張 帥，褚 沛，谷年順

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

隨著國(guó)家建設(shè)發(fā)展，高層建筑已成為市場(chǎng)的主角，塔機(jī)也進(jìn)入一個(gè)發(fā)展關(guān)鍵時(shí)期，用戶對(duì)塔式起重機(jī)需求日益劇增，然而，塔機(jī)結(jié)構(gòu)件種類(lèi)多，生產(chǎn)中采用傳統(tǒng)的輸送系統(tǒng)，通過(guò)人工識(shí)別判斷、控制輸送小車(chē)運(yùn)行路線，以及人工記錄各工位產(chǎn)品狀態(tài)，已無(wú)法適應(yīng)新的市場(chǎng)形勢(shì)。

為兼顧高效生產(chǎn)及高品質(zhì)外觀，實(shí)現(xiàn)塔機(jī)各結(jié)構(gòu)件噴涂過(guò)程信息的監(jiān)控和管理，本文重點(diǎn)討論了基于RFID 技術(shù)實(shí)現(xiàn)塔機(jī)涂裝的自動(dòng)化。

1 RFID技術(shù)原理

RFID（Radio Frequency Identification）是一種利用射頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)非接觸信息傳遞的識(shí)別技術(shù)（圖1），具有眾多優(yōu)點(diǎn)，如：強(qiáng)抗干擾能力、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)快速交換、大的存儲(chǔ)空間等。主要由讀寫(xiě)站、載碼體等組成。其原理是：載碼體進(jìn)入讀碼器磁場(chǎng)后，接收到讀碼器發(fā)出的射頻信號(hào)，在感應(yīng)電流作用下，載碼體反饋存儲(chǔ)的產(chǎn)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(shù)原理

2 傳統(tǒng)塔機(jī)涂裝線存在問(wèn)題

傳統(tǒng)塔機(jī)涂裝線，上件工位操作人員按照紙質(zhì)計(jì)劃，將塔機(jī)結(jié)構(gòu)件逐個(gè)掛到吊具上，隨著積放鏈輸送小車(chē)首先達(dá)到第一個(gè)工位，由操作人員目視確定產(chǎn)品型號(hào)，根據(jù)不同產(chǎn)品、涂裝工藝，通過(guò)手動(dòng)控制選擇工件進(jìn)入下一工位。進(jìn)入拋丸室、噴漆室前均需要人工通過(guò)不同工件判斷拋丸時(shí)間或者噴涂油漆顏色、品牌等。如機(jī)器人噴涂，還需要在操作臺(tái)上輸入對(duì)應(yīng)的程序代碼。

這種生產(chǎn)模式需要多次人工判斷，增加誤操作的風(fēng)險(xiǎn)，是制約產(chǎn)能的主要瓶頸。

1）多個(gè)上件工位同時(shí)上不同工件，如果操作人員不能及時(shí)做出判斷，使其進(jìn)入各自涂裝工位，則會(huì)造成物流擁堵，嚴(yán)重降低生產(chǎn)效率。

2）頻繁人工判斷，難免出現(xiàn)錯(cuò)誤，輕則影響物流輸送效率，重則造成產(chǎn)品不合格甚至報(bào)廢，也有造成設(shè)備損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

3）不能及時(shí)有效獲得生產(chǎn)線上各工位產(chǎn)品狀態(tài)。

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

3 RFID技術(shù)應(yīng)用于塔機(jī)涂裝生產(chǎn)線

3.1 塔機(jī)涂裝線引入RFID技術(shù)實(shí)際意義

將RFID 技術(shù)用于塔機(jī)涂裝生產(chǎn)，并配合積放鏈輸送系統(tǒng)、PLC 控制站可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃的有序安排、保證了整個(gè)涂裝線高效、可靠的運(yùn)行，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)線上不同設(shè)備、物料的聯(lián)網(wǎng)和監(jiān)控，信息化生產(chǎn)管理的實(shí)現(xiàn)，很大程度提高了企業(yè)生產(chǎn)效率和節(jié)約成本。

