RFID技术在汽车工业的应用

　　随着物联网发展被提高到国家战略层面，国家重大信息化工程的深入推动，RFID作为无线通信和自动识别技术的一种完美结合，在生产、物流、交通、公共管理等行业有着广泛的应用前景。在制造企业中，RFID业已应用到物流追踪、生产数据实时监控、质量追溯、自动化生产、仓储管理、资产管理等环节。在海马轿车有限公司公司汽车制造过程监控与管理中，RFID主要利用了其数据采集快速、准确、实时地特点，主要应用在涂装车间车身自动识别与追踪系统中以及焊装车间车身储存区WBS和总装车间车身储存区PBS的车身调度管理系统中，通过RFID的科学应用，提高公司汽车制造技术水平与工艺水平。

　　1 RFID在涂装的应用

　　RFID在我公司涂装车间，主要应用在AVI (Automatic Vehicle Identification )车辆自动识别系统中。

　　1.1 涂装车间车体识别系统概述

　　涂装车间车体识别系统(AVI)采用 RFID 无线射频识别和条形码识别技术，主要的目的是为车间机运系统提供车身基础数据以及控制路由信息。

　　1.2 AVI 系统的架构图

　　1.3 AVI 系统主要功能：

　　为车间机运控制系统提供车身信息和路由信息;

　　通过 AVI 中控系统的画面可以监控 AVI 系统的运行情况; AVI 系统所配置的人机接口可以监视并修改车体信息;

　　记录各个 AVI 站点的车身基础数据及路由信息，并形成报表。 为分色存储区提供分色路由功能。 向机器人喷涂系统提供车身颜色、车型信息。

　　1.4 AVI 系统构成

　　AVI 系统为 Server/Client 架构。整个系统硬件包括如下几个主要组成部分，主要包括10个RFID读写天线、4个自动条码扫描枪、4个AVI操作员站、4台VersaView触摸屏、6套机运系统PLC、1台AVI服务器和1台AVI客户端。

　　软件系统含Windows Server 2003，SQL Server 2003，CIMPLICITY HMI以及RSLinx等。

　　AVI系统与AB ControlLogix L61/L62 PLC通信，RFID天线、条码扫描枪、AVI操作员站之间是通过现场总线DeviceNet通讯;机运个区PLC、操作站触摸屏与AVI服务器、AVI客户端之间都通过以太网通讯。

　　1台AVI服务器

　　AVI 服务器主要功能是通过以太网从机运 PLC 采集 AVI 站点的车体信息、报警等信息，并 建立 AVI 监控系统数据库;这些数据将经后台处理和运算后，发送到客户端画面上去。

　　AVI系统服务器采用IBM X3650-7979-R05机架式安装服务器，四核至强 X5420/2G内存，配置2X146G硬盘镜像硬盘。

　　数据服务器

　　AVI 系统与 PMC 系统、ANDON 系统共享一个数据库服务器，以实现历史数据的存储、数据 库的管理、用于记录历史数据，供历史报表查询等。SQL数据服务器采用IBM X3650-7979-R05机架式安装服务器，四核至强 X5420/2G内存，配置2X146G硬盘镜像硬盘。

　　AVI 客户机

　　实时监控，图形化显示 AVI 系统的配置及运行情况;系统报警录入及查看报警历史记录; 涂装车间各 AVI 站点车辆信息记录。

　　AVI系统客户端采用Dell计算机，PⅣ/3.0G/512M内存/160G/50DVD，19寸液晶显示器。

　　读写天线站即RFID系统

　　读取当前橇体上的载码体信息，获取车身信息。

　　RFID系统采用Datalogic Automation公司COBALT HF RFID产品，包括Cobalt HF控制器、Cobalt HF天线、HF高温标签以及相关附件。

　　COBALT HF RFID系统凭借坚固的外壳、易连接等特性，为工厂的自动识别应用提供了易集成且经济的解决方案。该系统的防尘、防潮特点，使其能在恶劣环境中持续地、稳定地工作。

