基于rfid技術(shù)的整車輸送線車型識別系統(tǒng)

本文以上汽通用五菱（SGMW）河西基地總裝車間某生產(chǎn)線的新能源汽車導(dǎo)入自主改造為例，介紹新車型導(dǎo)入涉及的整車內(nèi)飾線轉(zhuǎn)底盤線的車型識別系統(tǒng)，通過自主設(shè)計(jì)、集成，應(yīng)用RFID技術(shù)完成車身識別控制系統(tǒng)、滑板定位控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車身輸送過程中安全交接。

車型識別技術(shù)調(diào)研

整車總裝輸送線包括BDC(車體分配中心)、BDC轉(zhuǎn)內(nèi)飾升降設(shè)備、內(nèi)飾線滑板輸送線、內(nèi)飾轉(zhuǎn)底盤升降設(shè)備、底盤吊具輸送線、底盤轉(zhuǎn)終線升降設(shè)備、最終地板鏈輸送線。本文主要研究內(nèi)飾線轉(zhuǎn)底盤線的車型識別系統(tǒng)。

1. 現(xiàn)有識別方法

車型識別系統(tǒng)使用激光光電開關(guān)，檢測車體有無（車身鈑金是否遮擋激光光電開關(guān)的光路，光路被遮擋時表示有車身鈑金，光路未被遮擋時表示無車身鈑金），應(yīng)用多組光電開關(guān)檢測車體的不同部位，最終通過開關(guān)的組合狀態(tài)粗略確定車型。

2. 現(xiàn)有識別數(shù)據(jù)的通信及傳遞形式

RFID通過RS232、RS485、MODBUSRTU、MODBUSTCP與第三方軟硬件通信。其中RS232通信數(shù)據(jù)量小且距離短（15m），RS485通信數(shù)據(jù)量小且通信信號容易衰減，MODBUS通信格式比較落后。

3. 現(xiàn)有技術(shù)存在問題

1）傳統(tǒng)光電開關(guān)識別方法的識別結(jié)果準(zhǔn)確性差。通過光電開關(guān)識別車身的部分特征，來初步確定車型，不能準(zhǔn)確地判斷具體車型，可能導(dǎo)致車型識別錯誤。

2）傳統(tǒng)光電開關(guān)識別方法識別兼容性差。當(dāng)產(chǎn)線導(dǎo)入新車型時，需要增加光電開關(guān)，或調(diào)整光電開關(guān)，不能兼容更多的車型。

3）傳統(tǒng)的RFID通信形式與SGMW整車產(chǎn)線PLC不兼容，不能快速集成到PLC系統(tǒng)。

4）傳統(tǒng)的RFID通信格式數(shù)據(jù)量小、通信速率小、可靠性低。傳統(tǒng)的光電開關(guān)識別車型信息不完整，不足以滿足現(xiàn)場需求。因此，需要開發(fā)研究更適合現(xiàn)場的識別系統(tǒng)。

基于RFID技術(shù)的車型識別系統(tǒng)開發(fā)

1. 車型識別系統(tǒng)開發(fā)目的

我們自主創(chuàng)新將RFID讀寫器（國產(chǎn)讀寫器）集成到羅克韋爾PLC控制系統(tǒng)（進(jìn)口），通過編程實(shí)現(xiàn)RFID讀寫器讀取車體前風(fēng)窗玻璃上面的RFID標(biāo)簽（圖1），獲得當(dāng)前車型的12位VIN壓縮碼和14位VSN碼，識別到具體的車型及配置信息，通過RFID識別的VSN碼控制內(nèi)飾滑板在液壓臺上的停止位置，最終實(shí)現(xiàn)車體準(zhǔn)確定位，在吊具上安全準(zhǔn)確地交接。

