RFID識(shí)別系統(tǒng)在自動(dòng)噴涂線的應(yīng)用范文

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《電氣自動(dòng)化雜志》2014年第三期

1控制系統(tǒng)組成及功能

控制系統(tǒng)首要保證了整個(gè)涂裝工藝流程的正常、高效和可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了上位系統(tǒng)對(duì)整條生產(chǎn)線所有設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)和集中控制:監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀況，修改、記錄和保存工藝參數(shù);滿足輸送系統(tǒng)內(nèi)部各層次間的信息傳遞:如輸送系統(tǒng)與噴漆機(jī)器人、自動(dòng)拋丸系統(tǒng)之間的信號(hào)交換;實(shí)時(shí)顯示噴漆產(chǎn)品、型號(hào)、數(shù)量、油漆品牌等管理信息等。由于工件種類較多，外形和尺寸大相徑庭，生產(chǎn)批次靈活安排，要求3個(gè)噴涂機(jī)器人能隨機(jī)應(yīng)變，自動(dòng)、快速地調(diào)用相應(yīng)的噴漆程序，因此準(zhǔn)確、及時(shí)將工件信息傳遞給機(jī)器人成為控制的重要內(nèi)容。設(shè)計(jì)采用rfid識(shí)別技術(shù)，積放鏈每輛小車上裝有存儲(chǔ)信息的載碼體，從進(jìn)入線體開始就記載所帶工件的產(chǎn)品信息(規(guī)格、油漆、批次、用途，狀態(tài)等)，并在特定工位進(jìn)行信息修正和讀取操作。

1．1識(shí)別系統(tǒng)圖2數(shù)據(jù)信息處理流程識(shí)別系統(tǒng)主要采用TURCK產(chǎn)品，包括載碼體、讀寫器、電子底板、網(wǎng)關(guān)等;全線約180輛輸送小車各自裝有一塊載碼體，記錄所承載工件的信息;設(shè)有6個(gè)讀寫器分布在現(xiàn)場不同關(guān)鍵工位，負(fù)責(zé)PLC和載碼體之間交換數(shù)據(jù)。布置3個(gè)網(wǎng)關(guān)，位于現(xiàn)場控制箱內(nèi)。通過網(wǎng)關(guān)模塊自帶的DP接口接入DP網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)網(wǎng)關(guān)可帶多個(gè)電子底板(考慮到線纜長度因素，本系統(tǒng)只帶一塊電子底板)，每塊電子底板可裝2個(gè)讀寫器［3］。上件工位和檢查工位共設(shè)置2臺(tái)觸摸屏，用于人機(jī)信息交換。數(shù)據(jù)信息處理流程如圖2所示。上件時(shí)人工向觸摸屏輸入工件信息，讀寫器將信息寫入載碼體，然后工件進(jìn)入下一工位;同時(shí)信息經(jīng)中央PLC系統(tǒng)處理后存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫中;工件到達(dá)檢查工位，此處的讀寫器將工件信息讀取，人工在該工位的觸摸屏核對(duì)信息并檢查是否合格，對(duì)不正確的信息進(jìn)行更正，將不合格的工件輸入特定代碼，標(biāo)示為次品。每個(gè)噴漆室入口設(shè)有一個(gè)讀寫器，讀取進(jìn)入噴漆室的工件信息，經(jīng)中央PLC進(jìn)行分析、判斷后通知機(jī)器人，對(duì)不合格件則不進(jìn)行噴涂，合格件則由機(jī)器人根據(jù)工件信息選擇相應(yīng)的噴涂程序。工件信息在關(guān)鍵工位進(jìn)行無線讀、寫和刷新，并存儲(chǔ)于中央系統(tǒng)中，自始至終跟隨該工件走完整條生產(chǎn)線，系統(tǒng)隨時(shí)可以調(diào)用、顯示、記錄和統(tǒng)計(jì)。

