RFID技术在铸二制芯生产线的应用

　　铸二制芯生产线主要由Loramendi射芯机、ABB机器人、输送辊道、表干炉等设备组成的两套制芯生产中心，主要为生产汽车发动机气缸盖砂芯生产线。于2013年正式投产，是目前世界上最先进的铸造生产线之一。为满足市场需求，铸二经常需要同时生产不同机型的芯砂，因此，采用RFID技术，准确记录并传递每个砂芯的型号及其他生产信息，自动实现射芯、组芯、浸涂、砂芯烘烤、钻孔、合芯、搬运、下芯等制芯工艺需求。

　　RFID系统组成及工作原理

　　RFID系统主要包括控制器、读写头和载码体三部分。铸二制芯使用的控制器有： C-KP2-1HB6-V15B单通道控制器、IC-KP2-2HB6-V15B双通道控制器、IC-KP-B6-V15B四通道控制器，如图1、图2、图3所示。

图1 双通道控制器(读写头型号：IQH-FP-V1)

图2 读写头(载码体型号：IQC21-85-T13)

图3 载码体

　　RFID控制系统与上层控制设备PLC进行连接，一方面接收PLC发送的数据信息操作指令，将其转化为读/写指令发送给读写头，另一方面，它将从读写头接收到的数据信息发送到PLC。RFID通讯协议有Profibus-DP、Profinet I/O、Ethernet/IP、DeviceNet、Modbus/TCP?TCP/IP、Interbus、CAN Bus、Serial(RS232、RS485)等。铸二制芯生产线的载码体安装在辊道输送的托盘上，RFID系统是整个辊道输送的一部分，其通过Profibus-DP通讯方式实现控制。

　　RFID控制系统组态及程序结构

　　RFID控制系统组态

　　(1)安装GSD文件

　　GSD 文件是设备硬件描述文件，它含有所有总线系统对连接设备信息。在 S7 的 SIMATIC 管理器中打开硬件组态工具 HW Config，如果 DP从站窗口中没有出现所需的组态，则需下载 GSD 文件。

　　GSD 文件可在 P+F 官方网页上下载。 GSD 文件下载成功后，如图4所示，在硬件结构窗口中，点击Options选择“Install GSD File”命令。

图4 安装 GSD 文件1

图5 安装 GSD 文件2

　　在跳出的窗口中，Browse 寻找下载后的GSD文件并安装，如图5所示。

　　(2)Profibus 设置

　　打开 STEP7 硬件设置后，系统将自动添加CPU及DP端口到组态栏内。这里手动加入所使用的电源型号。完成了最基本的PLC硬件设置后，可设置Profibus-DP总线系统通讯及硬件地址参数，如图6所示。

图6 硬件连接设置

　　在 Profibus-DP 主站上要找到与硬件相配的识别控制器，如图7所示，在窗口的右边找所需要的识别控制器 IC-KP2-xHB6 A，用户可定义可识别控制器的Profibus的地址。

　　添加识别控制器到DP总线之后，需设置设备输入/输出字节。其设置取决于用户所需的工作模式。此处选择In/Out 32 Byte。

图7 硬件连接设置

　　添加后的模块，其地址可以通过 PLC 自动分配，也可以通过自身的需要更改。一个简单的RFID硬件设置组态栏完成，然后将其下载到 PLC 中。图8为铸二制芯辊道储存线PLC硬件组态。

图8 铸二制芯储存线硬件组

　　RFID控制程序结构

　　(1)调用功能块“IDENTControl”

　　P+F控制器所“IDENTControl”多功能集成块，由P+F提供，可以在SIMATIC Manager平台中自由拷贝并调用，该功能块把需要应用的变量提取出来，在程序中，简要明了的显示出来，方便用户使用。

　　用户可以将倍加福提供的功能块及背景数据块一并拷贝到用户程序中，在程序中调用功能块。当总线中有多个设备需要调用该功能块时，只需为不同的设备分别创建背景数据块，通过该功能块调用对应的背景数据块即可。例如：

　　CALL FB300，DB300

　　CALL FB300，DB301...

图9 程序调用的功能块

　　(2)功能块“IDENTControl”变量含义变量含义如图10所示。

图10 功能块“IDENTControl”变量含义

　　(3)程序判断是否读写成功

　　“IDENTControl”功能块中有输出变量Head1Done，表示通道1命令执行完成，但是并不一定表示读取数据成功或写入数据成功。通常情况下，可以通过变量Head1Status 的值来判断命令完成后的读写状态，“00”代表命令执行，无出错，“05”代表检测范围内无数据码载体。

　　人机界面

　　在触摸屏上，建立读写功能画面，如图11所示，将触摸屏上所选择的内容直接写入对应的数据块，并通过程序写入载码体中，同样，当选择读功能时，直接可以显示出载码体内对应的数据。增强目视化，方便操作。

图11 RFID人工读写画面

　　结束语

　　铸二制芯使用的RFID系统，具有稳定性强、准确性高、速度快、使用操作简洁方便等特点，对制芯同时生产两种或多种机型及生产砂芯信息的记录起到关键作用。在生产过程中机器人与辊道之间自动完成砂芯信息的相互交换，使机器人快速识别生产机型，并运行相对应程序，实现自动化生产。