RFID技術在塔機涂裝生產線的應用

張 帥，褚 沛，谷年順

（1.徐州羅特艾德回轉支承有限公司，江蘇 徐州 221000；2.徐工集團徐州建機工程機械有限公司，江蘇 徐州 221000；3.中煤第五建設有限公司第三工程處，江蘇 徐州 221000）

隨著國家建設發展，高層建筑已成為市場的主角，塔機也進入一個發展關鍵時期，用戶對塔式起重機需求日益劇增，然而，塔機結構件種類多，生產中采用傳統的輸送系統，通過人工識別判斷、控制輸送小車運行路線，以及人工記錄各工位產品狀態，已無法適應新的市場形勢。

為兼顧高效生產及高品質外觀，實現塔機各結構件噴涂過程信息的監控和管理，本文重點討論了基于RFID 技術實現塔機涂裝的自動化。

1 RFID技術原理

RFID（Radio Frequency Identification）是一種利用射頻信號實現非接觸信息傳遞的識別技術（圖1），具有眾多優點，如：強抗干擾能力、實現數據快速交換、大的存儲空間等。主要由讀寫站、載碼體等組成。其原理是：載碼體進入讀碼器磁場后，接收到讀碼器發出的射頻信號，在感應電流作用下，載碼體反饋存儲的產品信息，讀碼器接收信息并解碼，然后傳送至中央控制室。

圖1 RFID技術原理

2 傳統塔機涂裝線存在問題

傳統塔機涂裝線，上件工位操作人員按照紙質計劃，將塔機結構件逐個掛到吊具上，隨著積放鏈輸送小車首先達到第一個工位，由操作人員目視確定產品型號，根據不同產品、涂裝工藝，通過手動控制選擇工件進入下一工位。進入拋丸室、噴漆室前均需要人工通過不同工件判斷拋丸時間或者噴涂油漆顏色、品牌等。如機器人噴涂，還需要在操作臺上輸入對應的程序代碼。

這種生產模式需要多次人工判斷，增加誤操作的風險，是制約產能的主要瓶頸。

1）多個上件工位同時上不同工件，如果操作人員不能及時做出判斷，使其進入各自涂裝工位，則會造成物流擁堵，嚴重降低生產效率。

2）頻繁人工判斷，難免出現錯誤，輕則影響物流輸送效率，重則造成產品不合格甚至報廢，也有造成設備損壞的風險。

3）不能及時有效獲得生產線上各工位產品狀態。

4）每件工件需要約4 次人工判斷，假設每次判斷需要10s，如果每天生產40 件產品，則意味著6%的產能浪費。

3 RFID技術應用于塔機涂裝生產線

3.1 塔機涂裝線引入RFID技術實際意義

將RFID 技術用于塔機涂裝生產，并配合積放鏈輸送系統、PLC 控制站可實現生產計劃的有序安排、保證了整個涂裝線高效、可靠的運行，同時還能實現對線上不同設備、物料的聯網和監控，信息化生產管理的實現，很大程度提高了企業生產效率和節約成本。

1）監控生產線上設備運行情況，為維修工作提供極大便利。

2）實時監控工作計劃的執行情況：各工位產品型號、數量、油漆牌號、上線時間、下線時間等。

3）實現輸送系統與自動拋丸系統、噴漆系統之間的信息交換等。

3.2 涂裝生產線系統設計

基于RFID 塔機涂裝線生產系統（圖2），從控制角度分為3 個層：設備層、中央控制層、ERP 層，各層之間數據雙向傳遞，工件信息存儲在數據服務器中，生產過程中，輸送設備從載碼體獲得指導生產的必須信息，然后通過DP 總線將信息傳遞至本地PLC 控制站，各本地控制站將信息通過光纖傳送至中央控制室，實現塔機涂裝生產流程和產品信息識別的自動控制和跟蹤，并滿足涂裝車間有效、有序組織批量生產的要求。

