基于rfid技术的整车输送线车型识别系统开发

本文以上汽通用五菱（SGMW）河西基地总装车间某生产线的新能源汽车导入自主改造为例，介绍新车型导入涉及的整车内饰线转底盘线的车型识别系统，通过自主设计、集成，应用RFID技术完成车身识别控制系统、滑板定位控制系统，实现车身输送过程中安全交接。

车型识别技术调研

整车总装输送线包括BDC(车体分配中心)、BDC转内饰升降设备、内饰线滑板输送线、内饰转底盘升降设备、底盘吊具输送线、底盘转终线升降设备、最终地板链输送线。本文主要研究内饰线转底盘线的车型识别系统。

1. 现有识别方法

车型识别系统使用激光光电开关，检测车体有无（车身钣金是否遮挡激光光电开关的光路，光路被遮挡时表示有车身钣金，光路未被遮挡时表示无车身钣金），应用多组光电开关检测车体的不同部位，最终通过开关的组合状态粗略确定车型。

2. 现有识别数据的通信及传递形式

RFID通过RS232、RS485、MODBUSRTU、MODBUSTCP与第三方软硬件通信。其中RS232通信数据量小且距离短（15m），RS485通信数据量小且通信信号容易衰减，MODBUS通信格式比较落后。

3. 现有技术存在问题

1）传统光电开关识别方法的识别结果准确性差。通过光电开关识别车身的部分特征，来初步确定车型，不能准确地判断具体车型，可能导致车型识别错误。

2）传统光电开关识别方法识别兼容性差。当产线导入新车型时，需要增加光电开关，或调整光电开关，不能兼容更多的车型。

3）传统的RFID通信形式与SGMW整车产线PLC不兼容，不能快速集成到PLC系统。

4）传统的RFID通信格式数据量小、通信速率小、可靠性低。传统的光电开关识别车型信息不完整，不足以满足现场需求。因此，需要开发研究更适合现场的识别系统。

基于RFID技术的车型识别系统开发

1. 车型识别系统开发目的

我们自主创新将RFID读写器（国产读写器）集成到罗克韦尔PLC控制系统（进口），通过编程实现RFID读写器读取车体前风窗玻璃上面的RFID标签（图1），获得当前车型的12位VIN压缩码和14位VSN码，识别到具体的车型及配置信息，通过RFID识别的VSN码控制内饰滑板在液压台上的停止位置，最终实现车体准确定位，在吊具上安全准确地交接。

图1 车型识别光电开关分布图

2. 车型识别系统硬件集成

应用罗克韦尔PLC与广州晨控RFID系统创新集成：基于工业以太网EIP协议框架，通过罗克韦尔PLC的通信模块构建物理通信链路，通过RSlogix5000开发软件平台配置RFID读写器的通信参数，建立RFID读写器在PLC中的通信配置模块，最终通过工业以太网连接PLC与RFID模块实现数据通信。硬件集成如图2所示。

硬件配置如下：

1）在PLC底板上增加1756-ENBT通信模块。

2）在RSlogix5000工程文件上增加1756-ENBT的I/O配置。

3）在I1756-ENBT模块下面的I/O配置中的EtherNet网络下添加RFID通信从站。

4）配置RFID通信从站参数，包括设置IP地址、设置硬件版本号、设置网络类型、设置通信格式、设置输入输出数据长度。

图2 车型识别系统硬件集成

3. 基于PLC控制的车型识别程序开发

在内饰线转底盘线区域构建车型识别区域，根据车身滑板输送进度调用PLC识别程序，如图3所示。

图3 车型识别区域规划

具体识别步骤如下：

1）车身进入识别工位（6000mm），进入识别区域（300mm以内），第一次触发RFID读取标签上的车型数据，如果读取失败，跳转到报警子程序。

2）车身继续输送，车身还处于识别区内，经过1s后，第二次触发RFID读取标签上的车型数据，如读取失败，跳转到报警子程序。

3）在识别工位内，比较RFID读取车身数据的结果，如结果一致，将数据存储到当前识别工位，如结果不一致，跳转到报警子程序。

4）在识别工位内，车子离开识别区域时，RFID不读取数据，同时清空原有识别的数据。

5）当车身离开识别工位时，把数据识别工位的数据传递给升降机工位，车身完全离开识别工位后，清空当前识别工位数据。

6）如有识别错误等报警，系统输出停线信号，并自动通知维护人员，人工给定车型信息，复位后恢复车身输送产线运行。

7）如识别无异常，则进入下一个循环。

4. 基于RFID车身码识别

RFID标签内存储分为EPC区、USER区，其中车身信息存储在EPC区，由于超高频标签存储数据量有限（EPC只能存储12字节，即存储12位字符）。标签在打印之前，通过压缩技术将17位车身的VIN码（唯一识别码）压缩成12位车身码。本发明，基于PLC控制开发VIN码的解压程序，最终取得完整的17位VIN码。

5. 基于EIP通信的工业以太网技术应用

当前国内RFID支持的网络形式：一般的RFID识别系统，主要以RS232、RS485、ModbusRTU、ModbusTCP通信位置，如上通信不能直接与SGMW生产线的罗克韦尔PLC通信，需要经过工业网关转发数据。

SGMW整车输送系统的控制器一般采用DevieNet与远程I/O站点通信，其通信最大速率为500KB/s，不能满足大数据大流量（模拟量、数据数组）的通信需求，同时容易受到外界电磁波的干扰。本车型识别系统才有基于EtherNetIP协议的工业以太网通信，使国产RFID直接通过软硬件匹配罗克维尔PLC，减少了网关环节，降低了通信故障率，同时，提高了通信速率，增强了抗干扰能力，为IOT（物联网）提供了基础条件。

6. 应用案例

在上汽通用五菱河西基地总装A线、B线内饰转底盘交接区，我们自主开发的基于RFID的车型识别系统投入应用，能高效地识别车型，基于车型识别的结果控制车身输送位置，使用效果良好，识别成功率99.9%，如图4、图5所示。

图4 车型识别光电开关接线分布图

图5 RFID识别系统识别成功率

技术总结

通过自主设计集成，实现内饰线转底盘线的车型识别系统，该系统具有较多技术优势。简单总结如下：

1）基于EtherNetIP通信框架，自主创新集成国产RFID、进口PLC系统，降低了系统集成成本，提升了系统集成的一致性和可靠性。

2）自主开发基于PLC控制的车型识别系统程序，降低了对进口供应商的依赖，实现车型识别系统自主国产化，最终降低了车型识别系统的投资成本。

3）解决了RFID无法与产线罗克韦尔PLC通信的问题,创新开发了基于PLC控制的车身VIN码解压程序，实现了车身VIN码在PLC中的解压功能。

4）实现了车型精确识别车型信息，包括车身的VIN码、VSN码。

5）自主开发的车型识别系统兼容多种车型，新增车型不需要改动和重新调试，理论上可以新增无数种车型。

6）自主开发的车型识别系统具有面向未来的前瞻效益（图6）。精确识别到的车型信息可以输送给有需要的工位，实现数字化、目视化。例如：车型详细信息送到吊具支腿切换工位，辅助员工根据车型切换吊具支腿。

图6 自主开发的车型识别系统具有面向未来的前瞻效益

结束语

本文阐述新车型导入产线涉及的车型识别系统适应性改造问题，并重点分析和实施了基于RFID技术的车型识别系统改造；将EthernetIP协议的国产RFID装备集成到进口的PLC系统，开辟了国产RFID应用场景，为后续新产品导入产线提供基于RFID技术的车型识别系统提供了实践依据，具有较大的现实指导意义。