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汽車制造論文|基于射頻識(shí)別系統(tǒng)的車身儲(chǔ)運(yùn)線信息管理
原作者：賈永昱 （承德輸送機(jī)集團(tuán)有限責(zé)任公司工程設(shè)計(jì)院）【論文摘要】本文介紹基于射頻識(shí)別系統(tǒng)的車身儲(chǔ)運(yùn)線的生產(chǎn)流程控制和信息管理，著重介紹系統(tǒng)組成、系統(tǒng)功能和可靠性、穩(wěn)及定性的約束。
0前言
近年來，隨著制造業(yè)自動(dòng)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(qiáng)。產(chǎn)品的多樣性、生產(chǎn)工藝的復(fù)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(biāo)明“自己身份”的信息載體，只有正確識(shí)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(shí)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(shí)別系統(tǒng)RFID （Radio Frequency Identification）等。射頻識(shí)別系統(tǒng)中的載碼體（TAGS），也常被稱作電子標(biāo)簽。和條形碼等其他信息載體相比，電子標(biāo)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(xué)可視等耐受惡劣環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。因此，它的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。
本文介紹以射頻識(shí)別系統(tǒng)為基礎(chǔ)，電子標(biāo)簽做為信息載體，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車生產(chǎn)過程中車身儲(chǔ)運(yùn)線信息管理的實(shí)例。
1系統(tǒng)的總體構(gòu)成
整體系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、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(jì)算機(jī)：是本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和管理中心。負(fù)責(zé)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(yùn)行以及全部上下車動(dòng)作的完成。接收計(jì)算機(jī)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(jī)。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(diǎn)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(dāng)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(jì)算機(jī)或終端。它們分布在不同的職能部門，以交換機(jī)和以太網(wǎng)為介質(zhì)，與本系統(tǒng)連接。
�。�5） 射頻識(shí)別系統(tǒng)：是本系統(tǒng)的信息載體。它主要由安裝在運(yùn)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(luò)接口模塊（Bus Module）四部分組成。本系統(tǒng)中射頻識(shí)別系統(tǒng)使用美國EMS公司的LRP820.由于本系統(tǒng)中識(shí)別系統(tǒng)對(duì)載碼體的讀寫是由計(jì)算機(jī)完成的，因此，選用支持多點(diǎn)接口協(xié)議（MUX32）的MM80網(wǎng)絡(luò)接口模塊，它可連接32個(gè)讀寫設(shè)備。直接通過Rs232口和計(jì)算機(jī)連接。
2系統(tǒng)功能
車身在進(jìn)入儲(chǔ)運(yùn)線吊具時(shí)，由終端錄入車型代碼，計(jì)算機(jī)將此信息經(jīng)過處理后，自動(dòng)寫入載碼體。以此為基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)能夠通過安裝在儲(chǔ)運(yùn)線上各下線點(diǎn)以及各轉(zhuǎn)儲(chǔ)工位上的RFID天線讀取此信息，實(shí)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(yùn)載車身的吊具上的載碼體信息即被置為空。
本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以下主要功能：
�。�1） 生產(chǎn)管理操作：
·指定當(dāng)前上線車型的存儲(chǔ)區(qū)域。
·上線車型自動(dòng)歸類存儲(chǔ)。
·下線車型選擇。
·車身及空吊具周轉(zhuǎn)。
�。�2） 信息統(tǒng)計(jì)報(bào)表管理
·實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)在線車型品種數(shù)量。
·上、下線車型品種數(shù)量統(tǒng)計(jì)報(bào)表。
·班、日、月等生產(chǎn)信息統(tǒng)計(jì)報(bào)表。
·分類報(bào)表統(tǒng)計(jì)已生產(chǎn)的各種車型數(shù)量等
�。�3） 生產(chǎn)線的實(shí)時(shí)監(jiān)控
·監(jiān)控當(dāng)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(shí)間等。
·輸送線及相關(guān)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及故障監(jiān)控。
整條儲(chǔ)運(yùn)線的計(jì)算機(jī)監(jiān)控與管理，作為公司局域網(wǎng)的一個(gè)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(duì)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(jìn)行訪問和查詢并打印出相應(yīng)報(bào)表。
3軟件設(shè)計(jì)
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(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中，不包含和LRP820控制器的通訊程序，因此需要編寫識(shí)別系統(tǒng)通訊程序以及終端錄入和響應(yīng)終端查詢等程序。
EMS產(chǎn)品提供標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議，使用者可以方便的編寫計(jì)算機(jī)和RFID控制器之間的通訊程序。圖2是計(jì)算機(jī)通過控制器從載碼體中讀取一個(gè)數(shù)據(jù)塊的命令格式以及控制器返回?cái)?shù)據(jù)的格式。在實(shí)際使用中，很多情況下不必讀取標(biāo)簽中的全部數(shù)據(jù)，可根據(jù)需要，相關(guān)工位只讀取相關(guān)的一部分信息。這樣能有效的縮短了讀寫字節(jié)的長度。相應(yīng)地減少讀寫時(shí)間。
圖2 從載碼體中讀取一個(gè)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(gè)或多個(gè)字節(jié)。圖3 是計(jì)算機(jī)通過控制器向載碼體寫入一個(gè)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(gè)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(yīng)用，離開可靠性和穩(wěn)定性，就很難體現(xiàn)出其具體價(jià)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(shí)別系統(tǒng)讀寫電子標(biāo)簽的可靠性，對(duì)整體系統(tǒng)穩(wěn)定和可靠至關(guān)重要。一個(gè)讀或?qū)懼芷诘耐暾�；載碼體的安裝；天線對(duì)載碼體的讀寫距離受周邊金屬和電磁輻射的影響是設(shè)計(jì)中首要考慮的主要因素。
�。�2） 軟件設(shè)計(jì)的可靠性
在多點(diǎn)通訊中，對(duì)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(duì)控制器發(fā)出讀或?qū)懼噶詈螅鶕?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(yīng)用特性，使得使用者能夠在目標(biāo)移動(dòng)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(gè)或兩個(gè)以上的載碼體同時(shí)進(jìn)入讀寫狀態(tài)的情況也會(huì)出現(xiàn)的，這是軟件設(shè)計(jì)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(shí)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(yùn)行狀況穩(wěn)定，射頻識(shí)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。
參考文獻(xiàn)
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