RFID识别系统在自动喷涂线的应用范文

《电气自动化杂志》2014年第三期

1控制系统组成及功能

控制系统首要保证了整个涂装工艺流程的正常、高效和可靠运转，同时还实现了上位系统对整条生产线所有设备的联网和集中控制:监控设备运行状况，修改、记录和保存工艺参数;满足输送系统内部各层次间的信息传递:如输送系统与喷漆机器人、自动抛丸系统之间的信号交换;实时显示喷漆产品、型号、数量、油漆品牌等管理信息等。由于工件种类较多，外形和尺寸大相径庭，生产批次灵活安排，要求3个喷涂机器人能随机应变，自动、快速地调用相应的喷漆程序，因此准确、及时将工件信息传递给机器人成为控制的重要内容。设计采用RFID识别技术，积放链每辆小车上装有存储信息的载码体，从进入线体开始就记载所带工件的产品信息(规格、油漆、批次、用途，状态等)，并在特定工位进行信息修正和读取操作。

1．1识别系统图2数据信息处理流程识别系统主要采用TURCK产品，包括载码体、读写器、电子底板、网关等;全线约180辆输送小车各自装有一块载码体，记录所承载工件的信息;设有6个读写器分布在现场不同关键工位，负责PLC和载码体之间交换数据。布置3个网关，位于现场控制箱内。通过网关模块自带的DP接口接入DP网络。每个网关可带多个电子底板(考虑到线缆长度因素，本系统只带一块电子底板)，每块电子底板可装2个读写器［3］。上件工位和检查工位共设置2台触摸屏，用于人机信息交换。数据信息处理流程如图2所示。上件时人工向触摸屏输入工件信息，读写器将信息写入载码体，然后工件进入下一工位;同时信息经中央PLC系统处理后存储于数据库中;工件到达检查工位，此处的读写器将工件信息读取，人工在该工位的触摸屏核对信息并检查是否合格，对不正确的信息进行更正，将不合格的工件输入特定代码，标示为次品。每个喷漆室入口设有一个读写器，读取进入喷漆室的工件信息，经中央PLC进行分析、判断后通知机器人，对不合格件则不进行喷涂，合格件则由机器人根据工件信息选择相应的喷涂程序。工件信息在关键工位进行无线读、写和刷新，并存储于中央系统中，自始至终跟随该工件走完整条生产线，系统随时可以调用、显示、记录和统计。

1．2通讯协议本系统采用Profibus-DP协议组网通讯。Profibus作为德国国家标准DIN19245和欧洲标准prEN50170的现场总线，由Profi-bus-Dp、Profibus-FMS、Profibus-PA组成。本系统主要采用DP类型－用于分散外设间的高速传输，支持主－从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式。主站具有对总线的控制权，可主动发送信息。对多主站系统来说，主站之间采用令牌方式传递信息。Profibus的传输速率为9．6K～12Mbps。其传输介质可以是双绞线，也可以是光缆，最多可挂接127个站点［4］。

1．3硬件组态硬件组态在SiemensSTEP7V5．5中进行，无论是RFID识别产品还是机器人通讯板卡都有相应的GSD文件。正常安装GSD文件后，STEP7的硬件目录里会有相应的模块。组态前先按常规项目组态好西门子其余模块，组态DP总线，设置总线通讯速率(由于总线长度的关系本系统选择187．5kbps)，设置PLC的DP地址，具体组态方法不再叙述［5］。(1)RFID组态打开目录下的turck文件夹，选择产品类别BL20或BL67(本处选BL20)，打开BL20选择网关模块(本处选BL20－GW－DPV1)，拖动该模块到组态好的总线上，自动弹出设置对话框，设置网关的DP地址，同时也要将硬件上的地址旋钮选择相同的地址;然后为网关添加相应的电子底板，用于连接读写器，至此一个网关就组态好了，接下来如上组态其余两个网关模块，整个RFID产品组态完毕。(2)机器人组态在STEP7里进行组态:硬件目录general下选择ANYBUS－SPDP川崎的板卡模块，拖动到总线上弹出设置对话框，设置DP地址，根据交换数据量选择合适的IN/OUT数据量模块。依次组态三台机器人。机器人在实际硬件里设置时步骤较多，主要有如下几大步［6］:①准备现场总线接口板，设置终止器的状态(打开或关闭)和板卡的DP网络地址(范围为0－99)，板卡在联网后会自动选择通讯波特率。②控制器上电，设置现场总线接口配置，信号分配设置。③设置外部I/O信号数。④设置物理I/O接口和主/从端口间的关联，信号排列顺序的设定。⑤控制器断电再上电。⑥设置信号分配数据。⑦设置主/从端口信号命令。至此，硬件组态完毕，系统包含RFID、抛丸、机器人喷涂、积放链等共约14个站点地址。

2控制功能的程序实现

本系统采用的功能块主要有FB140"PIB_002KB"(读写载码体数据)、SFC21"FILL"(初始化存储区)、FC84"ATT"(将DATA添加到表格)和FC85"FIFO"(先进/先出取出表格数据)。第一步，系统启动后首先调用系统功能SFC21。根据每个工位存放的工件数各自创建一个相对应的数据存储区，用来存储该工位每一个输送小车位的工件信息，为工件的全线跟踪定位做准备。如图3。第二步，读写器初始化成功后，调用FB140功能块，将触摸屏输入的数据写入载码体或将载码体携带的数据读入中央PLC系统，通过触摸屏操作和程序条件选择给FB140传递不同的调用参数，调用参数的不同决定了读写器是执行数据写入还是数据读出。如图4。第三步，通过调用功能FC84将工件信息数据写入SFC21创建的存储区内;最后根据每个工位的占位、满位开关的情况和发车信号调用功能FC85，将数据从前一个工位的存储区读出，同时调用功能FC84将FC85读出的数据添加到下一工位的存储区内，实现数据和工件的同步。如图5。第四步，执行功能FC85读出数据后，需要将存储单元内数据清零。第五步，工件信息进入中央PLC系统后，经过处理存储在定数据块内等待传送给机器人;由于机器人本身单次接收数据量的限制，交互信号和工件信息的传递要多次调用下面的程序段，进行PLC和机器人的数据通讯。如图6。

3上位监控软件和远程

上位组态软件采用组态王6．53版本，根据工程需要设计了22个画面，全面而直观地展示出整个工程整体和局部设备的面貌和动态。各个设备的运转命令、动作状况、实时曲线和历史参数、报警信息以及所有工件在线信息均在上位监控画面中实现。如图7。该画面还可至远程计算机供管理层监控［7］。在图7中，画面上能实时显示整条线每个工位小车的状态，进而查询该工位工件的所有信息，直观而生动地反映出整条线的工作状况。这些都归功于RFID技术和上位组态系统强大的数据库管理功能。

4结束语

由RFID、S7系列PLC、组态软件和机器人在Profibus网络内构建的自动识别与喷涂系统已在重庆某涂装项目中投入使用，经过一段时间的正常运行，证明该系统设计合理，应用简单，能可靠地对工件进行识别跟踪和自动喷涂，优质完成了工程设计要求。将RFID技术引入常规涂装线是一次成功的探索，推动了常规涂装生产线向自动化、智能化的高水平发展。

作者：唐耘高永强商倩蒋涛单位：天津七所高科技有限公司