施耐德 RFID 在汽車裝配線上的應用
2024-9-4 來源: 神龍汽車有限公司 作者:李 治
【摘要】: 介紹基于施耐德 PLC RFID 以太網控制盒、讀寫器、電子標簽等配置,讀寫頭專用功能塊編程、讀寫器與 PLC 的信息識別及交互,以及 RFID 硬件故障診斷。
【關鍵詞】:RFID 、MAPPING 、電子標簽、信息識別
前言
RFID(Radio Frequency Identification)射頻識別技術,又稱無線射頻識別,是一種通信技術,可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據,而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。最基本的 RFID 讀寫系統由MAPPING 電子標簽、讀寫器、載碼體構成。以汽車變速箱裝配線為例,讀寫器安裝在生產線需要讀寫信息的各個工位上,載碼體安裝在托盤底隨托盤在生產線上移動。神龍公司的裝配線對 RFID 使用甚多,而許多維修人員對之了解較少,在遇到問題時難以快速準確地找到問題點,因此對 RFID 的相關原理及配置研究很有必要。
1.Mapping 電子標簽配置
MAP 是一種數據結構,結構為地址 - 數據,MAPPING 就是建立 MAP 的過程。MAPPING 表簡而言之是地址與變量的映射關系表,PLC 可以直接通過訪問MAPPING表中的地址來讀寫數據。根據現場裝配生產工藝的需要,將 MAPPING 劃分為 3 個區 : 總區、工藝區、質量區,具體各個區存儲內容如下 :
1.1 總區數據
托盤使用總次數、托盤清洗計數、托盤強制清洗、托盤類型、數據結構版本號、生產批次號 、本批次中的順序號、本批次剩余數量、上線時間( 年 )、上線時間 ( 月 )、上線時間 ( 日 )、上線時間 ( 時 )、上線時間 ( 分 )、上線時間 ( 秒 )、下線時間 ( 年 )、下線時間 ( 月 )、下線時間 ( 日 )、下線時間 ( 時 )、下線時間 ( 分 )、下線時間 ( 秒 )、總成條形碼,6 位(總成型號)+7 位(流水號)+1 位(校驗碼)字符、總成名稱(最大 20 字符)、總成產品號、制造商代碼、法規類型、總成代碼、最后正常完成工位、總成質量狀態、紅牌故障代碼(4 字符工位號,2 字符代碼)、返修上線工位號、黃牌故障代碼(4 字符工位號,2 字符代碼)、橙牌故障代碼(4 字符工位號,2 字符代碼)、工位綠牌標志、工位紅牌標志、工位黃牌標志、工位橙牌標志、工位強制放行標志。
1.2 工藝區數據
工位號、子工位號、工位 PLC 循環程序代碼、零件手檢光柵指示、工藝代碼。
1.3 質量區數據
螺栓螺母的擰緊結果、STT 測試結果、電缸的壓裝結果、配墊結果、泄露檢測結果、臺架試驗等結果。
2. RFID 與施耐德 PLC M580 配置
2.1 通訊協議與拓撲結構
RFID 系 統 集 成 了 Modbus RTU、Uni?Telway、Modbus TCP/IP、PROFIBUSDP 和EtherNet/IP 協議。裝配 L3 線采用的是 ModbusTCP/IP 協議,具體連接拓撲圖如圖 1 所示。

圖 1 通訊協議與拓撲結構
2.2 PLC的網絡配置
在完成 M580 的硬件組態后,點擊 “項目“→ “配置” → “PLC 總線” → “Ep58 1020” 中的網口,然后選中 “IP 主地址”,輸入 IP 地址。
2.3 以太網控制盒的網絡配置
以太網控制盒是讀寫器與 PLC 實現通訊的載體,為了保證以太網控制盒和 PLC 的正常通訊,必須要求 PLC 的 IP 地址和以太網控制盒的 IP 地址在同一個網段且不沖突,以太網控制盒出廠時默認的IP地址為192.168.0.10。當需要更改以太網控制盒的 IP 地址時,可以使用計算機自帶的TELNET 命令來配置 RIFD 的 IP 地址。
2.3.1 打開 TELNET 功能
點擊電腦的“控制面板”→“程序和功能”→“打開或關閉 Windows 功能”,然后在彈出的界面中選中 “TELNET 客戶端” 后點擊確認即可。
2.3.2 配置以太網控制盒的 IP
點擊電腦的 “開始” →輸入 “CMD” →進入設置界面,輸入以太網控制盒的當前地址,以新的以太網控制盒為例,在 DOS 提示符下輸入“telnet 192.168.0.10 9999” 并點擊回車,在出現的界面下選擇 “Network IP SETTING” 輸入1,輸入要更改的 IP 地址,“Default gateway”、“Netmask “和” “Role name of fdr” 3 個選項無需更改,選擇默認設置即輸入” N “即可。