圖2 塔機涂裝線系統結構

3.3 自動識別功能實現

上件工位掃描條形碼后，讀寫站將生產信息寫入載碼體，信息確認無誤后，由積放鏈系統將載著工件的運輸小車運送至下一工位。

同時每個運輸小車所載產品信息傳遞至中央控制室，工件達到下一工位時，讀寫站將從載碼體讀取的信息傳遞本地PLC，操作工人可以通過顯示屏核對產品信息，如產品信息有誤，需要寫入標識，并修正信息。在工件進入自動噴涂室或自動拋丸室之前，須經過一個讀寫站，通過與中央PLC 信息交互，將產品必要生產信息，如拋丸時間、油漆品牌傳遞所在工位的機器人，從而選擇正確的拋丸或噴涂程序。自動識別信息處理流程如圖3 所示。

圖3 自動識別信息處理流程

從工件上線的第一道工序至下線完成的最后一道工序，線上讀、寫、刷新的所有產品信息，最終存儲于ERP 系統，根據需要可以隨時調用、顯示和統計。

4 項目實施遇到的突出問題及實施效果

4.1 項目實施遇到的突出問題

引入RFID 技術的塔機涂裝生產線整體運行平穩，但運行初期，輸送系統與室體大門信號交換異常問題突出。近1 個月發生6 起積放鏈輸送小車撞門事故，其中3 起導致大門嚴重變形，如圖4 所示。經過分析，主要是積放鏈輸送設備合分車裝置故障。

圖4 積放鏈小車撞壞噴漆室大門

本文論述的涂裝輸送系統分為噴漆線和噴粉線兩大類，噴粉線是由單個輸送小車輸送工件，噴漆線由2 個輸送小車輸送工件，載有不同工件的輸送小車的路線由中央控制室自動控制，而大門何時開啟和關閉，主要通過輸送小車上的發號桿觸發占位器來實現。如果發號桿加工、裝配精度未達到要求，輸送小車運行過程中，發號桿就會發生左右竄動，從而導致誤發信號。通過調節發號桿上的定位螺釘，直至手動輕微可以推動發號桿為最佳。

另外，優化大門關閉條件程序為：必須同時滿足剛進入室體的輸送小車占位，同時室體外的占位開關清位，即室體外停止器關閉，否則室體大門不關閉，同時觸發報警，積放鏈停運。

以上兩個措施實施后，再未出現輸送小車撞門事故。

4.2 項目實施效果

本文論述的涂裝線基于RFID 技術實現了涂裝自動化，生產能效得到很大提升，主要體現如下。

1）實現生產信息批量導入 通過ERP 系統自動將生產計劃經過數據交換導入到本地PLC，大大節省了計劃員錄入計劃的繁瑣，以及各個工位操作人員人工核對計劃的低效工作。

2）徹底解決因人為輸入導致計劃信息的誤傳遞 未采用新系統前，通過人為傳遞生產信息，幾乎每天都會造成信息誤傳遞。對生產高效、有序進行造成極大影響。自從采用自動化涂裝生產線，生產計劃下達出錯率已降為零。

3）實現生產計劃實時監控 由于每個輸送小車都裝有載碼體，通過中央控制室可以方便地跟蹤每個輸送小車運行情況，例如上件時間、下線時間以及進入噴漆室時間，在機器人工位還可以獲取油漆品牌等信息。

5 結語

近年來，RFID 技術在我國得到迅速發展，各種RFID 產品也日趨成熟，本文論述的塔機涂裝生產系統已投入使用，經過一年多的正常運行證明，該系統實現了結構件信息的自動識別和跟蹤，同時提高了涂裝車間自動化水平，滿足了涂裝分廠有效、有序地組織批量生產的要求。此外，每個結構件完整噴涂工藝信息的存儲，為系統檢修、維護，質量跟蹤以及技術更新，提供了翔實全面的參考資料，同時將RFID 技術引入塔機涂裝線，為工程機械自動化、智能化涂裝生產的發展提供一定參考。