高溫載碼體在汽車行業(yè)的應(yīng)用——準(zhǔn)時化生產(chǎn)

圖爾克（天津）傳感器有限公司

※ 應(yīng)用背景

自從2004年起，塔奧汽車部件公司的工廠就遷至比利時根特市，距離沃爾沃工廠僅3公里。它主要生產(chǎn)V50的零件和S40的模型，并將產(chǎn)品直接運(yùn)往沃爾沃工廠。模制件由火車運(yùn)往瑞典，并在根特通過焊接組裝成汽車底座、車頂、車門、車內(nèi)懸空部件、車蓋。工廠的年產(chǎn)量達(dá)22萬件。塔奧公司的維修工程師盧克威廉姆斯說：“我們每天大約為700輛車生產(chǎn)零部件，并運(yùn)往沃爾沃工廠。我們工廠的零件最低儲藏量，可用于六小時的生產(chǎn)；最大儲藏量可用于18小時的生產(chǎn)。”每天大約需要用卡車運(yùn)送70次零件到沃爾沃工廠。為了保障運(yùn)送所需的靈活性和準(zhǔn)時性，公司必須確保生產(chǎn)流程的可靠性。為此，生產(chǎn)主要由180多個ABB機(jī)械手進(jìn)行自動操作。

一個像塔奧汽車部件公司根特工廠一樣的高度自動化工廠，內(nèi)部的傳送鏈很大程度上影響著生產(chǎn)效率。透明生產(chǎn)，也就是我們所說的“跟蹤追溯”，在此起到至關(guān)重要的作用。塔奧汽車部件公司的設(shè)計師為此設(shè)計安裝了RFID。雖然是首次采用這個系統(tǒng)，但是每輪0.5%的錯誤率還是不盡人意，必須另覓他法。盧克威廉姆斯解釋道：“我們生產(chǎn)過程中最大的挑戰(zhàn)就是超高溫，很多RFID系統(tǒng)也為此而感到困擾。零部件所配備的載碼體最終都要經(jīng)過180℃的烘爐加熱，這就產(chǎn)生了一個難題，RFID載碼體的電路在如此高溫的環(huán)境下會發(fā)生什么樣的變化呢？”

圖1 塔奧汽車部件公司工廠

※ 高溫挑戰(zhàn)

經(jīng)過一番市場調(diào)查，塔奧公司的決策者找到了圖爾克公司的BLiden-tRFID系統(tǒng)，它能夠承受零下40℃的低溫到210℃的高溫。威廉姆斯說：“除了耐溫性，我們選擇BL識別系統(tǒng)的另一個決定性因素是它能夠獨(dú)立運(yùn)行可編程控制器，這是它專為工業(yè)自動化而開發(fā)的功能。BLident系統(tǒng)的工作頻率是13.56兆赫茲。具有國際標(biāo)準(zhǔn)的高頻，低噪音的特性，完全符合系統(tǒng)的整體概念。”

有了第一次失敗的經(jīng)歷，塔奧公司在使用圖爾克產(chǎn)品之前，對BLident RFID系統(tǒng)進(jìn)行了全面檢測。威廉姆斯說：“作為檢測的一部分，我們把載碼體掛在180℃的烘爐內(nèi)十天。即使經(jīng)過這種程度的硬性測驗(yàn)，系統(tǒng)仍可以正常運(yùn)作。”圖爾克的載碼體在離開烘爐后可以直接讀寫，然而其他的系統(tǒng)都必須先進(jìn)行冷卻。圖爾克公司為抗熱載碼體開發(fā)了一種特殊、易于組裝拆卸的外殼。只要是按照說明書使用，圖爾克產(chǎn)品的保障使用年限為十年。如今，塔奧公司總共用了240個高溫載碼體。

BLident系統(tǒng)是一個開放性系統(tǒng)，可以和所有傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線連接。圖爾克提供PROFIBUS DP、DeviceNet、Modbus TCP、Profinet和EtherNet/IP的接口。每個接口都擁有自己的數(shù)據(jù)儲存，以自動適應(yīng)不同應(yīng)用。依托模塊化設(shè)計，一個BLident站可以選擇使用2、4、6或8個通道。另外，RFID模塊還可以通過軟件進(jìn)行調(diào)整，每個通道都有各自的讀寫頭，分別采取平行/多路工作方式。這對于兩個讀寫頭位置非常接近的情況尤其重要，例如輸送鏈被分為幾條分鏈。

※ 提高效率

威廉姆斯補(bǔ)充說道：“許多傳統(tǒng)的RFID系統(tǒng)只能夠進(jìn)行靜態(tài)讀寫，而BL識別系統(tǒng)即使識別標(biāo)簽在運(yùn)動中也能進(jìn)行讀寫（動態(tài)）。這個特性對我們來講十分重要。”工廠使用的FRAM載碼體（鐵磁存儲器）能夠更快地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并且基本上不需要任何維護(hù)。BL識別系統(tǒng)根據(jù)載碼體傳輸?shù)牟煌瑪?shù)據(jù)量，處理讀寫周期的速度最大可達(dá)10m/s。“通過使用FRAM載碼體，我們每站能夠減少的讀寫時間大約為兩秒，這樣我們就能夠加快傳送鏈的速度——因?yàn)椴恍枰Ｏ聛磉M(jìn)行讀寫自然就能夠提高產(chǎn)量。”