　　串行通信连接方式选用DeviceNet™，确保了与AB公司PLC系统的DeviceNe网络快速集成功能。

　　高频13.56兆赫控制器支持多个RFID空中协议标准，包括ISO15693和ISO14443A标准，能够与许多类型的标签以及供应商的产品配套使用。

　　被动式UHF读/写标签不需要电池，能提供多达2KB的用户可访问的内存。当工作温度高达200℃时，高温的产品型号也能确保在使用中可靠、准确地保存数据。对于标准温度的应用，耐用的ABS塑料封装在恶劣的工作环境中也可以保证标签的完整性。

　　人机界面 HMI

　　人机接口 HMI 为现场的操作人员提供 AVI 系统人机交互操作，通过网络与 PLC 控制系统进行通讯。通过人机接口可实现的主要功能包括：车身信息显示、运行监控、故障报警提示 和故障维护、人工数据输入。

　　耐高温载码体 挂接于橇体上，主要用于存储装载在橇体上的车身车体信息。

　　条形码扫描枪

　　用于扫描车身上的条形码车身信息，并将此信息传递给 PLC，PLC 将此信息写入载码。

　　质量按钮箱

　　在质量检查工位，操作人员通过操作质量按钮箱对当前的车身选择路由信息，AVI系统根据操作人员输入的路由信息，控制车身的工艺路径，进行车体分流。

　　1.5 RFID 站点

　　安装在车间内各关键识别点，具体如下下表：

　　1.6 AVI 系统的一个RFID 站点的工作过程

　　● 机运提供车体到位信号;

　　● 自动扫描枪扫描条码号，如果扫描不成功，系统报警进行人工干预手动输入;同时系统对条码号的合法性进行检查：如果扫描到的条码信息不合法，触摸屏显示提醒信息，需再次扫描或输入条码信息，直到条码信息正确为止;

　　● 系统接收扫描到的条码号，同时在触摸屏上显示当前的条码号;

　　● 系统将把扫描到正确信息写入到Tag中，如果写入错误或故障，系统将报警，提示进行人工干预;

　　● AVI模块向机运提供发车信号;

　　● 机运系统提供车体已经离开信号;

　　● 系统发送信息至上位系统，信息包括：扫描点位置编号、扫描时间、橇号、条码号和备注;

　　● 上位系统将备份以上信息到本地数据库系统。

　　1.7 AVI所用条码规则

　　为便于各生产车间内部和车间之间车身信息的识别和传递，根据我公司车型和车间实际情况，规定车身条码总位数为16位，各位代表含义如下：

　　车身条码(16位)：0123456789ABCDEF

　　● 位“0”: 代表这个车体来自哪条生产线(或哪个车间);

　　● 位“123”: 代表车型;

　　● 位“4”: 代表年;

　　● 位“5”: 代表月;

　　● 位“6789AB”:代表生产流水号;

　　● 位“CD”: 代表车体颜色;

　　● 位“E”: 代表这个车体要送往哪个生产车间;

　　● 位“F”: 代表校验位。

　　1.8 RFID涂装车间应用的几点说明

　　“不依靠人力，而是通过包含硬件、软件在内的设备来自动读取RFID系统、条形码、二维码、指纹、声纹、虹膜等信息媒体的信息并识别其内容的技术，称作自动识别。这种读取“人与物的信息”并进行识别的系统即所谓ID系统(Identification System)。

　　● 本系统中，RFID和条形码完美共存

　　自动化流程中单独使用RFID并没有问题，但是在有人参与的制造过程中与“可视条形码”共存是最好的方法。

　　● RFID可以提高质量、可以追溯，能够进行信息化管理，但需要上位组态软件的有利支撑。

　　● RFID技术具有很多的明显，但其优势主要建立在信息的采集以及信息的共享之上。

　　2 RFID在焊装、总装的应用

　　RFID在公司焊装、总装的应用，主要是应用在这两个车间的WBS存储区和PBS存储区，类似于涂装车间面漆前分色区的路由选择应用。

　　2.1 储存线功能简介

　　储存线设有排序倒库通道，可根据生产计划进行排序出库。快速下线通道用于满足应急生产要求，可直接将车身送到涂装线上件点。车身落入涂装线后，空吊具将返回焊装上件处，空吊具也可直接进入储存库，以便在节假日停产时，剩余空吊具可全部入库储存。从车身储存输送链调出的空吊具也可不进入涂装车间，而直接进入上件处。

