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施耐德 RFID 在汽車裝配線上的應用

2024-9-4 來源：神（shén）龍汽車有限公司作者：李治

【摘要】: 介紹（shào）基於（yú）施耐德 PLC RFID 以太網控製盒、讀寫器、電子標簽等配置，讀寫頭專用功能（néng）塊（kuài）編程、讀（dú）寫器與（yǔ） PLC 的信息識別及交互，以及 RFID 硬件故障診斷（duàn）。

【關鍵詞】:RFID 、MAPPING 、電子標簽（qiān）、信（xìn）息（xī）識（shí）別

前言

RFID（Radio Frequency Identification）射頻識別技術，又（yòu）稱無線射頻識別，是一種通信技術，可通過無線電訊號（hào）識別（bié）特定目標並讀寫相關（guān）數據（jù），而無需識別係統與特定（dìng）目標之間建立機械或光學接觸。最（zuì）基本的 RFID 讀寫係統（tǒng）由MAPPING 電子標簽、讀寫器、載碼體構成。以汽車（chē）變速箱裝配線為例，讀寫器安（ān）裝在生產線需要讀寫信息的各個工位上，載碼（mǎ）體安裝在托盤底隨托（tuō）盤在生產（chǎn）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（zhī）了（le）解較少，在遇到問題（tí）時難以（yǐ）快（kuài）速準（zhǔn）確地找到問題點，因此對 RFID 的相關原理及配置（zhì）研究很有必要。

1.Mapping 電子標（biāo）簽配置

MAP 是一種數據結構，結構為地址 - 數（shù）據，MAPPING 就是建立 MAP 的過程。MAPPING 表簡而言之是地址與（yǔ）變量的映射關係表，PLC 可以直接（jiē）通過訪問MAPPING表（biǎo）中的地址來讀寫數據。根據現場裝（zhuāng）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（xià） :

1.1 總區數據

托盤使用（yòng）總次（cì）數、托盤清洗計數、托盤強（qiáng）製清洗、托盤類型、數據結構（gòu）版本號、生產（chǎn）批次號（hào）、本批次中的順（shùn）序號、本批次剩餘數量、上線時間( 年（nián） )、上線時間 ( 月 )、上線（xiàn）時（shí）間（jiān） ( 日 )、上線時間 ( 時 )、上線時間 ( 分 )、上線時間 ( 秒 )、下線時間 ( 年 )、下（xià）線（xiàn）時間 ( 月 )、下線時間 ( 日 )、下線時間 ( 時 )、下線時間 ( 分 )、下線時間 ( 秒（miǎo） )、總成條（tiáo）形碼，6 位（總成型號）+7 位（流水號）+1 位（校驗碼）字符、總成（chéng）名稱（最大 20 字符）、總成（chéng）產（chǎn）品號、製（zhì）造商代碼、法規類型、總成代碼、最後正常完成工位、總成（chéng）質量狀態、紅牌故障代碼（4 字（zì）符工位號，2 字符（fú）代碼）、返修上線工位號、黃牌故（gù）障代碼（4 字符工位號，2 字符代碼）、橙（chéng）牌故障代（dài）碼（4 字符工位號，2 字符代碼（mǎ））、工位綠牌標誌、工（gōng）位紅牌（pái）標誌、工位黃牌標誌（zhì）、工位橙牌標誌、工位強製（zhì）放行標誌。

1.2 工藝區數據

工（gōng）位號、子工（gōng）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（jù）

螺栓螺母（mǔ）的擰緊結果、STT 測（cè）試結（jié）果、電缸（gāng）的壓裝結果、配墊結果、泄露檢測結果、台架試驗等結果。

2. RFID 與施耐德（dé） PLC M580 配置

2.1 通訊協議（yì）與拓撲結構

RFID 係統集成了 Modbus RTU、UniTelway、Modbus TCP/IP、PROFIBUSDP 和EtherNet/IP 協議。裝配 L3 線采（cǎi）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（zhì）

在完成 M580 的硬件（jiàn）組態後，點（diǎn）擊 “項目（mù）“→ “配置” → “PLC 總線” → “Ep58 1020” 中的網（wǎng）口，然後（hòu）選中 “IP 主（zhǔ）地址”，輸入（rù） IP 地址。

