汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)，是汽車(chē)上技術(shù)最密集的關(guān)鍵部件，在裝配過(guò)程中，由于大批量、多品種混線(xiàn)裝配，被裝配零件多樣性、工藝復(fù)雜性，使得裝配線(xiàn)控制顯得尤為重要。發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線(xiàn)是一條按順序裝配的流水線(xiàn)，工位之間的順序是不可逆的，因此每個(gè)裝配環(huán)節(jié)的控制，既要求可靠又必須靈活，只有這樣才能保證裝配線(xiàn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。研究射頻識(shí)別技術(shù)在裝配線(xiàn)上的應(yīng)用，很有必要。

射頻識(shí)別技術(shù)

射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID）是從20世紀(jì)90年代興起的一項(xiàng)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。它是通過(guò)磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)，利用無(wú)線(xiàn)射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到識(shí)別目的并交換數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)識(shí)別方式相比，RFID技術(shù)無(wú)須直接接觸、無(wú)須光學(xué)可視且無(wú)須人工干預(yù)即可完成信息輸入和處理，操作方便快捷。射頻識(shí)別系統(tǒng)組成及其工作原理

RFID系統(tǒng)主要由閱讀器（Reader）、電子標(biāo)簽（TAG）、RFID中間件和應(yīng)用系統(tǒng)軟件組成，如圖1所示。其工作原理：閱讀器發(fā)射特定頻率的無(wú)線(xiàn)電波給電子標(biāo)簽，用以驅(qū)動(dòng)電子標(biāo)簽電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時(shí)閱讀器便依序接受解讀數(shù)據(jù)，送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理。在實(shí)際應(yīng)用中，電子標(biāo)簽附著在待識(shí)別物體的表面，其中保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)。閱讀器通過(guò)天線(xiàn)發(fā)送出一定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入該磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，同時(shí)利用此能量發(fā)送出自身編碼等信息，閱讀器讀取信息并解碼后傳送至主機(jī)并進(jìn)行相關(guān)處理，從而達(dá)到自動(dòng)識(shí)別物體的目的。

圖1

射頻識(shí)別技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線(xiàn)上的應(yīng)用

（1）RFID硬件安裝及系統(tǒng)構(gòu)成。基于RFID的系統(tǒng)構(gòu)成，如圖2所示。Zone管理PLC將裝配線(xiàn)分成缸體、缸蓋、總裝及試驗(yàn)4個(gè)Zone；在主要追蹤點(diǎn)，直接讀取信息，通知給ALC服務(wù)器；Zone管理PLC適用于三菱MELSEC系列，與ALC服務(wù)器通過(guò)以太網(wǎng)（Ethernet）連接；Zone管理PLC和各設(shè)備PLC之間，通過(guò)MELSECNET/H來(lái)連接；ALC服務(wù)器接受Zone事件（數(shù)據(jù)要求、追蹤信號(hào)和裝配數(shù)據(jù)接收等）后，各機(jī)能應(yīng)用程序把相應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)送給Zone管理PLC。

（2）射頻識(shí)別技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線(xiàn)上的應(yīng)用原理。裝配線(xiàn)為環(huán)形、多工位裝配，托盤(pán)循環(huán)使用；工件上線(xiàn)工位、下線(xiàn)工位、關(guān)鍵工位及測(cè)試工位等都安裝了RFID讀寫(xiě)器和工作站顯示屏（HMI），并由現(xiàn)場(chǎng)PLC控制；每個(gè)托盤(pán)都安裝有電子標(biāo)簽；

工位的讀寫(xiě)器在托盤(pán)到達(dá)指定位置時(shí)，讀取電子標(biāo)簽內(nèi)信息，控制器將讀出的標(biāo)簽信息傳送給現(xiàn)場(chǎng)PLC，PLC通過(guò)三菱MELSECNET/H網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將標(biāo)簽內(nèi)的信息，顯示到工作站HMI上，PLC依據(jù)信息，執(zhí)行相應(yīng)的邏輯控制，比如擰緊、測(cè)試等，當(dāng)工位作業(yè)完成后，PLC又將該工位執(zhí)行完成的數(shù)據(jù)（擰緊力矩、測(cè)試值）信息發(fā)送給RFID系統(tǒng)，讀寫(xiě)器將得到的數(shù)據(jù)、信息寫(xiě)入到托盤(pán)上的電子標(biāo)簽內(nèi)，這些信息伴隨發(fā)動(dòng)機(jī)和托盤(pán)進(jìn)入到下一工位；在下一工位，電子標(biāo)簽內(nèi)的信息被再次讀取并寫(xiě)入新的信息。

