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汽車制造論文|基于射頻識別系統的車身儲運線信息管理
原作者：賈永昱 （承德輸送機集團有限責任公司工程設計院）【論文摘要】本文介紹基于射頻識別系統的車身儲運線的生產流程控制和信息管理，著重介紹系統組成、系統功能和可靠性、穩及定性的約束。
0前言
近年來，隨著制造業自動化水平的快速提高和迅猛發展，生產線的信息管理重要性體現得越來越強。產品的多樣性、生產工藝的復雜性和產品更新換代節奏的加快，決定了生產信息管理手段和方法的不斷提高。
信息管理的基本條件是：生產線上的產品具有可以標明“自己身份”的信息載體，只有正確識別出產品類型、品種等信息，才能完成生產過程的流程控制，實現各種信息管理。作為信息載體比較常見的有條形碼、射頻識別系統RFID （Radio Frequency Identification）等。射頻識別系統中的載碼體（TAGS），也常被稱作電子標簽。和條形碼等其他信息載體相比，電子標簽具有數據可讀可寫；誤碼率低；耐高溫；耐腐蝕；無需光學可視等耐受惡劣環境的優點。因此，它的應用領域十分廣泛。
本文介紹以射頻識別系統為基礎，電子標簽做為信息載體，實現對汽車生產過程中車身儲運線信息管理的實例。
1系統的總體構成
整體系統由計算機、RFID、信息錄入終端、信息查詢終端以及控制PLC等組成。系統簡要結構見圖1.
圖1 系統構成
（1） 計算機：是本系統的數據處理和管理中心。負責信息管理和控制生產流程。主要硬件構成：CPU P4 2.4G;100M以太網卡。軟件組成：INTOUCH 8.0;SQL SERVER2000.
（2） 控制PLC:控制整條生產線運行以及全部上下車動作的完成。接收計算機傳給它的發車、上下車等指令。本系統中使用MITSUBISHI 公司的A2A CPU主機。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。根據上線前信息代碼形式的不同，各上線點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（Ethernet）和本系統相連的任何計算機或終端。它們分布在不同的職能部門，以交換機和以太網為介質，與本系統連接。
（5） 射頻識別系統：是本系統的信息載體。它主要由安裝在運送車身的吊具上的載碼體；讀寫載碼體數據的天線（Antenna）、控制讀寫和通訊處理的控制器（Controller）以及網絡接口模塊（Bus Module）四部分組成。本系統中射頻識別系統使用美國EMS公司的LRP820.由于本系統中識別系統對載碼體的讀寫是由計算機完成的，因此，選用支持多點接口協議（MUX32）的MM80網絡接口模塊，它可連接32個讀寫設備。直接通過Rs232口和計算機連接。
2系統功能
車身在進入儲運線吊具時，由終端錄入車型代碼，計算機將此信息經過處理后，自動寫入載碼體。以此為基礎，計算機能夠通過安裝在儲運線上各下線點以及各轉儲工位上的RFID天線讀取此信息，實現信息管理，并根據生產工藝流程，向控制PLC發送指令，完成相關的操作和流程控制。車身下線后，運載車身的吊具上的載碼體信息即被置為空。
本系統可實現以下主要功能：
（1） 生產管理操作：
·指定當前上線車型的存儲區域。
·上線車型自動歸類存儲。
·下線車型選擇。
·車身及空吊具周轉。
（2） 信息統計報表管理
·實時統計在線車型品種數量。
·上、下線車型品種數量統計報表。
·班、日、月等生產信息統計報表。
·分類報表統計已生產的各種車型數量等
（3） 生產線的實時監控
·監控當前在線車型的具體位置。
·查看某一在線車型的產品信息和上線時間等。
·輸送線及相關設備運行狀態及故障監控。
整條儲運線的計算機監控與管理，作為公司局域網的一個重要組成部分。在經過授權的職能部門。相關管理者可通過口令權限，對生產線上的車型信息和下線車型數量等生產信息進行訪問和查詢并打印出相應報表。
3軟件設計
在本系統中監控軟件選用 Wonderware 公司的InTouch 8.0組態軟件。在InTouch的設備驅動程序中，不包含和LRP820控制器的通訊程序，因此需要編寫識別系統通訊程序以及終端錄入和響應終端查詢等程序。
EMS產品提供標準的通訊協議，使用者可以方便的編寫計算機和RFID控制器之間的通訊程序。圖2是計算機通過控制器從載碼體中讀取一個數據塊的命令格式以及控制器返回數據的格式。在實際使用中，很多情況下不必讀取標簽中的全部數據，可根據需要，相關工位只讀取相關的一部分信息。這樣能有效的縮短了讀寫字節的長度。相應地減少讀寫時間。
圖2 從載碼體中讀取一個數據塊的命令格式
和讀取數據一樣，向載碼體寫入數據也同樣可以是一個或多個字節。圖3 是計算機通過控制器向載碼體寫入一個數據塊的命令格式。程序編寫比較簡單，程序清單略。
圖3 向載碼體寫入一個數據塊的命令格式
4系統可靠性的和穩定性約束
可靠性是任何產品和工程的生命所在，作為管理手段和控制應用，離開可靠性和穩定性，就很難體現出其具體價值。在本系統中影響可靠性的和穩定性主要的因素有：
（1） 信息代碼來源的可靠性
和其他數據采集系統一樣， 數據來源的可靠性是基礎。作為本系統數據源的基礎，射頻識別系統讀寫電子標簽的可靠性，對整體系統穩定和可靠至關重要。一個讀或寫周期的完整性；載碼體的安裝；天線對載碼體的讀寫距離受周邊金屬和電磁輻射的影響是設計中首要考慮的主要因素。
（2） 軟件設計的可靠性
在多點通訊中，對發送數據、接收數據以及返回消息的完整處理，是特別重要的，直接關系系統的可靠性。對控制器發出讀或寫指令后，根據返回的消息判斷指令是否被成功執行是十分必要的。
LRP820提供了很好的應用特性，使得使用者能夠在目標移動過程中讀取載碼體中的數據，但是在多控制器系統中，兩個或兩個以上的載碼體同時進入讀寫狀態的情況也會出現的，這是軟件設計過程中，必須提供的冗余處理。
5結束語
和其它由PLC來讀寫和管理射頻識別系統的方案比較。在信息量大、產品種類繁多的管理系統中，本方案具有更大的優越性。計算機免去了和PLC之間大量的數據交換。PLC也從無限的代碼數據處理中解脫出來，代之以計算機的數據庫管理。
本系統自2003年正式在柳新汽車沖壓件有限公司投入使用以來，整體系統運行狀況穩定，射頻識別系統讀寫信息可靠，系統操作界面友好，操作簡便，能有效的提高生產效率，滿足生產和管理的需要。
參考文獻
[1] 李鵬編。《計算機通信技術及其程序設計》.西安電子科技大學出版社。
[2] LRP820-Series Long-Range PassiveReader/Writers. EMS OPERATOR'S MANUAL.
[3] Read Only Node Setup Software. EMS USER'S GUIDE.
[4] 三菱公司。 《計算機鏈接/多站鏈接模手冊》.
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