圖1 車型識別光電開關(guān)分布圖

2. 車型識別系統(tǒng)硬件集成

應(yīng)用羅克韋爾PLC與廣州晨控RFID系統(tǒng)創(chuàng)新集成：基于工業(yè)以太網(wǎng)EIP協(xié)議框架，通過羅克韋爾PLC的通信模塊構(gòu)建物理通信鏈路，通過RSlogix5000開發(fā)軟件平臺配置RFID讀寫器的通信參數(shù)，建立RFID讀寫器在PLC中的通信配置模塊，最終通過工業(yè)以太網(wǎng)連接PLC與RFID模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。硬件集成如圖2所示。

硬件配置如下：

1）在PLC底板上增加1756-ENBT通信模塊。

2）在RSlogix5000工程文件上增加1756-ENBT的I/O配置。

3）在I1756-ENBT模塊下面的I/O配置中的EtherNet網(wǎng)絡(luò)下添加RFID通信從站。

4）配置RFID通信從站參數(shù)，包括設(shè)置IP地址、設(shè)置硬件版本號、設(shè)置網(wǎng)絡(luò)類型、設(shè)置通信格式、設(shè)置輸入輸出數(shù)據(jù)長度。

圖2 車型識別系統(tǒng)硬件集成

3. 基于PLC控制的車型識別程序開發(fā)

在內(nèi)飾線轉(zhuǎn)底盤線區(qū)域構(gòu)建車型識別區(qū)域，根據(jù)車身滑板輸送進(jìn)度調(diào)用PLC識別程序，如圖3所示。

圖3 車型識別區(qū)域規(guī)劃

具體識別步驟如下：

1）車身進(jìn)入識別工位（6000mm），進(jìn)入識別區(qū)域（300mm以內(nèi)），第一次觸發(fā)RFID讀取標(biāo)簽上的車型數(shù)據(jù)，如果讀取失敗，跳轉(zhuǎn)到報警子程序。

2）車身繼續(xù)輸送，車身還處于識別區(qū)內(nèi)，經(jīng)過1s后，第二次觸發(fā)RFID讀取標(biāo)簽上的車型數(shù)據(jù)，如讀取失敗，跳轉(zhuǎn)到報警子程序。

3）在識別工位內(nèi)，比較RFID讀取車身數(shù)據(jù)的結(jié)果，如結(jié)果一致，將數(shù)據(jù)存儲到當(dāng)前識別工位，如結(jié)果不一致，跳轉(zhuǎn)到報警子程序。

4）在識別工位內(nèi)，車子離開識別區(qū)域時，RFID不讀取數(shù)據(jù)，同時清空原有識別的數(shù)據(jù)。

5）當(dāng)車身離開識別工位時，把數(shù)據(jù)識別工位的數(shù)據(jù)傳遞給升降機(jī)工位，車身完全離開識別工位后，清空當(dāng)前識別工位數(shù)據(jù)。

6）如有識別錯誤等報警，系統(tǒng)輸出停線信號，并自動通知維護(hù)人員，人工給定車型信息，復(fù)位后恢復(fù)車身輸送產(chǎn)線運(yùn)行。

7）如識別無異常，則進(jìn)入下一個循環(huán)。

4. 基于RFID車身碼識別

RFID標(biāo)簽內(nèi)存儲分為EPC區(qū)、USER區(qū)，其中車身信息存儲在EPC區(qū)，由于超高頻標(biāo)簽存儲數(shù)據(jù)量有限（EPC只能存儲12字節(jié)，即存儲12位字符）。標(biāo)簽在打印之前，通過壓縮技術(shù)將17位車身的VIN碼（唯一識別碼）壓縮成12位車身碼。本發(fā)明，基于PLC控制開發(fā)VIN碼的解壓程序，最終取得完整的17位VIN碼。

5. 基于EIP通信的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

當(dāng)前國內(nèi)RFID支持的網(wǎng)絡(luò)形式：一般的RFID識別系統(tǒng)，主要以RS232、RS485、ModbusRTU、ModbusTCP通信位置，如上通信不能直接與SGMW生產(chǎn)線的羅克韋爾PLC通信，需要經(jīng)過工業(yè)網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