圖 2 以太網控制盒 IP 配置
2.4 讀寫器的配置
一個以太網控制盒可以帶 3 個讀寫器,每個讀寫器必須設置各自的站地址,PLC 才能對讀寫器進行準確的讀寫控制。讀寫器站地址的設置范圍在 1-15 內的任意一個數字,且讀寫器的站地址不能重復,要保證站地址的惟一性。下表為設置讀寫器站地址的詳細步驟(表 1):
表 1 讀寫器配置步驟

2.5 PLC和以太網控制盒通訊配置
2.5.1 添加 Mdobus 設備
點擊 “工具 “→ “DTM 瀏覽器” → “選中網絡模塊 ” → 點擊右鍵, 選擇添加→ “Modbus Device” → “添加 DTM”。
2.5.2 配置項目中以太網控制盒 IP 地址
點擊配置的項目 “RFID BOX” 并在 “地址設置” 里輸入以太網控制盒 IP 地址(必須要保證以太網控制盒的 IP 地址和 PLC 的 IP 地址在同一個網段且不重復)。

圖 3 Mdobus 設備添加步驟圖
2.5.3 配置讀寫器請求讀寫設置
點擊 “請求設置” → “添加請求”,出現配置菜單。在配置菜單中 “單元 ID” 和讀寫站地址對應。“運行狀況超時” 和 “重復速率” 選擇默認,“讀取地址” 輸入 “32768”,“讀取長度” 輸入 “1”。
3. 讀 寫 頭 專 用 的 功 能 塊“Mul_ositrack_tcpip”解讀
3.1 地址轉換和激活IO SCAN
施耐德 M580 PLC 在識別讀寫器站時需要用到指令 ADDM('0.0.3{IP}CON.CIP') ,其中0.0.3 是固定格式,“IP” 對應以太網控制盒的 IP地址,CON.CIP 代表讀寫器的站地址,若以太網控制盒IP地址為192.168.0.20且讀寫器站地址為 3,則建立通訊需要如下語句 :

3.2 功能塊引腳解讀

圖 4 功能塊引腳含義
3.3 變量與MAPPING電子標簽的對應關系
如圖 5,設置讀寫起始地址為 0,讀寫長度為6,偏移量為 0,所讀寫的變量會以字的形式存儲在 Buffer 這個數組中。如要找到托盤類型這個變量,從 MAPPING 表可以看出托盤類型的定義的址為第 6 個字,且托盤類型對應的變量長度為 1個字。通過對讀寫變量的動態監控,Buffer 的顯示值為 “N”,就知道此托盤為正常托盤。

圖 5 變量與 MAPPING 電子標簽的對應關系
4.讀寫器與 PLC 的信息識別及交互
4.1 線頭工位排產信息的交互
在排產系統工控機上選擇并確認變速箱的品種與數量,空托盤到位讀寫器感應到載碼體,PLC 向排產系統發送申請上線信號,排產系統接收到信號之后,會將此變速箱品種對應每個工位所需要的信息(總成上線時間、托盤類型、工位PLC 循環代碼、手檢光柵代碼等)通過 RFID 讀寫器寫入到托盤的 RFID 載碼體中,具體流程如圖 6。

圖 6 線頭工位排產信息的交互流程
4.2 子工位信息交互
托盤前進到位且讀寫器感應到載碼體時,工位 PLC 通過 RFID 讀寫器讀取托盤上隨行 RFID載碼體的數據(托盤類型、循環代碼)來確定變速箱產品型號,調用相應的 PLC 程序并執行。若本工位有防差錯,則手檢光柵也會依據 RFID載碼體讀取的光柵代碼來亮燈并實現防差錯功能。本工位完成之后,自動將本工位的有關數據(工位綠牌標志、擰緊數據、壓裝數據、最后正常完成工位等)更新并寫入 RFID 載碼體,具體流程如圖 7。

圖 7 子工位信息交互流程
5.RFID 硬件故障診斷
5.1 以太網控制盒指示燈及其狀態
以太網控制盒如有 5 個狀態指示燈,分別為“狀態”、“診斷”、“半雙工與全雙工”、“10/100MB”,理解其含義,對判斷故障非常重要。
表 2 以太網控制盒指示燈及其狀態

表 3 以太網控制盒狀態指示燈的狀態

5.2 讀寫器指示燈及其狀態
讀寫器有兩個指示燈,COM 燈和 TAG 燈,其具體釋義如表 4 和表 5 所示。
表 4 TAG 指示燈

表 5 COM 指示燈

6. 結束語
RFID 通信技術在裝配線的應用越來越廣,本文通過對施耐德 RFID 的研究、編程和應用,讓更多機床維修人員了解和參考,在遇到同類問題時能夠得心應手、迎刃而解。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表,或進行資訊合作,歡迎聯系本網編輯部, 郵箱:skjcsc@vip.sina.com
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