RFID作為自動(dòng)識(shí)別技術(shù)家族的一員，其低成本的潛能已經(jīng)讓其成為今天最令人激動(dòng)和期望的技術(shù)。

2009年，江淮汽車(chē)將有7大平臺(tái)的產(chǎn)品投向市場(chǎng)，然而這7大平臺(tái)白車(chē)身都將在一個(gè)3.4萬(wàn)m2的焊裝車(chē)間里全部實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)，RFID作為識(shí)別領(lǐng)域的排頭兵將在多種車(chē)型共線生產(chǎn)的焊裝線上發(fā)揮非常重要的作用。     

工作流程

基于焊裝生產(chǎn)線的輸送方式（橇體循環(huán)）和自動(dòng)化程度（50%），此生產(chǎn)線主要采用RFID自動(dòng)掃描方式來(lái)進(jìn)行車(chē)體識(shí)別。焊裝車(chē)間車(chē)體識(shí)別系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)工藝線上車(chē)體識(shí)別跟蹤、WBS庫(kù)區(qū)存儲(chǔ)調(diào)度以及生產(chǎn)線的生產(chǎn)排序管理。

工作過(guò)程如圖1：整個(gè)白車(chē)身生產(chǎn)過(guò)程的拉動(dòng)是從下車(chē)身總成線上線開(kāi)始的，首先，上位機(jī)根據(jù)接收到的生產(chǎn)計(jì)劃在下車(chē)身總成線的第一個(gè)工位上的生產(chǎn)看板上顯示出生產(chǎn)安排，這樣可以有效地指導(dǎo)工人按生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行生產(chǎn)操作；從下車(chē)身總成線的第二個(gè)工位開(kāi)始就全部進(jìn)入自動(dòng)化生產(chǎn)，在下車(chē)身總成線的最后一個(gè)工位也是橇體循環(huán)的起始工位，這時(shí)，系統(tǒng)的上位機(jī)將根據(jù)系統(tǒng)接收到的生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)線按照生產(chǎn)看板的實(shí)際完成情況進(jìn)行核對(duì)，然后將車(chē)體信息（上線順序號(hào)、車(chē)型、生產(chǎn)順序號(hào)，VIN碼、車(chē)身號(hào)、顏色、配置等）自動(dòng)地寫(xiě)入載碼體中；與此同時(shí)，側(cè)圍線區(qū)域?qū)⒕o跟在下車(chē)身總成線后面進(jìn)行生產(chǎn)，側(cè)圍線的生產(chǎn)模式和下車(chē)身總成的十分相似；然后，下車(chē)身總成和側(cè)圍在總成線將進(jìn)行有序結(jié)合，并在總成線重要的工位上設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)HMI終端，讓操作工人根據(jù)顯示的內(nèi)容進(jìn)行車(chē)體信息核對(duì)或者修改；經(jīng)過(guò)車(chē)身總成之后，白車(chē)身已經(jīng)初具規(guī)模，這時(shí)，將進(jìn)入調(diào)整線進(jìn)行四門(mén)兩蓋的裝配，在調(diào)整線的裝配工位上，操作工人根據(jù)RFID的讀寫(xiě)看板進(jìn)行信息的核對(duì)；最后，白車(chē)身進(jìn)入WBS存儲(chǔ)區(qū)根據(jù)車(chē)型和顏色進(jìn)行庫(kù)區(qū)的存儲(chǔ)與管理，再根據(jù)涂裝和總裝的實(shí)際生產(chǎn)需要，向涂裝車(chē)間送白車(chē)身，此時(shí)已完成一次循環(huán)，可以進(jìn)入下一輪循環(huán)。

圖1  系統(tǒng)工作流程

此系統(tǒng)的工作過(guò)程對(duì)車(chē)型信息的要求比較高，安全可靠性能要求高，因此對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制可靠性和安全性提出了更高的要求。

