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施耐德 RFID 在汽車裝配線上的應(yīng)用

2024-9-4 來源：神龍汽車有限公司作者：李治

【摘要】: 介紹基于施耐德 PLC RFID 以太網(wǎng)控制盒、讀寫器、電子標(biāo)簽等配置，讀寫頭專用功能塊編程、讀寫器與 PLC 的信息識(shí)別及交互，以及 RFID 硬件故障診斷。

【關(guān)鍵詞】:RFID 、MAPPING 、電子標(biāo)簽、信息識(shí)別

前言

RFID（Radio Frequency Identification）射頻識(shí)別技術(shù)，又稱無線射頻識(shí)別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。最基本的 RFID 讀寫系統(tǒng)由MAPPING 電子標(biāo)簽、讀寫器、載碼體構(gòu)成。以汽車變速箱裝配線為例，讀寫器安裝在生產(chǎn)線需要讀寫信息的各個(gè)工位上，載碼體安裝在托盤底隨托盤在生產(chǎn)線上移動(dòng)。神龍公司的裝配線對(duì) RFID 使用甚多，而許多維修人員對(duì)之了解較少，在遇到問題時(shí)難以快速準(zhǔn)確地找到問題點(diǎn)，因此對(duì) RFID 的相關(guān)原理及配置研究很有必要。

1.Mapping 電子標(biāo)簽配置

MAP 是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)為地址 - 數(shù)據(jù)，MAPPING 就是建立 MAP 的過程。MAPPING 表簡(jiǎn)而言之是地址與變量的映射關(guān)系表，PLC 可以直接通過訪問MAPPING表中的地址來讀寫數(shù)據(jù)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)裝配生產(chǎn)工藝的需要，將 MAPPING 劃分為 3 個(gè)區(qū) : 總區(qū)、工藝區(qū)、質(zhì)量區(qū)，具體各個(gè)區(qū)存儲(chǔ)內(nèi)容如下 :

1.1 總區(qū)數(shù)據(jù)

托盤使用總次數(shù)、托盤清洗計(jì)數(shù)、托盤強(qiáng)制清洗、托盤類型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)版本號(hào)、生產(chǎn)批次號(hào) 、本批次中的順序號(hào)、本批次剩余數(shù)量、上線時(shí)間( 年 )、上線時(shí)間 ( 月 )、上線時(shí)間 ( 日 )、上線時(shí)間 ( 時(shí) )、上線時(shí)間 ( 分 )、上線時(shí)間 ( 秒 )、下線時(shí)間 ( 年 )、下線時(shí)間 ( 月 )、下線時(shí)間 ( 日 )、下線時(shí)間 ( 時(shí) )、下線時(shí)間 ( 分 )、下線時(shí)間 ( 秒 )、總成條形碼，6 位（總成型號(hào)）+7 位（流水號(hào)）+1 位（校驗(yàn)碼）字符、總成名稱（最大 20 字符）、總成產(chǎn)品號(hào)、制造商代碼、法規(guī)類型、總成代碼、最后正常完成工位、總成質(zhì)量狀態(tài)、紅牌故障代碼（4 字符工位號(hào)，2 字符代碼）、返修上線工位號(hào)、黃牌故障代碼（4 字符工位號(hào)，2 字符代碼）、橙牌故障代碼（4 字符工位號(hào)，2 字符代碼）、工位綠牌標(biāo)志、工位紅牌標(biāo)志、工位黃牌標(biāo)志、工位橙牌標(biāo)志、工位強(qiáng)制放行標(biāo)志。

1.2 工藝區(qū)數(shù)據(jù)

工位號(hào)、子工位號(hào)、工位 PLC 循環(huán)程序代碼、零件手檢光柵指示、工藝代碼。

1.3 質(zhì)量區(qū)數(shù)據(jù)

螺栓螺母的擰緊結(jié)果、STT 測(cè)試結(jié)果、電缸的壓裝結(jié)果、配墊結(jié)果、泄露檢測(cè)結(jié)果、臺(tái)架試驗(yàn)等結(jié)果。

