RFID技術在T/R組件混裝生產線上的應用

劉 通，朱朦朦

(中國船舶重工集團公司第七二四研究所，南京 211153)

0 引 言

RFID技術又稱無線射頻識別技術，是通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據。與以往的通信技術不同，RFID技術無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸即可在一定距離范圍內自動識別，具有讀取方便快捷、識別速度快、數據容量大、使用壽命長、標簽數據可動態更改等優點。目前，該技術已廣泛應用在生產和生活的眾多領域。

1 RFID工作原理

一套完整的RFID系統是由電子標簽、天線、閱讀器和應用軟件系統4部分組成。閱讀器由物理讀寫器和數據協議處理器組成。本文描述的RFID系統分為讀和寫兩個互逆的過程。數據讀取的工作原理是電子標簽進入磁場后接收由天線發出的射頻信號，電子標簽收到天線發出的無線電波能量產生感應耦合作用將標簽內數據送給天線再由射頻電纜將原始數據送給物理讀寫器，物理讀寫器接收數據并將數據傳輸給數據協議處理器進行數據解碼，最后由中央信息系統進行數據處理。數據寫入電子標簽的過程與數據讀取流程互逆，具體見圖1。

2 T/R組件混裝生產線簡述

T/R組件混裝生產線采用人工裝配工位、自動裝配工位和調試工位相結合的離線裝配模式。由于T/R組件品種較多且組件的裝配工藝路線不同，在多個型號組件投產計劃同時下達至車間時裝配線需要對多個型號組件同時在線混裝。所以，T/R組件混裝生產線采用離線裝配模式，整線共設20個人工裝配工位、2個自動擰螺釘工位、2個自動焊接工位、4個調試工位和1個上下件工位。線體采用1條高速環形主線、6段輔線和8個自動移載線將各個操作工位并聯。整線采用倍速鏈和頂升平移機實現主線和輔線、工位與工位之間的連接和流轉。組件在線上隨工裝板運行，其中主線的右側采用2套提升機構將線體架高至2.5 m高度，方便人員和AGV小車從下方安全通行。T/R組件混裝生產線布局見圖2。

由圖2可見，T/R組件混裝生產線上的各個工位均為離線布局，通過采用RFID技術可快速編制各個工位靈活多變的組合方式，實現不同型號組件按指定的工位流程運行，保證各個產品在運行過程中節拍穩定，互不干涉。

3 RFID技術在線體上的應用

按上述功能要求，在線上的所有頂升平移機構和操作工位的位置設置RFID讀寫頭，頂升平移機構上的RFID讀寫系統用于讀取運行指令，操作工位上的RFID系統用于讀寫產品的生產信息。RFID標簽固定在工裝板的一角，工裝板及RFID標簽見圖3。

RFID讀寫器與上位設備通過TCP/IP協議進行通信，計算機及PLC等上位設備相當于“客戶端”，讀寫器相當于“服務器”。讀寫器的IP地址可根據設定隨意變更。上位設備發送至RFID讀寫器的指令信息稱為“詢問”，讀寫器發出的反饋信息為“響應”。采用TCP/IP詢問和響應的通信格式見表1和表2。

表2 “響應”傳輸格式表

參照表1和表2可見，當發生數據“詢問”或數據“響應”通信時，唯一的格式不同體現在事務識別符上。當發生數據“詢問”通信時，事務識別符為X(X為指定的任意值)，此處指定的任意值將被復制至讀寫器發出的響應的事務識別符中。當發生數據“響應”通信時，事務識別符為復制詢問所指定的值。二者的其他數據格式均一致，協議識別符的值固定為0000Hex。字段長度是從單元識別符至數據末尾的字節數，“Byte-4”的值固定為00Hex。“Byte-6” 至“Byte-n”為“字段長度”的指定范圍，其中單元識別符的值固定為FFHex。

功能代碼是指定RFID讀寫器執行的功能的指定代碼。功能代碼執行的功能見表3。最終所有的數據均暫存在保持寄存器內。數據的傳輸格式因功能代碼而異，RFID讀寫器通過TCP/IP通信使用保持寄存器內的數據，保持寄存器可讀取或寫入長16位的數據。

RFID讀寫器與上位設備(計算機或PLC)之間的詢問和響應的流程見圖4。

將RFID讀寫器沿生產線的移動方向布置在各個工作站點，多個讀寫器通過射頻電纜統一連接至交換式集線器，數據通過統一處理后由PLC執行響應，詳見圖5和圖6。

4 典型生產示例

此處將A型號產品的T/R組件和B型號產品的T/R組件作為混產示例，兩種產品的裝配工序流程圖分別見圖7和圖8。

將A型號產品裝配的14道工序和B型號產品裝配的7道工序分配至裝配線的工位上，工位流程在線體上的布局見圖9。

車間MES系統按上述工位流程圖編制裝配線的運行策略并將策略發送至線體各工站執行。線體運行時，2種產品即可按各自路徑在線同時運行，保證運行過程中互不干涉。

5 結束語

將RFID技術運用在T/R組件混裝生產線上具備兩大優勢：一采用RFID識別技術實現裝配線上各工站靈活多變的組合方式，進而實現不同T/R組件多種投產模式的在線混合裝配；二是產品在線上各工站操作過程中產生的生產信息可暫存于RFID標簽內，待產品下線時將標簽內的信息統一打包并存入數據庫，避免生產信息頻繁與數據庫交互，降低了數據傳輸的壓力并減小數據出錯的風險。