控制系統(tǒng)構(gòu)成

整個(gè)控制系統(tǒng)采用“集中監(jiān)控、分散控制”的典型控制模式（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示），依據(jù)這一原則，將整個(gè)焊裝車(chē)間生產(chǎn)控制系統(tǒng)分為3個(gè)層次，即監(jiān)控層、控制層和設(shè)備層。每一層又可分解為多個(gè)模塊，都由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，并可擴(kuò)展成樹(shù)狀結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)各自不同的功能。第3層是車(chē)間級(jí)監(jiān)控層，車(chē)間級(jí)服務(wù)器直接接收到廠級(jí)MES的生產(chǎn)計(jì)劃安排，整個(gè)車(chē)間將嚴(yán)格按計(jì)劃完成白車(chē)身的生產(chǎn)，然后車(chē)間級(jí)服務(wù)器將實(shí)際的生產(chǎn)完成情況反饋給廠級(jí)MES系統(tǒng)，這樣廠級(jí)MES系統(tǒng)根據(jù)各種信息匯總、分析協(xié)調(diào)管理全廠的各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。整個(gè)控制系統(tǒng)構(gòu)成如下：

圖2  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1、系統(tǒng)服務(wù)器與監(jiān)控工作站

該工作站位于焊裝車(chē)間中控室內(nèi)，以后要與車(chē)間中央監(jiān)控系統(tǒng)集成，利用中央監(jiān)控系統(tǒng)在中控制室中的工作站，執(zhí)行系統(tǒng)的上位管理與監(jiān)控的功能。主要功能包括系統(tǒng)配置、車(chē)體位置跟蹤與查詢、WBS庫(kù)區(qū)管理、生產(chǎn)排序管理、系統(tǒng)故障報(bào)警等功能。 監(jiān)控工作站的后臺(tái)服務(wù)器還將與廠級(jí)MES系統(tǒng)的生產(chǎn)計(jì)劃模塊相通訊，這樣可使生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)知道車(chē)身當(dāng)前的準(zhǔn)確位置，掌握焊裝車(chē)間的生產(chǎn)情況。

2、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

基于管理型的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，建立Turbo Ring光纖環(huán)網(wǎng)，冗余結(jié)構(gòu)，冗余通訊且中斷自恢復(fù)，自愈時(shí)間<300ms。

3 、PLC控制系統(tǒng)

本系統(tǒng)生產(chǎn)線單元層采用一套西門(mén)子S7-414 PLC作為控制器，AVI_PLC 控制柜位于車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)PLC來(lái)控制相關(guān)讀寫(xiě)站的讀寫(xiě)操作。PLC還通過(guò)EtherNet負(fù)責(zé)與機(jī)運(yùn)、焊裝工藝線等控制系統(tǒng)相通信，提供車(chē)身信息給這些系統(tǒng)。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

4、基于BLIdent系統(tǒng)的RFID工作站

每一個(gè)BLIdent站包括：

（1）BLIdent接口模塊，用于連接上位系統(tǒng)。

（2）IO模塊，用于與關(guān)聯(lián)設(shè)備PLC交接IO信號(hào)。與關(guān)聯(lián)設(shè)備信號(hào)交接采用硬線，以保證關(guān)鍵信號(hào)的準(zhǔn)確性。

（3）電子看板接口模塊，用于串行連接電子看板。通訊基于RS485，連接多個(gè)電子看板。

（4）CPU單元。BLIdent帶有CPU單元，可以獨(dú)立處理一個(gè)區(qū)域的AVI與看板功能。這意味著在網(wǎng)絡(luò)通信中斷時(shí)，AVI功能不受影響，如果車(chē)型數(shù)據(jù)BUFFER建立的足夠大，電子看板一定時(shí)間內(nèi)仍能正常工作。

BLIdent編程基于CODESYS。是結(jié)構(gòu)化編程語(yǔ)言。整個(gè)AVI系統(tǒng)由若干個(gè)BLIdent工作站組成，是模塊化的結(jié)構(gòu)。        

