RFID在保险杠/仪表盘输送线上的应用

作者:游和平 唐 杰 文章来源:东风设计研究院有限公司 东风汽车集团股份有限公司 发布时间:2015-07-29
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本文从硬件配置及软件编程等方面详细论述了RFID射频识别系统在仪表盘/保险杠输送线上的应用。该系统成功利用已有的PLC资源,新增一个PROFIBUS网络,将第三方RFID射频识别系统接入已有的PLC系统,实现了新的系统组态及网络通信功能。

随着某公司合成树脂保险杠(BPR)和仪表板(INP)的生产能力扩大(800台/天)及生产体制的强化,原有的输送链(普链)及物件输送形式已经不能满足要求,需要对原有输送设备进行改造,重新设计。原有输送线如图1所示,该输送链总长近千米,跨越涂装、焊装和合成树脂(简称PO车间)3个车间。注塑成形的仪表盘和保险杠在PO车间上线,穿过焊装车间,最终在涂装车间下料点下线。该输送线由两台电动机同时驱动。

存在的问题及解决方法

1.问题的提出

原有的输送链形式及输送方式存在以下缺点和不足:

(1)上料操作和下料操作必须同时进行,如果上料点出现缺料的情况,此时若不停线,将会导致输送线路上出现空吊具,并且会经过一个循环再次回到上料点;此时若停线,将会影响生产的连续性和生产效率。同样,若下料点未及时下料,此时必须停线,若不停线,将会导致带有工件的吊具重新流入上料点,严重影响生产效率的提高。

(2)仪表盘输送和保险杠的输送在一条输送线上混流输送,由于保险杠和仪表盘存放的地点不一样(保险杠在二楼,仪表盘在一楼),而仪表盘和保险杠都在同一地点下料(二楼),导致在二楼下料的仪表盘必须通过人工方式将仪表盘运送到一楼,这样不仅增加了工人的劳动强度,浪费了大量的人力资源,还严重影响了工作效率的提高。

(3)由于采用普链的输送方式,没有工件积放的功能,当上料点成形机出现故障时,如果在短时间内故障不能排除,将会导致下料点没有工件下料,进而影响整个公司的整车装配,甚至导致停产。

(4)生产产量的提高(由12万辆到24万辆),致使以前的输送链不能满足现有的生产节拍(该输送线原来的节拍是依据12万辆来设计的)。

2.问题的解决

我们针对上述现有设备出现的缺点和不足,提出了以下解决方法:

(1)改变现有输送链的形式,将普链输送方式改造为积放式推杆悬链的输送方式,这样上料点和下料点的操作可以不同时进行,提高了生产效率。

(2)在物流输送通道上增加空吊具返回通道,当上料点出现空吊具时,可以通过空吊具返回通道重新返回到上料点,避免了空吊具进入下料点,提高了吊具的使用效率。

(3)采用RFID技术使保险杠和仪表盘分别进入各自的下料点,保险杠在二楼下料,仪表盘在一楼下料,改变工件的混流输送方式和混流下料的作业方式,减轻工人的劳动强度,提高劳动效率。

(4)增加仪表盘和保险杠工件存储库区,当上料点的成形机出现故障并在短时间内无法解决的情况下,两个库区的库存工件可以继续保证整个公司的整车生产,避免整个工厂停产的现象发生。

改造后的输送线平面布置如图2所示,该输送线总长超过1800m,由63个停止器、3个上料点(AN1~AN3)、2个下料点(AN4和AN5)、1个维修段、1个仪表盘库区、1个保险杠库区、若干分流和合流道岔组成。该输送线的4条输送链各由1台5.5kW电动机驱动,电动机采用变频调速,通过CC-LINK网络进行起动、停止及速度控制。

识别系统的硬件组成

控制系统采用三菱Q系列可编程序控制器Q02HCPU,识别系统采用三菱PROFIBUS总线模块将RFID可编程网关挂在总线上,读写装置通过PROFIBUS总线与三菱Q系列PLC 进行通信,识别系统硬件组成如图4所示。

