■一汽解放事業(yè)本部發(fā)動機事業(yè)部錫柴工廠 （江蘇無錫 214000） 陳 意 呂 瑋 邰志慧

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1.RFID概述

RFID無線射頻技術（Radio Frequency Identification）是一種近些年才興起的數據采集技術，同時也是目前最受重視的自動識別和數據采集技術。它的基本原理是利用感應式耦合和電磁耦合，實現對標識物體的自動識別和跟蹤。射頻技術具有精度高、適應環(huán)境能力強、抗干擾性強及可重復利用等諸多優(yōu)點，目前己被廣泛應用于商業(yè)百貨銷售、物流運輸管理和工業(yè)自動化生產線等眾多領域。

一汽解放錫柴惠山基地擁有現代化的重型車用柴油機生產線，包含4條金屬切削及裝配、校車、油封共7條生產線。其中6DM機加生產線引進自德國GROB公司。其生產線過程信息特別是工件加工信息、工件實時流轉狀態(tài)，設備效率等是生產管理層一直關注的重點。由于車間生產設備上存在硬件限制，急需要在現有的硬件基礎上進行功能升級。實現對每一個工件加工信息進行讀寫、存儲，并上傳到數據服務器進行大數據采集分析，分析結果最終可用于生產管理。

本文主要針對一汽解放錫柴重型柴油機智能制造示范基地建設項目中，6DM機加線RFID數據采集和傳輸功能進行闡述。

2.RFID硬件選型

根據現場機床硬件配置要求，選擇BALLUFF RFID相關產品，其應用在工件信息讀寫的BIS M系列感應式耦合RFID產品，包含RFID處理器、RFID讀寫頭、RFID數據載體和聯接電纜接頭等。

該產品結構緊湊，使用壽命長，抗干擾能力強，數據讀寫快速，特別適合應用在機械加工生產線工件物流信息的采集。

（1）硬件介紹：BALLUFF BIS M處理器的工作頻率為13.56 MHz高頻通信，處理器支持連接兩個讀寫頭，選擇與之配套的讀寫頭型號為BIS00M6，服務接口可用于聯接配置軟件進行數據載體的讀寫。

為了便于可靠安裝在缸體缸蓋上，選擇一款類似螺釘的數據載體BIS00PT，它可以像螺釘一樣被擰在缸體缸蓋上，實現可靠的安裝。和配套的讀寫頭一起使用，該數據載體讀寫識別距離最大為4cm，滿足生產線工件流轉過程中的讀寫要求（見圖1）。

（2）以工件生產加工信息為例，根據需要采集的生產過程信息，結合生產線管理要求，定義了數據載體內數據區(qū)域存儲要求。附表所示包含了加工過程RFID需要采集的數據信息。

6DM機加線生產過程信息需要通過RFID采集的數據主要有兩類：工件信息和加工過程信息。工件信息主要有工件零件號、流水號等；加工過程信息有工件加工質量、工件狀態(tài)和加工工序號等信息。

數據載體內信息定義表

以缸體線OP40工位為例，在機床上料和下料處均有一個讀寫頭，當安裝了數據載體的缸體流轉至OP40上料處時，PLC完成上料處工件的信息讀寫。例如工件零件號、工件流水號及前一工序的加工信息等，并將相關信息顯示在HMI面板上，同時進行加工信息校驗，判斷該工件是否是上一個工序合格的加工件，流程如圖2所示。

圖2 數據載體讀寫流程

當機床完成該工件的加工后，工件流轉至下料口，PLC完成加工信息的寫入，同時將信息顯示在HMI面板上，OP40的加工信息同時也記錄在數據載體內。PLC將該加工信息，連同之前讀取的工件零件號、流水號等一同傳送至數據服務器，形成該工件的加工數據鏈和工件整條加工流程信息表，數據服務器作為和上層服務器的通信接口，暫時存儲生產線機床加工的相關信息。

（3）RFID在GROB機床內的配置。完成硬件接線后，首先需要在PLC上進行硬件組態(tài)（見圖3），并配置IO地址。之后完成和PLC編程數據螺釘的讀寫（見圖4）。

重新編寫HMI顯示界面，用于RFID信息顯示及確認。例如，操作工可以通過該界面確認不合格的加工信息。

圖3 PLC硬件組態(tài)

圖4 PLC讀寫程序

（4）上線工件ID的寫入。在上料工位，使用PC+PLC+RFID的方式，增加上料工件螺釘信息錄入設備。當工件流轉至該工位時，由操作工將數據螺釘擰到工件上，并在PC上輸入唯一的流水號，工件流通時，PLC將流水ID號寫到數據螺釘內。實物如圖5所示。

該數據螺釘將跟隨工件一直流轉，直至下線工位。在工件加工流轉過程中，每個工序的加工信息、連同ID號都被傳輸至數據服務器。

（5）數據采集及分析。生產線數據采集段落增加一臺數據服務器，使用專業(yè)軟件建立上層服務器和現場設備的橋梁。例如，用KEPServer采集機床需要的數據，如工件ID號、加工信息、加工數量及機床報警信息等。再由專業(yè)的數據采集分析軟件公司編寫數據采集分析軟件，讀取KEPServer采集的數據。數據經過分析后，結合相關APP，可在電腦、平板等客戶端上實時瀏覽，形成一套智能工廠管理平臺。最終實現生產產量、設備效率及設備報警等綜合管理。利用該平臺，實現對生產、物流和調度的大數據分析（見圖6）。

數據采集系統(tǒng)軟件是工廠管理系統(tǒng)的重要組成部分。包含了服務器端、客戶端和手持端三部分。設計應遵循簡單易操作，可靠性高，實時性好，結構清晰等原則。

3.結語

將RFID射頻識別技術應用到生產線工件加工信息傳輸和采集上，提高工件加工過程信息的透明性。以服務器大數據采集分析為平臺，為生產管理提供可靠的參考借鑒。

圖5 上線工件ID信息寫入RFID載體

圖6 部分段落機床生產效率

隨著信息技術的提升，企業(yè)信息化的趨勢越來越明顯。實現高效的生產管理是制造工廠未來發(fā)展的重要方向。伴隨智能制造2025的不斷推進，RFID技術也將得到廣泛應用，并會推動中國制造業(yè)信息化的發(fā)展。RFID顯著的數據采集技術特點，也必然使其成為制造業(yè)生產中的主流技術。RFID技術的深入應用將會提高制造業(yè)的信息化水平，提高生產效率和生產管理水平。