其中，整個(gè)焊裝車(chē)間共使用16套基于BLIdent系統(tǒng)的RFID工作站，RFID工作站在焊裝車(chē)間一層平面布置如圖3所示，在焊裝車(chē)間二層WBS區(qū)的平面布置如圖4所示。

圖3  焊裝車(chē)間一層平面布置

圖4  焊裝車(chē)間二層WBS區(qū)的平面布置

各個(gè)RFID工作站的功能簡(jiǎn)述如下：

□ AVI-1是車(chē)體跟蹤系統(tǒng)的信息寫(xiě)入點(diǎn)，也是整個(gè)車(chē)體跟蹤系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)，此時(shí)車(chē)體識(shí)別系統(tǒng)的PLC需要與總成線的PLC通信，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)艙左右框架上料AM01 L/R工位的生產(chǎn)排序看板驗(yàn)證根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃自動(dòng)寫(xiě)入的車(chē)體信息與生產(chǎn)實(shí)際是否匹配，確認(rèn)后才能對(duì)車(chē)體進(jìn)行操作。

□ AVI-2/AVI-7/AVI-8是帶有HMI人機(jī)界面，可以編輯修改載碼體數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)站，此三點(diǎn)也是車(chē)身返修下線后的重新上線點(diǎn)。

□ AVI-3/AVI-6/AVI-9/AVI-10設(shè)置在合裝工位，系統(tǒng)從RFID讀取車(chē)型信息后發(fā)布到電子看板上，以此來(lái)校驗(yàn)主線待裝配車(chē)身與從線來(lái)件是否車(chē)型一致。

□ AVI-4/AV-5/AVI-11匯總每段工藝線上的質(zhì)量信息，下載到載碼體上。

□ AVI-12/AVI-13/AVI-14設(shè)置在WBS庫(kù)區(qū)的入口與出口移行設(shè)備處，用于調(diào)度時(shí)讀取車(chē)型信息。

□ AVI-16為涂裝車(chē)間與焊裝車(chē)間交接點(diǎn)，此讀寫(xiě)站連接到涂裝控制系統(tǒng)，涂裝車(chē)間控制系統(tǒng)直接讀取焊裝車(chē)間載碼體獲取車(chē)型，顏色等信息。

5、載碼體

載碼體數(shù)據(jù)容量2KByte，為系統(tǒng)功能擴(kuò)展留有余量。

車(chē)體識(shí)別與生產(chǎn)管理的結(jié)合：

圖5  電子看板

在焊裝車(chē)體識(shí)別的基礎(chǔ)上，為了更準(zhǔn)確、更高效地實(shí)現(xiàn)混線生產(chǎn)，江淮將車(chē)體識(shí)別與生產(chǎn)管理很好地結(jié)合，相輔相成。生產(chǎn)排序管理是為焊裝車(chē)間C級(jí)車(chē)生產(chǎn)線混線生產(chǎn)專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的一套生產(chǎn)排序管理系統(tǒng)。生產(chǎn)排序管理根據(jù)用戶的實(shí)際生產(chǎn)情況，將各個(gè)區(qū)域劃分成不同的主線、從線，以主線所生產(chǎn)的車(chē)型為主，從線根據(jù)主線的車(chē)型所生產(chǎn)，達(dá)到有序的同時(shí)生產(chǎn)多種車(chē)型的目的。如圖5所示，電子看板顯示了一組車(chē)型代碼。代碼可能是“A0/B0/C0/BM/－－”。Type1用于生產(chǎn)排序看板，將要生產(chǎn)的車(chē)型字符閃爍提示在線工人。Type2顯示單個(gè)車(chē)型代碼，代碼可能是“A0/B0/C0/BM/－－”，Type2用于當(dāng)前車(chē)型提示。

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)錄入界面，導(dǎo)入從Bann 系統(tǒng)下達(dá)的生產(chǎn)計(jì)劃文件， 每個(gè)待生產(chǎn)的車(chē)對(duì)應(yīng)一條記錄，將VIN 碼、車(chē)型、配置及質(zhì)量等需要?dú)v史追溯的信息歸類(lèi)到記錄屬性。

