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【摘 要】文章针对车体识别系统(AVI)进行探讨和分析,重点介绍在汽车涂装生产线中射频识别系统的应用,分别从车体识别的类型、系统组成及功能方面进行了论述。
【关键词】车体识别系统(AVI) 射频识别系统RFID(Radio Frequency Identification) 非易失性存储器(EEP-ROM)
一、引言
射频识别技术(RFID),是20世纪80年代发展起来的一种新兴自动识别技术,射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术,用于控制、检测和跟踪物体。汽车涂装工艺庞大复杂,流程主要分为:前处理→电泳→电泳烘干炉→底胶→底胶烘干炉→中涂喷涂→中涂烘干炉→面漆喷涂→面涂烘干炉,还有检查、打磨、钣金、颜色选择、抛光、注蜡等作业场。在汽车涂装生产线中,采用车体识别系统(AVI)能够对汽车生产的整个过程数据进行统计、监控和信息的即时收集。车体识别系统的应用,对生产过程中车体生产信息的建立、生产活动的高效性、生产管理的信息化、生产调度的快捷性和生产过程的监控都发挥着重要的作用。
二、射频识别系统所具备的功能
选择射频识别系统时大体要考虑以下几点:
(一)电子标签的存储容量:电子标签的容量小至几十字节,大到几十K 字节不等。在涂装车间,标签存储器的存储量1K字节即可。存储器可以选择非易失性存储器(EEP-ROM),不需要电池,不用考虑因失电丢失数据的问题。
(二)射频识别系统的读写距离:这是指天线表面与电子标签表面能够正常工作的距离,选择0~30mm就可以符合要求;
(三)射频识别系统的传送速率:这一速率包括电子标签读/写装置的读写速率和读/写装置与 PLC 的通讯速率;因此要求有高性能的PLC。
(四)射频识别系统的工作温度:烘干炉正常热风循环温度大约160℃左右, 随着水性涂料的推广使用,烘干炉的温度有下降趋势;
(五)射频识别系统的接口形式:要选择方便与PLC联接的接口形式,有RS-232C、RS-422、RS-485。
(六)电子标签(RF TAG):是一种非接触式的自动识别技术的载体,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。在涂装车间,电子标签材质大多为PPS树脂。
三、射频识别系统(RFID)配置
(一)硬件构成
一个典型的RFID系统中包含了上位设备(PLC)、识别控制器、放大器、天线(电子标签读/写)、电子标签(TAG)。电子标签 TAG 需要固定在滑撬上,车辆在涂装车间随着滑撬进行运作,这样车体信息具备了传递性和一致性。从某种意义上来说, RFID系统是移动的存储数据系统,在整个的生产过程中,所有的或者绝大部分的车体信息就存储于电子标签里面,通过读取电子标签,来获得生产信息。系统构成如下图所示:
PLC:
RS-232C/422/485
识别控制器:
放大器:
天线:
电子标签:
(二)应用案例
当前,在涂装生产线中广泛使用的一种组合是,三菱Q系列PLC、GOT系列触摸屏和欧姆龙V680系列RFID产品组成的射频识别系统。
1.PLC控制系统: 该系统是使用CC-Link和MELSECNET/10H 网络,构建车体识别系统的现场级总线,对不同部分进行控制,然后通过MELSECNET/10H网络对车体信息数据传输到选色存储区和喷涂机器人控制系统,对相应的生产活动进行控制。通过工业以太网将信息传输到中央控制中心,进行显示或者打印。
2.现场站:在每个站点都安装了触摸屏(HMI)和PLC系统,通过触摸屏写入、显示、修改车体生产信息、读写滑撬号等。在每一个站点,都可以读出标签的使用信息。这些信息,可以帮助使用者随时掌握标签的使用寿命及存储性能的变化。在现场设置的站点主要有:
站点P1:白车身到达涂装车间后的第一个站。检测开关检测到滑撬到位信号,天线先进行读取,读出滑撬号、标签投入使用日期、最近一次使用日期和标签读写次数等信息。之后,通过触摸屏输入生产信息,如车型、颜色、滑撬号和内部生产编码等。
站点P2:设置在密封胶室之前。车身经过电泳烘干炉后,进入密封胶工序前,要更换滑撬。在此处,车身信息从电泳滑撬上的电子标签中读取后,写入到新的滑撬上的电子标签中。生产信息也随之进入下一工序。