SGMW整車輸送系統(tǒng)的控制器一般采用DevieNet與遠(yuǎn)程I/O站點(diǎn)通信，其通信最大速率為500KB/s，不能滿足大數(shù)據(jù)大流量（模擬量、數(shù)據(jù)數(shù)組）的通信需求，同時容易受到外界電磁波的干擾。本車型識別系統(tǒng)才有基于EtherNetIP協(xié)議的工業(yè)以太網(wǎng)通信，使國產(chǎn)RFID直接通過軟硬件匹配羅克維爾PLC，減少了網(wǎng)關(guān)環(huán)節(jié)，降低了通信故障率，同時，提高了通信速率，增強(qiáng)了抗干擾能力，為IOT（物聯(lián)網(wǎng)）提供了基礎(chǔ)條件。

6. 應(yīng)用案例

在上汽通用五菱河西基地總裝A線、B線內(nèi)飾轉(zhuǎn)底盤交接區(qū)，我們自主開發(fā)的基于RFID的車型識別系統(tǒng)投入應(yīng)用，能高效地識別車型，基于車型識別的結(jié)果控制車身輸送位置，使用效果良好，識別成功率99.9%，如圖4、圖5所示。

圖4 車型識別光電開關(guān)接線分布圖

圖5 RFID識別系統(tǒng)識別成功率

技術(shù)總結(jié)

通過自主設(shè)計(jì)集成，實(shí)現(xiàn)內(nèi)飾線轉(zhuǎn)底盤線的車型識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有較多技術(shù)優(yōu)勢。簡單總結(jié)如下：

1）基于EtherNetIP通信框架，自主創(chuàng)新集成國產(chǎn)RFID、進(jìn)口PLC系統(tǒng)，降低了系統(tǒng)集成成本，提升了系統(tǒng)集成的一致性和可靠性。

2）自主開發(fā)基于PLC控制的車型識別系統(tǒng)程序，降低了對進(jìn)口供應(yīng)商的依賴，實(shí)現(xiàn)車型識別系統(tǒng)自主國產(chǎn)化，最終降低了車型識別系統(tǒng)的投資成本。

3）解決了RFID無法與產(chǎn)線羅克韋爾PLC通信的問題,創(chuàng)新開發(fā)了基于PLC控制的車身VIN碼解壓程序，實(shí)現(xiàn)了車身VIN碼在PLC中的解壓功能。

4）實(shí)現(xiàn)了車型精確識別車型信息，包括車身的VIN碼、VSN碼。

5）自主開發(fā)的車型識別系統(tǒng)兼容多種車型，新增車型不需要改動和重新調(diào)試，理論上可以新增無數(shù)種車型。

6）自主開發(fā)的車型識別系統(tǒng)具有面向未來的前瞻效益（圖6）。精確識別到的車型信息可以輸送給有需要的工位，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、目視化。例如：車型詳細(xì)信息送到吊具支腿切換工位，輔助員工根據(jù)車型切換吊具支腿。

圖6 自主開發(fā)的車型識別系統(tǒng)具有面向未來的前瞻效益

結(jié)束語

本文闡述新車型導(dǎo)入產(chǎn)線涉及的車型識別系統(tǒng)適應(yīng)性改造問題，并重點(diǎn)分析和實(shí)施了基于RFID技術(shù)的車型識別系統(tǒng)改造；將EthernetIP協(xié)議的國產(chǎn)RFID裝備集成到進(jìn)口的PLC系統(tǒng)，開辟了國產(chǎn)RFID應(yīng)用場景，為后續(xù)新產(chǎn)品導(dǎo)入產(chǎn)線提供基于RFID技術(shù)的車型識別系統(tǒng)提供了實(shí)踐依據(jù)，具有較大的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。