RFID作為自動識別技術(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和期望的技術(shù)。

2009年，江淮汽車將有7大平臺的產(chǎn)品投向市場，然而這7大平臺白車身都將在一個3.4萬m2的焊裝車間里全部實現(xiàn)生產(chǎn)，RFID作為識別領(lǐng)域的排頭兵將在多種車型共線生產(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)）和自動化程度（50%），此生產(chǎn)線主要采用RFID自動掃描方式來進行車體識別。焊裝車間車體識別系統(tǒng)主要負責工藝線上車體識別跟蹤、WBS庫區(qū)存儲調(diào)度以及生產(chǎn)線的生產(chǎn)排序管理。

工作過程如圖1：整個白車身生產(chǎn)過程的拉動是從下車身總成線上線開始的，首先，上位機根據(jù)接收到的生產(chǎn)計劃在下車身總成線的第一個工位上的生產(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)計劃進行生產(chǎn)操作；從下車身總成線的第二個工位開始就全部進入自動化生產(chǎn)，在下車身總成線的最后一個工位也是橇體循環(huán)的起始工位，這時，系統(tǒng)的上位機將根據(jù)系統(tǒng)接收到的生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)線按照生產(chǎn)看板的實際完成情況進行核對，然后將車體信息（上線順序號、車型、生產(chǎn)順序號，VIN碼、車身號、顏色、配置等）自動地寫入載碼體中；與此同時，側(cè)圍線區(qū)域?qū)⒕o跟在下車身總成線后面進行生產(chǎn)，側(cè)圍線的生產(chǎn)模式和下車身總成的十分相似；然后，下車身總成和側(cè)圍在總成線將進行有序結(jié)合，并在總成線重要的工位上設(shè)置現(xiàn)場HMI終端，讓操作工人根據(jù)顯示的內(nèi)容進行車體信息核對或者修改；經(jīng)過車身總成之后，白車身已經(jīng)初具規(guī)模，這時，將進入調(diào)整線進行四門兩蓋的裝配，在調(diào)整線的裝配工位上，操作工人根據(jù)RFID的讀寫看板進行信息的核對；最后，白車身進入WBS存儲區(qū)根據(jù)車型和顏色進行庫區(qū)的存儲與管理，再根據(jù)涂裝和總裝的實際生產(chǎn)需要，向涂裝車間送白車身，此時已完成一次循環(huán)，可以進入下一輪循環(huán)。

圖1  系統(tǒng)工作流程

此系統(tǒng)的工作過程對車型信息的要求比較高，安全可靠性能要求高，因此對整個系統(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，將整個焊裝車間生產(chǎn)控制系統(tǒng)分為3個層次，即監(jiān)控層、控制層和設(shè)備層。每一層又可分解為多個模塊，都由數(shù)據(jù)驅(qū)動，并可擴展成樹狀結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)各自不同的功能。第3層是車間級監(jiān)控層，車間級服務(wù)器直接接收到廠級MES的生產(chǎn)計劃安排，整個車間將嚴格按計劃完成白車身的生產(chǎn)，然后車間級服務(wù)器將實際的生產(chǎn)完成情況反饋給廠級MES系統(tǒng)，這樣廠級MES系統(tǒng)根據(jù)各種信息匯總、分析協(xié)調(diào)管理全廠的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)。整個控制系統(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間中控室內(nèi)，以后要與車間中央監(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、車體位置跟蹤與查詢、WBS庫區(qū)管理、生產(chǎn)排序管理、系統(tǒng)故障報警等功能。 監(jiān)控工作站的后臺服務(wù)器還將與廠級MES系統(tǒng)的生產(chǎn)計劃模塊相通訊，這樣可使生產(chǎn)計劃系統(tǒng)知道車身當前的準確位置，掌握焊裝車間的生產(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，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子S7-414 PLC作為控制器，AVI_PLC 控制柜位于車間現(xiàn)場，通過PLC來控制相關(guān)讀寫站的讀寫操作。PLC還通過EtherNet負責與機運、焊裝工藝線等控制系統(tǒng)相通信，提供車身信息給這些系統(tǒng)。#p#分頁標題#e#