站点P3:设置在钣金修理作业场。根据读取到到车身信息,确定车体是否合格车,是否需要返修或拔出。
站点P4:设置在颜色选择区入口处。主要是和输送链之间通讯,根据读取到到车身信息,将车体存储在不同的车道上,等待喷涂。
站点P5:设置在颜色选择区出口处。主要是和喷涂机器人之间通讯,将读取到的喷涂颜色数据,传输给机器人。根据不同的车型信息确定喷涂颜色及机器人仿形动作。
站点P6:设置在检查作业场之前。根据读取到到车身信息,确定车体是否合格车,是否为重涂车或套色车。根据这些信息确定工件的生产流程。
站点P7:设置在注蜡作业场之前,这也是合格车离开喷涂车间前的最后一个站。读取车体信息,经由MELSECNET/10H上传到涂装车间中控室,通过以太网送到总装车间,这是总装车间工件识别系统操作中的基础数据。
根据不同的生产需求,还可以设置若干监视站点。当车体数据无法正常读取时,可以重新写入。也可以设置具备单一备份模式的站点。
3.电子标签(RF TAG):电子标签安装在每一个滑橇上,在生产流程中循环运行。所以,要考虑金属围绕物对天线的影响。安装时,天线和金属围绕物的表面之间保持至少100mm的空间。另外,金属围绕物的高度绝对不可超过天线的高度。在高温环境下,会对标签内部部件的性能造成影响,有寿命限制。
四、结束语
当前,在国内众多的汽车生产企业中,都在涂装、总装、发动机等重要的生产车间推广使用了车体识别系统。通过车体识别系统的应用,提高的生产管理水平,提高了生产效率,减少了物流成本,实现了按订单生产。车辆信息档案将跟随车体从制造到销售,甚至售后服务等各个环节。为生产管理以及售后服务都提供了基本的参考数据,实现了车辆生产信息的追溯性,提高了行业的信息化建设。
参考文献:
[1](德)Klaus Finkenzeller 吴晓峰 陈大才译 射频识别技术(第3版)电子工业出版社 2006 (10)
[2]岳红兵 殷南。汽车涂装生产线上的车体识别系统。汽车制造业。2011(01)
[3]欧姆龙样本 V680系列操作手册
[4]慈新新 王苏滨 王硕 无线射频识别(RFID)系统技术与应用(RFID技术丛书)。人民邮电出版社 2007(5)
【关键词】车体识别系统(AVI) 射频识别系统RFID(Radio Frequency Identification) 非易失性存储器(EEP-ROM)
一、引言
射频识别技术(RFID),是20世纪80年代发展起来的一种新兴自动识别技术,射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术,用于控制、检测和跟踪物体。汽车涂装工艺庞大复杂,流程主要分为:前处理→电泳→电泳烘干炉→底胶→底胶烘干炉→中涂喷涂→中涂烘干炉→面漆喷涂→面涂烘干炉,还有检查、打磨、钣金、颜色选择、抛光、注蜡等作业场。在汽车涂装生产线中,采用车体识别系统(AVI)能够对汽车生产的整个过程数据进行统计、监控和信息的即时收集。车体识别系统的应用,对生产过程中车体生产信息的建立、生产活动的高效性、生产管理的信息化、生产调度的快捷性和生产过程的监控都发挥着重要的作用。
二、射频识别系统所具备的功能
选择射频识别系统时大体要考虑以下几点:
(一)电子标签的存储容量:电子标签的容量小至几十字节,大到几十K 字节不等。在涂装车间,标签存储器的存储量1K字节即可。存储器可以选择非易失性存储器(EEP-ROM),不需要电池,不用考虑因失电丢失数据的问题。
(二)射频识别系统的读写距离:这是指天线表面与电子标签表面能够正常工作的距离,选择0~30mm就可以符合要求;
(三)射频识别系统的传送速率:这一速率包括电子标签读/写装置的读写速率和读/写装置与 PLC 的通讯速率;因此要求有高性能的PLC。
(四)射频识别系统的工作温度:烘干炉正常热风循环温度大约160℃左右, 随着水性涂料的推广使用,烘干炉的温度有下降趋势;
(五)射频识别系统的接口形式:要选择方便与PLC联接的接口形式,有RS-232C、RS-422、RS-485。