2. RFID 與施耐德 PLC M580 配置

2.1 通訊協(xié)議與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

RFID 系統(tǒng) 集成了 Modbus RTU、Uni?Telway、Modbus TCP/IP、PROFIBUSDP 和EtherNet/IP 協(xié)議。裝配 L3 線采用的是 ModbusTCP/IP 協(xié)議，具體連接拓?fù)鋱D如圖 1 所示。

圖 1 通訊協(xié)議與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2.2 PLC的網(wǎng)絡(luò)配置

在完成 M580 的硬件組態(tài)后，點(diǎn)擊 “項(xiàng)目“→ “配置” → “PLC 總線” → “Ep58 1020” 中的網(wǎng)口，然后選中 “IP 主地址”，輸入 IP 地址。

2.3 以太網(wǎng)控制盒的網(wǎng)絡(luò)配置

以太網(wǎng)控制盒是讀寫器與 PLC 實(shí)現(xiàn)通訊的載體，為了保證以太網(wǎng)控制盒和 PLC 的正常通訊，必須要求 PLC 的 IP 地址和以太網(wǎng)控制盒的 IP 地址在同一個(gè)網(wǎng)段且不沖突，以太網(wǎng)控制盒出廠時(shí)默認(rèn)的IP地址為192.168.0.10。當(dāng)需要更改以太網(wǎng)控制盒的 IP 地址時(shí)，可以使用計(jì)算機(jī)自帶的TELNET 命令來配置 RIFD 的 IP 地址。

2.3.1 打開 TELNET 功能

點(diǎn)擊電腦的“控制面板”→“程序和功能”→“打開或關(guān)閉 Windows 功能”，然后在彈出的界面中選中 “TELNET 客戶端” 后點(diǎn)擊確認(rèn)即可。

2.3.2 配置以太網(wǎng)控制盒的 IP

點(diǎn)擊電腦的 “開始” →輸入 “CMD” →進(jìn)入設(shè)置界面，輸入以太網(wǎng)控制盒的當(dāng)前地址，以新的以太網(wǎng)控制盒為例，在 DOS 提示符下輸入“telnet 192.168.0.10 9999” 并點(diǎn)擊回車，在出現(xiàn)的界面下選擇 “Network IP SETTING” 輸入1，輸入要更改的 IP 地址，“Default gateway”、“Netmask “和” “Role name of fdr” 3 個(gè)選項(xiàng)無需更改，選擇默認(rèn)設(shè)置即輸入” N “即可。

圖 2 以太網(wǎng)控制盒 IP 配置

2.4 讀寫器的配置

一個(gè)以太網(wǎng)控制盒可以帶 3 個(gè)讀寫器，每個(gè)讀寫器必須設(shè)置各自的站地址，PLC 才能對(duì)讀寫器進(jìn)行準(zhǔn)確的讀寫控制。讀寫器站地址的設(shè)置范圍在 1-15 內(nèi)的任意一個(gè)數(shù)字，且讀寫器的站地址不能重復(fù)，要保證站地址的惟一性。下表為設(shè)置讀寫器站地址的詳細(xì)步驟（表 1）:

表 1 讀寫器配置步驟

2.5 PLC和以太網(wǎng)控制盒通訊配置

2.5.1 添加 Mdobus 設(shè)備

點(diǎn)擊 “工具 “→ “DTM 瀏覽器” → “選中網(wǎng)絡(luò)模塊 ” → 點(diǎn)擊右鍵，選擇添加→ “Modbus Device” → “添加 DTM”。

2.5.2 配置項(xiàng)目中以太網(wǎng)控制盒 IP 地址

點(diǎn)擊配置的項(xiàng)目 “RFID BOX” 并在 “地址設(shè)置” 里輸入以太網(wǎng)控制盒 IP 地址（必須要保證以太網(wǎng)控制盒的 IP 地址和 PLC 的 IP 地址在同一個(gè)網(wǎng)段且不重復(fù)）。

