RFID技術(shù)在鑄二制芯生產(chǎn)線的應(yīng)用

　　鑄二制芯生產(chǎn)線主要由Loramendi射芯機、ABB機器人、輸送輥道、表干爐等設(shè)備組成的兩套制芯生產(chǎn)中心，主要為生產(chǎn)汽車發(fā)動機氣缸蓋砂芯生產(chǎn)線。于2013年正式投產(chǎn)，是目前世界上最先進的鑄造生產(chǎn)線之一。為滿足市場需求，鑄二經(jīng)常需要同時生產(chǎn)不同機型的芯砂，因此，采用RFID技術(shù)，準(zhǔn)確記錄并傳遞每個砂芯的型號及其他生產(chǎn)信息，自動實現(xiàn)射芯、組芯、浸涂、砂芯烘烤、鉆孔、合芯、搬運、下芯等制芯工藝需求。

　　RFID系統(tǒng)組成及工作原理

　　RFID系統(tǒng)主要包括控制器、讀寫頭和載碼體三部分。鑄二制芯使用的控制器有： C-KP2-1HB6-V15B單通道控制器、IC-KP2-2HB6-V15B雙通道控制器、IC-KP-B6-V15B四通道控制器，如圖1、圖2、圖3所示。

圖1 雙通道控制器(讀寫頭型號：IQH-FP-V1)

圖2 讀寫頭(載碼體型號：IQC21-85-T13)

圖3 載碼體

　　RFID控制系統(tǒng)與上層控制設(shè)備PLC進行連接，一方面接收PLC發(fā)送的數(shù)據(jù)信息操作指令，將其轉(zhuǎn)化為讀/寫指令發(fā)送給讀寫頭，另一方面，它將從讀寫頭接收到的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到PLC。RFID通訊協(xié)議有Profibus-DP、Profinet I/O、Ethernet/IP、DeviceNet、Modbus/TCP?TCP/IP、Interbus、CAN Bus、Serial(RS232、RS485)等。鑄二制芯生產(chǎn)線的載碼體安裝在輥道輸送的托盤上，RFID系統(tǒng)是整個輥道輸送的一部分，其通過Profibus-DP通訊方式實現(xiàn)控制。

　　RFID控制系統(tǒng)組態(tài)及程序結(jié)構(gòu)

　　RFID控制系統(tǒng)組態(tài)

　　(1)安裝GSD文件

　　GSD 文件是設(shè)備硬件描述文件，它含有所有總線系統(tǒng)對連接設(shè)備信息。在 S7 的 SIMATIC 管理器中打開硬件組態(tài)工具 HW Config，如果 DP從站窗口中沒有出現(xiàn)所需的組態(tài)，則需下載 GSD 文件。

　　GSD 文件可在 P+F 官方網(wǎng)頁上下載。 GSD 文件下載成功后，如圖4所示，在硬件結(jié)構(gòu)窗口中，點擊Options選擇“Install GSD File”命令。

圖4 安裝 GSD 文件1

圖5 安裝 GSD 文件2

　　在跳出的窗口中，Browse 尋找下載后的GSD文件并安裝，如圖5所示。

　　(2)Profibus 設(shè)置

　　打開 STEP7 硬件設(shè)置后，系統(tǒng)將自動添加CPU及DP端口到組態(tài)欄內(nèi)。這里手動加入所使用的電源型號。完成了最基本的PLC硬件設(shè)置后，可設(shè)置Profibus-DP總線系統(tǒng)通訊及硬件地址參數(shù)，如圖6所示。

圖6 硬件連接設(shè)置

　　在 Profibus-DP 主站上要找到與硬件相配的識別控制器，如圖7所示，在窗口的右邊找所需要的識別控制器 IC-KP2-xHB6 A，用戶可定義可識別控制器的Profibus的地址。

　　添加識別控制器到DP總線之后，需設(shè)置設(shè)備輸入/輸出字節(jié)。其設(shè)置取決于用戶所需的工作模式。此處選擇In/Out 32 Byte。

圖7 硬件連接設(shè)置

　　添加后的模塊，其地址可以通過 PLC 自動分配，也可以通過自身的需要更改。一個簡單的RFID硬件設(shè)置組態(tài)欄完成，然后將其下載到 PLC 中。圖8為鑄二制芯輥道儲存線PLC硬件組態(tài)。

圖8 鑄二制芯儲存線硬件組

　　RFID控制程序結(jié)構(gòu)

　　(1)調(diào)用功能塊“IDENTControl”

　　P+F控制器所“IDENTControl”多功能集成塊，由P+F提供，可以在SIMATIC Manager平臺中自由拷貝并調(diào)用，該功能塊把需要應(yīng)用的變量提取出來，在程序中，簡要明了的顯示出來，方便用戶使用。

　　用戶可以將倍加福提供的功能塊及背景數(shù)據(jù)塊一并拷貝到用戶程序中，在程序中調(diào)用功能塊。當(dāng)總線中有多個設(shè)備需要調(diào)用該功能塊時，只需為不同的設(shè)備分別創(chuàng)建背景數(shù)據(jù)塊，通過該功能塊調(diào)用對應(yīng)的背景數(shù)據(jù)塊即可。例如：

　　CALL FB300，DB300

　　CALL FB300，DB301...

圖9 程序調(diào)用的功能塊

　　(2)功能塊“IDENTControl”變量含義變量含義如圖10所示。

圖10 功能塊“IDENTControl”變量含義

　　(3)程序判斷是否讀寫成功

　　“IDENTControl”功能塊中有輸出變量Head1Done，表示通道1命令執(zhí)行完成，但是并不一定表示讀取數(shù)據(jù)成功或?qū)懭霐?shù)據(jù)成功。通常情況下，可以通過變量Head1Status 的值來判斷命令完成后的讀寫狀態(tài)，“00”代表命令執(zhí)行，無出錯，“05”代表檢測范圍內(nèi)無數(shù)據(jù)碼載體。

　　人機界面

　　在觸摸屏上，建立讀寫功能畫面，如圖11所示，將觸摸屏上所選擇的內(nèi)容直接寫入對應(yīng)的數(shù)據(jù)塊，并通過程序?qū)懭胼d碼體中，同樣，當(dāng)選擇讀功能時，直接可以顯示出載碼體內(nèi)對應(yīng)的數(shù)據(jù)。增強目視化，方便操作。

圖11 RFID人工讀寫畫面

　　結(jié)束語

　　鑄二制芯使用的RFID系統(tǒng)，具有穩(wěn)定性強、準(zhǔn)確性高、速度快、使用操作簡潔方便等特點，對制芯同時生產(chǎn)兩種或多種機型及生產(chǎn)砂芯信息的記錄起到關(guān)鍵作用。在生產(chǎn)過程中機器人與輥道之間自動完成砂芯信息的相互交換，使機器人快速識別生產(chǎn)機型，并運行相對應(yīng)程序，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。