该识别系统采用图尔克公司的TI-BL67-PG-DP可编程网关,该模块本身带有CPU,具有可编程功能,能通过PROFIBUS-DP总线与上位机进行通信。由于具有可编程的功能,所以该模块本身的一些数据处理,如输入控制字、输出状态字占有的数据长度、各控制字和状态字各位的定义以及读、写数据操作都可以通过该模块进行编程处理,上位机只要发送相应的读写控制命令即可,大大减少了上位机PLC的工作,提高了整个系统的稳定性。系统硬件组成及选型如表1所示。

为了能实现工件品种自动识别及库区积放的功能,系统设置了8个读写装置(RF1~RF8),分别设置在3个上料点(RF1~RF6)、空吊具返回处(RF7)和INP/BPR分流道岔处(RF8)。各读写头的具体设置位置及功能如下:

1.上料点读写装置的设置及功能

如图4所示,3个上料点共设置了6个读写头(RF1~RF6)以及1个6通道的可编程网关接口模块。3个上料点的RF2、RF4和RF6读写头负责工件类别(保险杠、仪表盘)的写入和吊具号的写入。RF1负责将返回的空吊具载码体内的信息清零。RF3和RF5的功能是读取每个吊具上载码体内的信息,若读取的载码体内的信息代表有工件,则它前面的分流道岔变为直道,吊具不再进入上料点上料;若读取的载码体的信息代表无工件,则它前面的分流道岔变为弯道,吊具进入上料点上料。

2.空吊具返回读写装置的设置及功能

如图5所示,空吊具返回处设置1个读写头(RF7)、1个2通道的可编程网关接口模块和1对光电检测开关来检测工件的存在。当该处读写头读取吊具上载码体内的信息为空吊具并且光电开关没有检测到工件时,则它前面的分流道岔变为弯道,空吊具从此处返回到上料点;当该处读写头读取吊具上载码体内的信息不为空吊具并且光电检测开关检测到工件时,则它前面的分流道岔变为直道,吊具进入仪表盘或保险杠库区。

3.INP/BPR分流道岔读写装置的设置及功能

如图6所示,INP/BPR分流道岔处共设置1个读写头(RF8)和1个2通道的可编程网关接口模块。当该处读写头读取吊具上载码体内的信息,吊具载有工件并且工件的类别为仪表盘时,它前面的分流道岔变为弯道,吊具进入仪表盘库区;当该处读写头读取吊具上载码体内的信息不为空吊具并且工件的类别为保险杠时,它前面的分流道岔变为直道,吊具进入到保险杠库区;当该处读写头读取吊具上载码体内的信息是空吊具时,则系统报警提示。

识别系统软件编程实现

1.可编程网关TI-BL67-PG-DP编程实现

该系统可编程网关采用CoDeSys软件进行编程,需要对可编程网关进行PLC配置,如I/O地址和功能的分配及定义,并对可编程网关网络地址进行指定。

2.可编程网关DP网络组态的实现

(1)该系统可编程网关BL67-PG-DP的网络组态通过三菱GX Configuration-DP组态软件来实现。由于BL67-PG-DP可编程网关是图尔克公司的产品,对于三菱系统来说是第三方产品,因此需要首先在三菱GX Configuration-DP组态软件中导入该产品的GSD文件,才能实现该可编程网关的网络组态。

(2)添加DP从站,该项目中需要添加3个DP从站。

(3)配置从站参数,添加输入输出模块。

(4)设置I/O映射。

根据CoDeSys软件对可编程网关各状态字和控制字的数据长度及功能分配,需要将各读写头的I/O映射到三菱PLC中,只有这样PLC才能读取各读写头的状态字,控制输出各读写头的控制字来达到控制和使用的目的。各读写头I/O在三菱PLC中地址映射如表2所示。

3.PLC编程实现

上述工作完成后,需要通过对PLC进行编程,才能对各读写头进行读写等操作,编程流程如图7所示。

结语

RFID成功接入三菱PLC系统,使网络资源得到更充分的利用,在成本控制上和使用效果上都达到了最佳。该保险杠/仪表盘输送线自投入使用至今未出现重大停产故障。新增的PROFIBUS-DP网络系统与原来的PLC数据交换和通信正常,未出现任何网络问题,得到用户的高度评价。

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