動機艙區(qū)域的控制PLC中，發(fā)動機艙區(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(jù)車型信息的不同，再通過以太網(wǎng)控制機器人調(diào)用不同的用戶程序，從而實現(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(chǎn)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(jié)拍等原因，UB120讀寫站還要執(zhí)行讀的功能，并且UB120工位還會進行重新的人工掃碼，將掃描出的數(shù)據(jù)和讀寫頭讀出的數(shù)據(jù)進行對比，確保數(shù)據(jù)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(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)的運行方式類似于條碼識別系統(tǒng)，但數(shù)據(jù)讀取的準確性比條碼識別系統(tǒng)要高，并且更能夠耐受惡劣的環(huán)境，優(yōu)點是系統(tǒng)成本要比可讀寫識別系統(tǒng)低。據(jù)統(tǒng)計，受環(huán)境因素及維護情況的影響，條碼識別系統(tǒng)數(shù)據(jù)讀取的準確性只有不到90%，而RFID系統(tǒng)幾乎可達到100%。

　　結語

　　車體識別系統(tǒng)在汽車生產(chǎn)線上的應用，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，再到售后服務的全過程，為汽車的生產(chǎn)管理和售后服務提供了強大的基礎數(shù)據(jù)，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(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)車間使用了車體識別系統(tǒng)。