　　2.2 库区管理功能

　　WBS(或PBS)在上件点设置车型录入电脑，正常情况下由工人将当前转挂的车身信息输入电脑中，通过工业以太网将该信息传输到西门子PLC，PLC通过PROFIBUS DP总线将信息传给读写头，读写头将信息写入载码体中保存。在入库点读写头将信息读出，并根据入库规则将车身输送到相应的库区。在出库点读写头将信息读出，并根据出库规则将相应的车身输出。

　　当车型录入电脑或以太网出现故障或需要关机维护时，为了不影响生产，在上件点设置操作盒，通过选择拨码开关，可在该操作盒上实现人工将车身信息写入PLC，从而继续完成自动出入库。

　　在入库点和出库点设置HMI，将读出的车身信息和当前的出、入库规则显示出来，可人工判断是否正确并可进行修改。

　　3.3 监控系统

　　现场监控工控机通过WINCC组态软件，做出动态画面随机监视摩擦线系统各主要转挂工位，工位储存段的运行情况.并作为机修和调试的工具。现场的各种控制信号及执行元件均通过现场总线模块接入PLC，由PLC控制全线的动作，现场监控工控机以画面的形式分页显示摩擦线的工艺运行状况、车身存储情况(分车型显示储存数量)、显示各工位传感器及控制元件的工作状态，每个I/O信号当前状态将采用表格形式显示。通过上位机可以修改相关数据，保持整个系统的数据与库内实际情况一致。根据生产计划设置各存储线出入的车型颜色、优先级和禁入禁出顺序。根据生产计划控制进出涂装区的车型和数量。

　　3.4 和涂装车间RFID的区别

　　● 功能完全一样的，只不过系统小一些。

　　● 选用品牌不同

　　RFID系统采用倍加福公司的产品，通信总线采用PROFIBUS DP总线，PLC采用西门子公司S7-300产品，组态软件采用西门子WINCC组态软件。

　　3 企业如何正确选择和使用RFID

　　虽然RFID技术有着许多优点，但RFID厂商参差不齐，企业对RFID概念理解存在偏差，RFID系统的应用难免会步入一些误区，剑走偏锋。所以，选择最适合自己企业状况的RFID解决方案才为上中上之策。

　　RFID标签通常置于物料、设备、以及需要采集的物体对象上，读写器对标签上的数据进行识别，而识别之后的采集、实时上传给上位机软件如生产管理软件、MES系统等，需要公司内部规划、部署自己的网络系统。

　　公司需要了解RFID系统的发展趋势，根据应用环节的不同，如生产管理、员工管理、仓储管理、物流管理领域的不同，相应选择不同的实施方案，避免信息系统一味求好、硬件配置过高，过分追求国际名品，杀鸡用牛刀，造成不必要的高额投资。

　　企业实施RFID系统既要顺势而为，更要量力而为，恰如其分。

　　4 RFID应用系统的发展趋势

　　● 系统的高频化

　　超高频射频识别系统所具有识别距离远、无法伪造、可重复读写、体积小巧的优点，超高频射频识别系统得应用越来越广泛。

　　● 系统的网络化

　　不同应用场合需要 将不同系统得数据集中统一处理，数据系统网络化成为必然。

　　● 系统的高兼容性

　　RFID领域生产厂商越来越多，实现其产品之间兼容性，能够处理多家厂商的产品成为一种趋势。

　　● 系统更高的数据量要求

　　未来RFID系统将会处理更大量的数据，因此，RFID系统需要具有更大的数据存储能力以及数据处理能力。