1）監(jiān)控生產(chǎn)線上設(shè)備運(yùn)行情況，為維修工作提供極大便利。

2）實(shí)時(shí)監(jiān)控工作計(jì)劃的執(zhí)行情況：各工位產(chǎn)品型號(hào)、數(shù)量、油漆牌號(hào)、上線時(shí)間、下線時(shí)間等。

3）實(shí)現(xiàn)輸送系統(tǒng)與自動(dòng)拋丸系統(tǒng)、噴漆系統(tǒng)之間的信息交換等。

3.2 涂裝生產(chǎn)線系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于RFID 塔機(jī)涂裝線生產(chǎn)系統(tǒng)（圖2），從控制角度分為3 個(gè)層：設(shè)備層、中央控制層、ERP 層，各層之間數(shù)據(jù)雙向傳遞，工件信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)服務(wù)器中，生產(chǎn)過(guò)程中，輸送設(shè)備從載碼體獲得指導(dǎo)生產(chǎn)的必須信息，然后通過(guò)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(guò)光纖傳送至中央控制室，實(shí)現(xiàn)塔機(jī)涂裝生產(chǎn)流程和產(chǎn)品信息識(shí)別的自動(dòng)控制和跟蹤，并滿足涂裝車(chē)間有效、有序組織批量生產(chǎn)的要求。

圖2 塔機(jī)涂裝線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.3 自動(dòng)識(shí)別功能實(shí)現(xiàn)

上件工位掃描條形碼后，讀寫(xiě)站將生產(chǎn)信息寫(xiě)入載碼體，信息確認(rèn)無(wú)誤后，由積放鏈系統(tǒng)將載著工件的運(yùn)輸小車(chē)運(yùn)送至下一工位。

同時(shí)每個(gè)運(yùn)輸小車(chē)所載產(chǎn)品信息傳遞至中央控制室，工件達(dá)到下一工位時(shí)，讀寫(xiě)站將從載碼體讀取的信息傳遞本地PLC，操作工人可以通過(guò)顯示屏核對(duì)產(chǎn)品信息，如產(chǎn)品信息有誤，需要寫(xiě)入標(biāo)識(shí)，并修正信息。在工件進(jìn)入自動(dòng)噴涂室或自動(dòng)拋丸室之前，須經(jīng)過(guò)一個(gè)讀寫(xiě)站，通過(guò)與中央PLC 信息交互，將產(chǎn)品必要生產(chǎn)信息，如拋丸時(shí)間、油漆品牌傳遞所在工位的機(jī)器人，從而選擇正確的拋丸或噴涂程序。自動(dòng)識(shí)別信息處理流程如圖3 所示。

圖3 自動(dòng)識(shí)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(xiě)、刷新的所有產(chǎn)品信息，最終存儲(chǔ)于ERP 系統(tǒng)，根據(jù)需要可以隨時(shí)調(diào)用、顯示和統(tǒng)計(jì)。

4 項(xiàng)目實(shí)施遇到的突出問(wèn)題及實(shí)施效果

4.1 項(xiàng)目實(shí)施遇到的突出問(wèn)題

引入RFID 技術(shù)的塔機(jī)涂裝生產(chǎn)線整體運(yùn)行平穩(wěn)，但運(yùn)行初期，輸送系統(tǒng)與室體大門(mén)信號(hào)交換異常問(wèn)題突出。近1 個(gè)月發(fā)生6 起積放鏈輸送小車(chē)撞門(mén)事故，其中3 起導(dǎo)致大門(mén)嚴(yán)重變形，如圖4 所示。經(jīng)過(guò)分析，主要是積放鏈輸送設(shè)備合分車(chē)裝置故障。

圖4 積放鏈小車(chē)撞壞噴漆室大門(mén)

