射频识别技术应用的主要操作流程

汽车发动机，是汽车上技术最密集的关键部件，在装配过程中，由于大批量、多品种混线装配，被装配零件多样性、工艺复杂性，使得装配线控制显得尤为重要。发动机装配线是一条按顺序装配的流水线，工位之间的顺序是不可逆的，因此每个装配环节的控制，既要求可靠又必须灵活，只有这样才能保证装配线的连续性和稳定性。研究射频识别技术在装配线上的应用，很有必要。

射频识别技术

射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）是从20世纪90年代兴起的一项自动识别技术。它是通过磁场或电磁场，利用无线射频方式进行非接触双向通信，以达到识别目的并交换数据。与传统识别方式相比，RFID技术无须直接接触、无须光学可视且无须人工干预即可完成信息输入和处理，操作方便快捷。射频识别系统组成及其工作原理

RFID系统主要由阅读器（Reader）、电子标签（TAG）、RFID中间件和应用系统软件组成，如图1所示。其工作原理：阅读器发射特定频率的无线电波给电子标签，用以驱动电子标签电路将内部的数据送出，此时阅读器便依序接受解读数据，送给应用程序做相应的处理。在实际应用中，电子标签附着在待识别物体的表面，其中保存有约定格式的电子数据。阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号，当标签进入该磁场时产生感应电流，同时利用此能量发送出自身编码等信息，阅读器读取信息并解码后传送至主机并进行相关处理，从而达到自动识别物体的目的。

图1

射频识别技术在发动机装配线上的应用

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（1）RFID硬件安装及系统构成。基于RFID的系统构成，如图2所示。Zone管理PLC将装配线分成缸体、缸盖、总装及试验4个Zone；在主要追踪点，直接读取信息，通知给ALC服务器；Zone管理PLC适用于三菱MELSEC系列，与ALC服务器通过以太网（Ethernet）连接；Zone管理PLC和各设备PLC之间，通过MELSECNET/H来连接；ALC服务器接受Zone事件（数据要求、追踪信号和装配数据接收等）后，各机能应用程序把相应数据发送给Zone管理PLC。

（2）射频识别技术在发动机装配线上的应用原理。装配线为环形、多工位装配，托盘循环使用；工件上线工位、下线工位、关键工位及测试工位等都安装了RFID读写器和工作站显示屏（HMI），并由现场PLC控制；每个托盘都安装有电子标签；

工位的读写器在托盘到达指定位置时，读取电子标签内信息，控制器将读出的标签信息传送给现场PLC，PLC通过三菱MELSECNET/H网络系统，将标签内的信息，显示到工作站HMI上，PLC依据信息，执行相应的逻辑控制，比如拧紧、测试等，当工位作业完成后，PLC又将该工位执行完成的数据（拧紧力矩、测试值）信息发送给RFID系统，读写器将得到的数据、信息写入到托盘上的电子标签内，这些信息伴随发动机和托盘进入到下一工位；在下一工位，电子标签内的信息被再次读取并写入新的信息。

射频识别技术应用的主要操作流程

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（1）初始化电子标签。PLC控制器依据生产管理信息，将发动机型号、编号的信息，通过读写器输入到托盘的电子标签内，完成电子标签初始化，写入型号、编号的电子标签与承载待装配缸体的托盘，一起完成上线工位的操作后，被传送到下一工位。

（2）读写电子标签信息。承载缸体的托盘，被传送到装配工位，停止器挡住托盘，读写器从电子标签中读取数据信息并传送至PLC，PLC调用相应的程序，完成打刻、拧紧及测试等工作，并通过RFID系统将工位完成的数据、信息通过读写器写入到电子标签内；信息完成传递后，停止器放行，托盘被传送到下一工位。

（3）提取电子标签信息。当托盘被传送到发动机下线工位时，发动机装配完成被吊离托盘，读写器读取电子标签，此托盘的发动机装配信息，被PLC控制系统上传，完成装配数据提取；

（4）清空电子标签信息。当空托盘进入信息清空工位，电子标签信息清零，托盘再次进入上线工位，开始新一轮循环使用。

射频识别技术在发动机装配线上的应用实例

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（1）生产信息流管理。生产前，需将生产信息在控制室录入到控制系统（ALC服务器）中；生产时，操作者在缸体上线工位，将ID柱（电子标签）安装在缸体上，缸体在传输线运行时，如图3所示，ID读写头（阅读器）与ID柱进行生产信息交换，将发动机型号、编号等代码写入到ID柱中，发动机型号及编号作为整个生产信息传递的基础信息，在发动机号码打刻工位，打刻机读取ID柱信息，按照生产信息要求，打刻发动机号码。

（2）质量信息记录。装配线上的托盘，都安装有电子标签，可称为数字化托盘，如图4所示。装配线的重点工位安装有阅读器。装有工件的托盘，到达拧紧工位，工位阅读器读取信息，并传递信息给自动拧紧机PLC，拧紧螺栓后，拧紧数据（力矩、角度等）会通过阅读器写入、存储在托盘上的电子标签内；在密封试验工位，试验数据也会读取、传递及存储在托盘上的电子标签内；这些发动机质量信息，会按照约定的控制方式，完成信息的传递，并存储在ALC服务器内。

射频识别技术在发动机装配线的应用，实现了装配信息的传递与及时反馈、现场数据的实时采集与监视可视化，有效地保证了生产信息连贯、完整，生产更加柔性化，又使得产品在质量控制、售后产品信息追溯及产品信息管理上有效结合；提高了企业的生产能力。射频识别技术在装配线上应用以来，效果显著，随着射频识别技术的广泛应用，必将为生产企业的质量保证和成本控制、实现智能制造及建设智慧企业提供可靠支持与保证。