1．2通訊協(xié)議本系統(tǒng)采用Profibus-DP協(xié)議組網(wǎng)通訊。Profibus作為德國國家標(biāo)準(zhǔn)DIN19245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)prEN50170的現(xiàn)場總線，由Profi-bus-Dp、Profibus-FMS、Profibus-PA組成。本系統(tǒng)主要采用DP類型－用于分散外設(shè)間的高速傳輸，支持主－從系統(tǒng)、純主站系統(tǒng)、多主多從混合系統(tǒng)等幾種傳輸方式。主站具有對(duì)總線的控制權(quán)，可主動(dòng)發(fā)送信息。對(duì)多主站系統(tǒng)來說，主站之間采用令牌方式傳遞信息。Profibus的傳輸速率為9．6K～12Mbps。其傳輸介質(zhì)可以是雙絞線，也可以是光纜，最多可掛接127個(gè)站點(diǎn)［4］。

1．3硬件組態(tài)硬件組態(tài)在SiemensSTEP7V5．5中進(jìn)行，無論是RFID識(shí)別產(chǎn)品還是機(jī)器人通訊板卡都有相應(yīng)的GSD文件。正常安裝GSD文件后，STEP7的硬件目錄里會(huì)有相應(yīng)的模塊。組態(tài)前先按常規(guī)項(xiàng)目組態(tài)好西門子其余模塊，組態(tài)DP總線，設(shè)置總線通訊速率(由于總線長度的關(guān)系本系統(tǒng)選擇187．5kbps)，設(shè)置PLC的DP地址，具體組態(tài)方法不再敘述［5］。(1)RFID組態(tài)打開目錄下的turck文件夾，選擇產(chǎn)品類別BL20或BL67(本處選BL20)，打開BL20選擇網(wǎng)關(guān)模塊(本處選BL20－GW－DPV1)，拖動(dòng)該模塊到組態(tài)好的總線上，自動(dòng)彈出設(shè)置對(duì)話框，設(shè)置網(wǎng)關(guān)的DP地址，同時(shí)也要將硬件上的地址旋鈕選擇相同的地址;然后為網(wǎng)關(guān)添加相應(yīng)的電子底板，用于連接讀寫器，至此一個(gè)網(wǎng)關(guān)就組態(tài)好了，接下來如上組態(tài)其余兩個(gè)網(wǎng)關(guān)模塊，整個(gè)RFID產(chǎn)品組態(tài)完畢。(2)機(jī)器人組態(tài)在STEP7里進(jìn)行組態(tài):硬件目錄general下選擇ANYBUS－SPDP川崎的板卡模塊，拖動(dòng)到總線上彈出設(shè)置對(duì)話框，設(shè)置DP地址，根據(jù)交換數(shù)據(jù)量選擇合適的IN/OUT數(shù)據(jù)量模塊。依次組態(tài)三臺(tái)機(jī)器人。機(jī)器人在實(shí)際硬件里設(shè)置時(shí)步驟較多，主要有如下幾大步［6］:①準(zhǔn)備現(xiàn)場總線接口板，設(shè)置終止器的狀態(tài)(打開或關(guān)閉)和板卡的DP網(wǎng)絡(luò)地址(范圍為0－99)，板卡在聯(lián)網(wǎng)后會(huì)自動(dòng)選擇通訊波特率。②控制器上電，設(shè)置現(xiàn)場總線接口配置，信號(hào)分配設(shè)置。③設(shè)置外部I/O信號(hào)數(shù)。④設(shè)置物理I/O接口和主/從端口間的關(guān)聯(lián)，信號(hào)排列順序的設(shè)定。⑤控制器斷電再上電。⑥設(shè)置信號(hào)分配數(shù)據(jù)。⑦設(shè)置主/從端口信號(hào)命令。至此，硬件組態(tài)完畢，系統(tǒng)包含RFID、拋丸、機(jī)器人噴涂、積放鏈等共約14個(gè)站點(diǎn)地址。

2控制功能的程序?qū)崿F(xiàn)