本文論述的涂裝輸送系統(tǒng)分為噴漆線和噴粉線兩大類(lèi)，噴粉線是由單個(gè)輸送小車(chē)輸送工件，噴漆線由2 個(gè)輸送小車(chē)輸送工件，載有不同工件的輸送小車(chē)的路線由中央控制室自動(dòng)控制，而大門(mén)何時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉，主要通過(guò)輸送小車(chē)上的發(fā)號(hào)桿觸發(fā)占位器來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果發(fā)號(hào)桿加工、裝配精度未達(dá)到要求，輸送小車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)號(hào)桿就會(huì)發(fā)生左右竄動(dòng)，從而導(dǎo)致誤發(fā)信號(hào)。通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)號(hào)桿上的定位螺釘，直至手動(dòng)輕微可以推動(dòng)發(fā)號(hào)桿為最佳。

另外，優(yōu)化大門(mén)關(guān)閉條件程序?yàn)椋罕仨毻瑫r(shí)滿足剛進(jìn)入室體的輸送小車(chē)占位，同時(shí)室體外的占位開(kāi)關(guān)清位，即室體外停止器關(guān)閉，否則室體大門(mén)不關(guān)閉，同時(shí)觸發(fā)報(bào)警，積放鏈停運(yùn)。

以上兩個(gè)措施實(shí)施后，再未出現(xiàn)輸送小車(chē)撞門(mén)事故。

4.2 項(xiàng)目實(shí)施效果

本文論述的涂裝線基于RFID 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了涂裝自動(dòng)化，生產(chǎn)能效得到很大提升，主要體現(xiàn)如下。

1）實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息批量導(dǎo)入 通過(guò)ERP 系統(tǒng)自動(dòng)將生產(chǎn)計(jì)劃經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)交換導(dǎo)入到本地PLC，大大節(jié)省了計(jì)劃員錄入計(jì)劃的繁瑣，以及各個(gè)工位操作人員人工核對(duì)計(jì)劃的低效工作。

2）徹底解決因人為輸入導(dǎo)致計(jì)劃信息的誤傳遞 未采用新系統(tǒng)前，通過(guò)人為傳遞生產(chǎn)信息，幾乎每天都會(huì)造成信息誤傳遞。對(duì)生產(chǎn)高效、有序進(jìn)行造成極大影響。自從采用自動(dòng)化涂裝生產(chǎn)線，生產(chǎn)計(jì)劃下達(dá)出錯(cuò)率已降為零。

3）實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃實(shí)時(shí)監(jiān)控 由于每個(gè)輸送小車(chē)都裝有載碼體，通過(guò)中央控制室可以方便地跟蹤每個(gè)輸送小車(chē)運(yùn)行情況，例如上件時(shí)間、下線時(shí)間以及進(jìn)入噴漆室時(shí)間，在機(jī)器人工位還可以獲取油漆品牌等信息。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，RFID 技術(shù)在我國(guó)得到迅速發(fā)展，各種RFID 產(chǎn)品也日趨成熟，本文論述的塔機(jī)涂裝生產(chǎn)系統(tǒng)已投入使用，經(jīng)過(guò)一年多的正常運(yùn)行證明，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)件信息的自動(dòng)識(shí)別和跟蹤，同時(shí)提高了涂裝車(chē)間自動(dòng)化水平，滿足了涂裝分廠有效、有序地組織批量生產(chǎn)的要求。此外，每個(gè)結(jié)構(gòu)件完整噴涂工藝信息的存儲(chǔ)，為系統(tǒng)檢修、維護(hù)，質(zhì)量跟蹤以及技術(shù)更新，提供了翔實(shí)全面的參考資料，同時(shí)將RFID 技術(shù)引入塔機(jī)涂裝線，為工程機(jī)械自動(dòng)化、智能化涂裝生產(chǎn)的發(fā)展提供一定參考。