2、因?yàn)閭?cè)圍輸送線和門(mén)蓋輸送線沒(méi)有存儲(chǔ)區(qū)，其生產(chǎn)上線順序只需依照地板生產(chǎn)線上線順序即可。

3、生產(chǎn)排序軟件檢索數(shù)據(jù)庫(kù)依據(jù)生產(chǎn)原材料庫(kù)存量（該條件預(yù)留）同車(chē)型排在一起，根據(jù)市場(chǎng)交貨時(shí)間等條件，確認(rèn)地板生產(chǎn)線上線順序，并將車(chē)型信息依次發(fā)布到地板生產(chǎn)線上線電子看板。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

4、生產(chǎn)排序軟件依據(jù)各生產(chǎn)線節(jié)拍及地板生產(chǎn)線上線順序和上線時(shí)間，計(jì)算出側(cè)圍線和門(mén)蓋線最佳上線時(shí)間，依地板生產(chǎn)線上線順序?qū)④?chē)型信息發(fā)布到側(cè)圍線和門(mén)蓋線上線電子看板。

5、生產(chǎn)排序軟件在第一個(gè)雪橇接車(chē)工位將車(chē)型對(duì)應(yīng)記錄的相關(guān)屬性通過(guò)AVI PLC 下載到RFID 載碼體中。

6、RFID 載碼體編碼規(guī)則如表所示：

7、主線與從線的合裝工位設(shè)車(chē)型信息提示電子看板。如車(chē)身合裝工位前某一工位提出下線申請(qǐng)，則下線信息記錄到載碼體中，在合裝工位電子看板提示下線。

8、 WBS 按照車(chē)身類(lèi)型存儲(chǔ)，WBS 出庫(kù)的原則是：相同顏色的車(chē)排成一組向涂裝車(chē)間送車(chē)，先入庫(kù)的車(chē)身先送、ERP 定單時(shí)間優(yōu)先級(jí)高的車(chē)身先送。

結(jié)論

經(jīng)過(guò)RFID在江淮廠焊裝車(chē)間的實(shí)際應(yīng)用，我們發(fā)現(xiàn)采用基于管理型的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)建立Turbo Ring光纖環(huán)網(wǎng)的“集中監(jiān)控、分散控制”的方式是一種典型網(wǎng)絡(luò)控制模式，系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了為車(chē)間內(nèi)的焊接設(shè)備（夾具、機(jī)器人等）和機(jī)運(yùn)系統(tǒng)提供車(chē)身基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的最基本功能，還具有很多實(shí)用性優(yōu)點(diǎn)：

1、EtherNet/IP在網(wǎng)絡(luò)框架下可以獲得一個(gè)開(kāi)放的、實(shí)時(shí)信息交換的、能與標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)底層元件兼容。

2、系統(tǒng)與廠內(nèi)的生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)相通信，并為生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)提供車(chē)身位置和車(chē)身信息。

3、監(jiān)視車(chē)體在重要區(qū)域的移動(dòng)，跟蹤生產(chǎn)過(guò)程（UB、MB、FINISH LINE）。

4、為焊裝車(chē)間提供實(shí)時(shí)監(jiān)視WBS區(qū)域白車(chē)身位置功能，準(zhǔn)確定位并錄入或修改當(dāng)前RF讀寫(xiě)站內(nèi)的車(chē)身信息。

5、為焊裝車(chē)間內(nèi)的焊接生產(chǎn)線的焊接設(shè)備提供車(chē)身信息。

6、在重要的交叉工位給操作工提供正確的車(chē)身信息，同時(shí)形成車(chē)身的唯一生產(chǎn)信息檔案。

7、保存產(chǎn)品生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)。

RFID在江淮廠焊裝車(chē)間的實(shí)際應(yīng)用節(jié)省了勞動(dòng)力資源、提高了工作效率、保證了產(chǎn)品質(zhì)量，值得推廣。