射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用的主要操作流程

（1）初始化電子標(biāo)簽。PLC控制器依據(jù)生產(chǎn)管理信息，將發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)、編號(hào)的信息，通過(guò)讀寫(xiě)器輸入到托盤(pán)的電子標(biāo)簽內(nèi)，完成電子標(biāo)簽初始化，寫(xiě)入型號(hào)、編號(hào)的電子標(biāo)簽與承載待裝配缸體的托盤(pán)，一起完成上線(xiàn)工位的操作后，被傳送到下一工位。

（2）讀寫(xiě)電子標(biāo)簽信息。承載缸體的托盤(pán)，被傳送到裝配工位，停止器擋住托盤(pán)，讀寫(xiě)器從電子標(biāo)簽中讀取數(shù)據(jù)信息并傳送至PLC，PLC調(diào)用相應(yīng)的程序，完成打刻、擰緊及測(cè)試等工作，并通過(guò)RFID系統(tǒng)將工位完成的數(shù)據(jù)、信息通過(guò)讀寫(xiě)器寫(xiě)入到電子標(biāo)簽內(nèi)；信息完成傳遞后，停止器放行，托盤(pán)被傳送到下一工位。

（3）提取電子標(biāo)簽信息。當(dāng)托盤(pán)被傳送到發(fā)動(dòng)機(jī)下線(xiàn)工位時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)裝配完成被吊離托盤(pán)，讀寫(xiě)器讀取電子標(biāo)簽，此托盤(pán)的發(fā)動(dòng)機(jī)裝配信息，被PLC控制系統(tǒng)上傳，完成裝配數(shù)據(jù)提取；

（4）清空電子標(biāo)簽信息。當(dāng)空托盤(pán)進(jìn)入信息清空工位，電子標(biāo)簽信息清零，托盤(pán)再次進(jìn)入上線(xiàn)工位，開(kāi)始新一輪循環(huán)使用。

射頻識(shí)別技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線(xiàn)上的應(yīng)用實(shí)例

（1）生產(chǎn)信息流管理。生產(chǎn)前，需將生產(chǎn)信息在控制室錄入到控制系統(tǒng)（ALC服務(wù)器）中；生產(chǎn)時(shí)，操作者在缸體上線(xiàn)工位，將ID柱（電子標(biāo)簽）安裝在缸體上，缸體在傳輸線(xiàn)運(yùn)行時(shí)，如圖3所示，ID讀寫(xiě)頭（閱讀器）與ID柱進(jìn)行生產(chǎn)信息交換，將發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)、編號(hào)等代碼寫(xiě)入到ID柱中，發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)及編號(hào)作為整個(gè)生產(chǎn)信息傳遞的基礎(chǔ)信息，在發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)碼打刻工位，打刻機(jī)讀取ID柱信息，按照生產(chǎn)信息要求，打刻發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)碼。

（2）質(zhì)量信息記錄。裝配線(xiàn)上的托盤(pán)，都安裝有電子標(biāo)簽，可稱(chēng)為數(shù)字化托盤(pán)，如圖4所示。裝配線(xiàn)的重點(diǎn)工位安裝有閱讀器。裝有工件的托盤(pán)，到達(dá)擰緊工位，工位閱讀器讀取信息，并傳遞信息給自動(dòng)擰緊機(jī)PLC，擰緊螺栓后，擰緊數(shù)據(jù)（力矩、角度等）會(huì)通過(guò)閱讀器寫(xiě)入、存儲(chǔ)在托盤(pán)上的電子標(biāo)簽內(nèi)；在密封試驗(yàn)工位，試驗(yàn)數(shù)據(jù)也會(huì)讀取、傳遞及存儲(chǔ)在托盤(pán)上的電子標(biāo)簽內(nèi)；這些發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量信息，會(huì)按照約定的控制方式，完成信息的傳遞，并存儲(chǔ)在ALC服務(wù)器內(nèi)。

射頻識(shí)別技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線(xiàn)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了裝配信息的傳遞與及時(shí)反饋、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與監(jiān)視可視化，有效地保證了生產(chǎn)信息連貫、完整，生產(chǎn)更加柔性化，又使得產(chǎn)品在質(zhì)量控制、售后產(chǎn)品信息追溯及產(chǎn)品信息管理上有效結(jié)合；提高了企業(yè)的生產(chǎn)能力。射頻識(shí)別技術(shù)在裝配線(xiàn)上應(yīng)用以來(lái)，效果顯著，隨著射頻識(shí)別技術(shù)的廣泛應(yīng)用，必將為生產(chǎn)企業(yè)的質(zhì)量保證和成本控制、實(shí)現(xiàn)智能制造及建設(shè)智慧企業(yè)提供可靠支持與保證。