RFID技术在T/R组件混装生产线上的应用

刘 通，朱朦朦

(中国船舶重工集团公司第七二四研究所，南京 211153)

0 引 言

RFID技术又称无线射频识别技术，是通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据。与以往的通信技术不同，RFID技术无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触即可在一定距离范围内自动识别，具有读取方便快捷、识别速度快、数据容量大、使用寿命长、标签数据可动态更改等优点。目前，该技术已广泛应用在生产和生活的众多领域。

1 RFID工作原理

一套完整的RFID系统是由电子标签、天线、阅读器和应用软件系统4部分组成。阅读器由物理读写器和数据协议处理器组成。本文描述的RFID系统分为读和写两个互逆的过程。数据读取的工作原理是电子标签进入磁场后接收由天线发出的射频信号，电子标签收到天线发出的无线电波能量产生感应耦合作用将标签内数据送给天线再由射频电缆将原始数据送给物理读写器，物理读写器接收数据并将数据传输给数据协议处理器进行数据解码，最后由中央信息系统进行数据处理。数据写入电子标签的过程与数据读取流程互逆，具体见图1。

2 T/R组件混装生产线简述

T/R组件混装生产线采用人工装配工位、自动装配工位和调试工位相结合的离线装配模式。由于T/R组件品种较多且组件的装配工艺路线不同，在多个型号组件投产计划同时下达至车间时装配线需要对多个型号组件同时在线混装。所以，T/R组件混装生产线采用离线装配模式，整线共设20个人工装配工位、2个自动拧螺钉工位、2个自动焊接工位、4个调试工位和1个上下件工位。线体采用1条高速环形主线、6段辅线和8个自动移载线将各个操作工位并联。整线采用倍速链和顶升平移机实现主线和辅线、工位与工位之间的连接和流转。组件在线上随工装板运行，其中主线的右侧采用2套提升机构将线体架高至2.5 m高度，方便人员和AGV小车从下方安全通行。T/R组件混装生产线布局见图2。

由图2可见，T/R组件混装生产线上的各个工位均为离线布局，通过采用RFID技术可快速编制各个工位灵活多变的组合方式，实现不同型号组件按指定的工位流程运行，保证各个产品在运行过程中节拍稳定，互不干涉。

3 RFID技术在线体上的应用

按上述功能要求，在线上的所有顶升平移机构和操作工位的位置设置RFID读写头，顶升平移机构上的RFID读写系统用于读取运行指令，操作工位上的RFID系统用于读写产品的生产信息。RFID标签固定在工装板的一角，工装板及RFID标签见图3。

RFID读写器与上位设备通过TCP/IP协议进行通信，计算机及PLC等上位设备相当于“客户端”，读写器相当于“服务器”。读写器的IP地址可根据设定随意变更。上位设备发送至RFID读写器的指令信息称为“询问”，读写器发出的反馈信息为“响应”。采用TCP/IP询问和响应的通信格式见表1和表2。

表2 “响应”传输格式表

参照表1和表2可见，当发生数据“询问”或数据“响应”通信时，唯一的格式不同体现在事务识别符上。当发生数据“询问”通信时，事务识别符为X(X为指定的任意值)，此处指定的任意值将被复制至读写器发出的响应的事务识别符中。当发生数据“响应”通信时，事务识别符为复制询问所指定的值。二者的其他数据格式均一致，协议识别符的值固定为0000Hex。字段长度是从单元识别符至数据末尾的字节数，“Byte-4”的值固定为00Hex。“Byte-6” 至“Byte-n”为“字段长度”的指定范围，其中单元识别符的值固定为FFHex。

功能代码是指定RFID读写器执行的功能的指定代码。功能代码执行的功能见表3。最终所有的数据均暂存在保持寄存器内。数据的传输格式因功能代码而异，RFID读写器通过TCP/IP通信使用保持寄存器内的数据，保持寄存器可读取或写入长16位的数据。

RFID读写器与上位设备(计算机或PLC)之间的询问和响应的流程见图4。

将RFID读写器沿生产线的移动方向布置在各个工作站点，多个读写器通过射频电缆统一连接至交换式集线器，数据通过统一处理后由PLC执行响应，详见图5和图6。

4 典型生产示例

此处将A型号产品的T/R组件和B型号产品的T/R组件作为混产示例，两种产品的装配工序流程图分别见图7和图8。

将A型号产品装配的14道工序和B型号产品装配的7道工序分配至装配线的工位上，工位流程在线体上的布局见图9。

车间MES系统按上述工位流程图编制装配线的运行策略并将策略发送至线体各工站执行。线体运行时，2种产品即可按各自路径在线同时运行，保证运行过程中互不干涉。

5 结束语

将RFID技术运用在T/R组件混装生产线上具备两大优势：一采用RFID识别技术实现装配线上各工站灵活多变的组合方式，进而实现不同T/R组件多种投产模式的在线混合装配；二是产品在线上各工站操作过程中产生的生产信息可暂存于RFID标签内，待产品下线时将标签内的信息统一打包并存入数据库，避免生产信息频繁与数据库交互，降低了数据传输的压力并减小数据出错的风险。