4、基于BLIdent系統(tǒng)的RFID工作站

每一個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。與關(guān)聯(lián)設(shè)備信號交接采用硬線，以保證關(guān)鍵信號的準確性。

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

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

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

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

圖3  焊裝車間一層平面布置

圖4  焊裝車間二層WBS區(qū)的平面布置

各個RFID工作站的功能簡述如下：

□ AVI-1是車體跟蹤系統(tǒng)的信息寫入點，也是整個車體跟蹤系統(tǒng)的關(guān)鍵點，此時車體識別系統(tǒng)的PLC需要與總成線的PLC通信，通過發(fā)動機艙左右框架上料AM01 L/R工位的生產(chǎn)排序看板驗證根據(jù)生產(chǎn)計劃自動寫入的車體信息與生產(chǎn)實際是否匹配，確認后才能對車體進行操作。

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

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

□ 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庫區(qū)的入口與出口移行設(shè)備處，用于調(diào)度時讀取車型信息。

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

5、載碼體

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

車體識別與生產(chǎn)管理的結(jié)合：

圖5  電子看板

在焊裝車體識別的基礎(chǔ)上，為了更準確、更高效地實現(xiàn)混線生產(chǎn)，江淮將車體識別與生產(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間C級車生產(chǎn)線混線生產(chǎn)專門開發(fā)的一套生產(chǎn)排序管理系統(tǒng)。生產(chǎn)排序管理根據(jù)用戶的實際生產(chǎn)情況，將各個區(qū)域劃分成不同的主線、從線，以主線所生產(chǎn)的車型為主，從線根據(jù)主線的車型所生產(chǎn)，達到有序的同時生產(chǎn)多種車型的目的。如圖5所示，電子看板顯示了一組車型代碼。代碼可能是“A0/B0/C0/BM/－－”。Type1用于生產(chǎn)排序看板，將要生產(chǎn)的車型字符閃爍提示在線工人。Type2顯示單個車型代碼，代碼可能是“A0/B0/C0/BM/－－”，Type2用于當前車型提示。

系統(tǒng)軟件設(shè)計

1、設(shè)計數(shù)據(jù)庫錄入界面，導(dǎo)入從Bann 系統(tǒng)下達的生產(chǎn)計劃文件， 每個待生產(chǎn)的車對應(yīng)一條記錄，將VIN 碼、車型、配置及質(zhì)量等需要歷史追溯的信息歸類到記錄屬性。

2、因為側(cè)圍輸送線和門蓋輸送線沒有存儲區(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)庫依據(jù)生產(chǎn)原材料庫存量（該條件預(yù)留）同車型排在一起，根據(jù)市場交貨時間等條件，確認地板生產(chǎn)線上線順序，并將車型信息依次發(fā)布到地板生產(chǎn)線上線電子看板。#p#分頁標題#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間，計算出側(cè)圍線和門蓋線最佳上線時間，依地板生產(chǎn)線上線順序?qū)④囆托畔l(fā)布到側(cè)圍線和門蓋線上線電子看板。

5、生產(chǎn)排序軟件在第一個雪橇接車工位將車型對應(yīng)記錄的相關(guān)屬性通過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)車型信息提示電子看板。如車身合裝工位前某一工位提出下線申請，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 按照車身類型存儲，WBS 出庫的原則是：相同顏色的車排成一組向涂裝車間送車，先入庫的車身先送、ERP 定單時間優(yōu)先級高的車身先送。

結(jié)論

經(jīng)過RFID在江淮廠焊裝車間的實際應(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)不僅實現(xiàn)了為車間內(nèi)的焊接設(shè)備（夾具、機器人等）和機運系統(tǒng)提供車身基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的最基本功能，還具有很多實用性優(yōu)點：

1、EtherNet/IP在網(wǎng)絡(luò)框架下可以獲得一個開放的、實時信息交換的、能與標準以太網(wǎng)底層元件兼容。

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

3、監(jiān)視車體在重要區(qū)域的移動，跟蹤生產(chǎn)過程（UB、MB、FINISH LINE）。

4、為焊裝車間提供實時監(jiān)視WBS區(qū)域白車身位置功能，準確定位并錄入或修改當前RF讀寫站內(nèi)的車身信息。

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

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

7、保存產(chǎn)品生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)。

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