(六)电子标签(RF TAG):是一种非接触式的自动识别技术的载体,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。在涂装车间,电子标签材质大多为PPS树脂。
三、射频识别系统(RFID)配置
(一)硬件构成
一个典型的RFID系统中包含了上位设备(PLC)、识别控制器、放大器、天线(电子标签读/写)、电子标签(TAG)。电子标签 TAG 需要固定在滑撬上,车辆在涂装车间随着滑撬进行运作,这样车体信息具备了传递性和一致性。从某种意义上来说, RFID系统是移动的存储数据系统,在整个的生产过程中,所有的或者绝大部分的车体信息就存储于电子标签里面,通过读取电子标签,来获得生产信息。系统构成如下图所示:
PLC:
RS-232C/422/485
识别控制器:
放大器:
天线:
电子标签:
(二)应用案例
当前,在涂装生产线中广泛使用的一种组合是,三菱Q系列PLC、GOT系列触摸屏和欧姆龙V680系列RFID产品组成的射频识别系统。
1.PLC控制系统: 该系统是使用CC-Link和MELSECNET/10H 网络,构建车体识别系统的现场级总线,对不同部分进行控制,然后通过MELSECNET/10H网络对车体信息数据传输到选色存储区和喷涂机器人控制系统,对相应的生产活动进行控制。通过工业以太网将信息传输到中央控制中心,进行显示或者打印。
2.现场站:在每个站点都安装了触摸屏(HMI)和PLC系统,通过触摸屏写入、显示、修改车体生产信息、读写滑撬号等。在每一个站点,都可以读出标签的使用信息。这些信息,可以帮助使用者随时掌握标签的使用寿命及存储性能的变化。在现场设置的站点主要有:
站点P1:白车身到达涂装车间后的第一个站。检测开关检测到滑撬到位信号,天线先进行读取,读出滑撬号、标签投入使用日期、最近一次使用日期和标签读写次数等信息。之后,通过触摸屏输入生产信息,如车型、颜色、滑撬号和内部生产编码等。
站点P2:设置在密封胶室之前。车身经过电泳烘干炉后,进入密封胶工序前,要更换滑撬。在此处,车身信息从电泳滑撬上的电子标签中读取后,写入到新的滑撬上的电子标签中。生产信息也随之进入下一工序。
站点P3:设置在钣金修理作业场。根据读取到到车身信息,确定车体是否合格车,是否需要返修或拔出。
站点P4:设置在颜色选择区入口处。主要是和输送链之间通讯,根据读取到到车身信息,将车体存储在不同的车道上,等待喷涂。
站点P5:设置在颜色选择区出口处。主要是和喷涂机器人之间通讯,将读取到的喷涂颜色数据,传输给机器人。根据不同的车型信息确定喷涂颜色及机器人仿形动作。
站点P6:设置在检查作业场之前。根据读取到到车身信息,确定车体是否合格车,是否为重涂车或套色车。根据这些信息确定工件的生产流程。
站点P7:设置在注蜡作业场之前,这也是合格车离开喷涂车间前的最后一个站。读取车体信息,经由MELSECNET/10H上传到涂装车间中控室,通过以太网送到总装车间,这是总装车间工件识别系统操作中的基础数据。
根据不同的生产需求,还可以设置若干监视站点。当车体数据无法正常读取时,可以重新写入。也可以设置具备单一备份模式的站点。
3.电子标签(RF TAG):电子标签安装在每一个滑橇上,在生产流程中循环运行。所以,要考虑金属围绕物对天线的影响。安装时,天线和金属围绕物的表面之间保持至少100mm的空间。另外,金属围绕物的高度绝对不可超过天线的高度。在高温环境下,会对标签内部部件的性能造成影响,有寿命限制。
四、结束语
当前,在国内众多的汽车生产企业中,都在涂装、总装、发动机等重要的生产车间推广使用了车体识别系统。通过车体识别系统的应用,提高的生产管理水平,提高了生产效率,减少了物流成本,实现了按订单生产。车辆信息档案将跟随车体从制造到销售,甚至售后服务等各个环节。为生产管理以及售后服务都提供了基本的参考数据,实现了车辆生产信息的追溯性,提高了行业的信息化建设。
参考文献:
[1](德)Klaus Finkenzeller 吴晓峰 陈大才译 射频识别技术(第3版)电子工业出版社 2006 (10)
[2]岳红兵 殷南。汽车涂装生产线上的车体识别系统。汽车制造业。2011(01)
[3]欧姆龙样本 V680系列操作手册
[4]慈新新 王苏滨 王硕 无线射频识别(RFID)系统技术与应用(RFID技术丛书)。人民邮电出版社 2007(5)