本系統(tǒng)采用的功能塊主要有FB140"PIB_002KB"(讀寫載碼體數(shù)據(jù))、SFC21"FILL"(初始化存儲(chǔ)區(qū))、FC84"ATT"(將DATA添加到表格)和FC85"FIFO"(先進(jìn)/先出取出表格數(shù)據(jù))。第一步，系統(tǒng)啟動(dòng)后首先調(diào)用系統(tǒng)功能SFC21。根據(jù)每個(gè)工位存放的工件數(shù)各自創(chuàng)建一個(gè)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，用來存儲(chǔ)該工位每一個(gè)輸送小車位的工件信息，為工件的全線跟蹤定位做準(zhǔn)備。如圖3。第二步，讀寫器初始化成功后，調(diào)用FB140功能塊，將觸摸屏輸入的數(shù)據(jù)寫入載碼體或?qū)⑤d碼體攜帶的數(shù)據(jù)讀入中央PLC系統(tǒng)，通過觸摸屏操作和程序條件選擇給FB140傳遞不同的調(diào)用參數(shù)，調(diào)用參數(shù)的不同決定了讀寫器是執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入還是數(shù)據(jù)讀出。如圖4。第三步，通過調(diào)用功能FC84將工件信息數(shù)據(jù)寫入SFC21創(chuàng)建的存儲(chǔ)區(qū)內(nèi);最后根據(jù)每個(gè)工位的占位、滿位開關(guān)的情況和發(fā)車信號(hào)調(diào)用功能FC85，將數(shù)據(jù)從前一個(gè)工位的存儲(chǔ)區(qū)讀出，同時(shí)調(diào)用功能FC84將FC85讀出的數(shù)據(jù)添加到下一工位的存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和工件的同步。如圖5。第四步，執(zhí)行功能FC85讀出數(shù)據(jù)后，需要將存儲(chǔ)單元內(nèi)數(shù)據(jù)清零。第五步，工件信息進(jìn)入中央PLC系統(tǒng)后，經(jīng)過處理存儲(chǔ)在定數(shù)據(jù)塊內(nèi)等待傳送給機(jī)器人;由于機(jī)器人本身單次接收數(shù)據(jù)量的限制，交互信號(hào)和工件信息的傳遞要多次調(diào)用下面的程序段，進(jìn)行PLC和機(jī)器人的數(shù)據(jù)通訊。如圖6。

3上位監(jiān)控軟件和遠(yuǎn)程

上位組態(tài)軟件采用組態(tài)王6．53版本，根據(jù)工程需要設(shè)計(jì)了22個(gè)畫面，全面而直觀地展示出整個(gè)工程整體和局部設(shè)備的面貌和動(dòng)態(tài)。各個(gè)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)命令、動(dòng)作狀況、實(shí)時(shí)曲線和歷史參數(shù)、報(bào)警信息以及所有工件在線信息均在上位監(jiān)控畫面中實(shí)現(xiàn)。如圖7。該畫面還可至遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)供管理層監(jiān)控［7］。在圖7中，畫面上能實(shí)時(shí)顯示整條線每個(gè)工位小車的狀態(tài)，進(jìn)而查詢?cè)摴の还ぜ乃行畔ⅲ庇^而生動(dòng)地反映出整條線的工作狀況。這些都?xì)w功于RFID技術(shù)和上位組態(tài)系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫管理功能。

4結(jié)束語

由RFID、S7系列PLC、組態(tài)軟件和機(jī)器人在Profibus網(wǎng)絡(luò)內(nèi)構(gòu)建的自動(dòng)識(shí)別與噴涂系統(tǒng)已在重慶某涂裝項(xiàng)目中投入使用，經(jīng)過一段時(shí)間的正常運(yùn)行，證明該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，應(yīng)用簡單，能可靠地對(duì)工件進(jìn)行識(shí)別跟蹤和自動(dòng)噴涂，優(yōu)質(zhì)完成了工程設(shè)計(jì)要求。將RFID技術(shù)引入常規(guī)涂裝線是一次成功的探索，推動(dòng)了常規(guī)涂裝生產(chǎn)線向自動(dòng)化、智能化的高水平發(fā)展。

作者：唐耘高永強(qiáng)商倩蔣濤單位：天津七所高科技有限公司