圖 3 Mdobus 設(shè)備添加步驟圖

2.5.3 配置讀寫器請(qǐng)求讀寫設(shè)置

點(diǎn)擊 “請(qǐng)求設(shè)置” → “添加請(qǐng)求”，出現(xiàn)配置菜單。在配置菜單中 “單元 ID” 和讀寫站地址對(duì)應(yīng)。“運(yùn)行狀況超時(shí)” 和 “重復(fù)速率” 選擇默認(rèn)，“讀取地址” 輸入 “32768”，“讀取長度” 輸入 “1”。

3. 讀寫頭專用的功能塊“Mul_ositrack_tcpip”解讀

3.1 地址轉(zhuǎn)換和激活I(lǐng)O SCAN

施耐德 M580 PLC 在識(shí)別讀寫器站時(shí)需要用到指令 ADDM('0.0.3{IP}CON.CIP') ，其中0.0.3 是固定格式，“IP” 對(duì)應(yīng)以太網(wǎng)控制盒的 IP地址，CON.CIP 代表讀寫器的站地址，若以太網(wǎng)控制盒IP地址為192.168.0.20且讀寫器站地址為 3，則建立通訊需要如下語句 :

3.2 功能塊引腳解讀

圖 4 功能塊引腳含義

3.3 變量與MAPPING電子標(biāo)簽的對(duì)應(yīng)關(guān)系

如圖 5，設(shè)置讀寫起始地址為 0，讀寫長度為6，偏移量為 0，所讀寫的變量會(huì)以字的形式存儲(chǔ)在 Buffer 這個(gè)數(shù)組中。如要找到托盤類型這個(gè)變量，從 MAPPING 表可以看出托盤類型的定義的址為第 6 個(gè)字，且托盤類型對(duì)應(yīng)的變量長度為 1個(gè)字。通過對(duì)讀寫變量的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，Buffer 的顯示值為 “N”，就知道此托盤為正常托盤。

圖 5 變量與 MAPPING 電子標(biāo)簽的對(duì)應(yīng)關(guān)系

4.讀寫器與 PLC 的信息識(shí)別及交互

4.1 線頭工位排產(chǎn)信息的交互

在排產(chǎn)系統(tǒng)工控機(jī)上選擇并確認(rèn)變速箱的品種與數(shù)量，空托盤到位讀寫器感應(yīng)到載碼體，PLC 向排產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)送申請(qǐng)上線信號(hào)，排產(chǎn)系統(tǒng)接收到信號(hào)之后，會(huì)將此變速箱品種對(duì)應(yīng)每個(gè)工位所需要的信息（總成上線時(shí)間、托盤類型、工位PLC 循環(huán)代碼、手檢光柵代碼等）通過 RFID 讀寫器寫入到托盤的 RFID 載碼體中，具體流程如圖 6。

圖 6 線頭工位排產(chǎn)信息的交互流程

4.2 子工位信息交互

托盤前進(jìn)到位且讀寫器感應(yīng)到載碼體時(shí)，工位 PLC 通過 RFID 讀寫器讀取托盤上隨行 RFID載碼體的數(shù)據(jù)（托盤類型、循環(huán)代碼）來確定變速箱產(chǎn)品型號(hào)，調(diào)用相應(yīng)的 PLC 程序并執(zhí)行。若本工位有防差錯(cuò)，則手檢光柵也會(huì)依據(jù) RFID載碼體讀取的光柵代碼來亮燈并實(shí)現(xiàn)防差錯(cuò)功能。本工位完成之后，自動(dòng)將本工位的有關(guān)數(shù)據(jù)（工位綠牌標(biāo)志、擰緊數(shù)據(jù)、壓裝數(shù)據(jù)、最后正常完成工位等）更新并寫入 RFID 載碼體，具體流程如圖 7。