2.3 以太網控製盒的網絡配置（zhì）

以太網控製盒是讀寫器與 PLC 實現通訊（xùn）的載體，為了保證以太（tài）網控製盒和 PLC 的正（zhèng）常通訊，必須要求 PLC 的 IP 地址和以太網控製盒（hé）的 IP 地址在同一個網段且不（bú）衝突，以太（tài）網（wǎng）控製盒出廠時（shí）默認的IP地址為192.168.0.10。當需要更改以太網控製盒的（de） 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（diǎn）擊電腦的“控製麵板”→“程序和功能”→“打開或關閉 Windows 功能”，然後在彈出的（de）界（jiè）麵中選中 “TELNET 客戶端” 後點擊（jī）確認即可（kě）。

2.3.2 配（pèi）置以太網（wǎng）控製盒的 IP

點擊電腦的 “開始” →輸入 “CMD” →進入設置（zhì）界（jiè）麵，輸入以太網控製盒的當前地址，以新的以太網控製盒為例，在 DOS 提示符下輸入“telnet 192.168.0.10 9999” 並點擊（jī）回車，在出（chū）現的界麵（miàn）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（zhì）即輸入” N “即可。

圖 2 以太網控製盒 IP 配置

2.4 讀（dú）寫器的配置

一個以太網控製盒可以帶 3 個讀寫器，每個讀（dú）寫器必須設置各自的站地址，PLC 才能對讀（dú）寫器進行準確的讀寫控製。讀寫器站地址的（de）設置（zhì）範圍在 1-15 內的任意一個數字，且讀寫器的站地址不能重複，要保證站地址的（de）惟（wéi）一性。下表為設置（zhì）讀寫器站地（dì）址的詳細步驟（表 1）:

表 1 讀寫器（qì）配置步驟

2.5 PLC和以太網控製盒通訊配置

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（zé）添加→ “Modbus Device” → “添加 DTM”。

2.5.2 配（pèi）置項目中以太網控製盒 IP 地址

點（diǎn）擊配置的項目 “RFID BOX” 並在 “地（dì）址設置” 裏輸（shū）入以太網控製盒 IP 地址（必須（xū）要保證以太網控製盒的 IP 地址和 PLC 的 IP 地址在同一個網段且不重（chóng）複（fù））。

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（yùn）行狀況超時” 和 “重複速率” 選擇默認，“讀取地址（zhǐ）” 輸入 “32768”，“讀取長度” 輸入 “1”。

3. 讀寫頭專用的功能塊“Mul_ositrack_tcpip”解（jiě）讀

3.1 地址轉換和激活IO SCAN

施耐德 M580 PLC 在識別讀寫（xiě）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” 對應以太網控製盒的 IP地址，CON.CIP 代表讀寫器的站地址，若以太網控製盒IP地址為192.168.0.20且讀寫器站地址（zhǐ）為 3，則建（jiàn）立通訊需（xū）要如下語句（jù） :

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（de）對應關係

如圖（tú） 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（shù）組（zǔ）中。如要找（zhǎo）到托盤類型這個變量，從 MAPPING 表可以看出托盤類型（xíng）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（zì）。通過對讀寫變量的動（dòng）態監控，Buffer 的顯示（shì）值（zhí）為 “N”，就知道此托盤為（wéi）正常托（tuō）盤。

圖 5 變量與 MAPPING 電子標簽（qiān）的（de）對應關（guān）係

4.讀寫器與 PLC 的信息識（shí）別及交互

4.1 線頭工（gōng）位排產（chǎn）信息的交互（hù）

在排產係統工控機上選擇並確認（rèn）變速箱的品（pǐn）種與數量，空托盤到位讀寫器感應到載碼體，PLC 向（xiàng）排產係統發送（sòng）申請上線（xiàn）信（xìn）號，排產係統接收到信號之後，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（dài）碼、手檢光柵代碼等）通過 RFID 讀寫器寫入到托盤的 RFID 載碼體（tǐ）中，具體流程如圖 6。

圖 6 線頭工（gōng）位排（pái）產信息（xī）的交互流程

4.2 子工位信息交互

托盤前進到位且讀（dú）寫器感應到載碼體時，工位 PLC 通過 RFID 讀寫器讀取托盤（pán）上隨行 RFID載碼（mǎ）體的數據（托（tuō）盤類型、循環代碼）來確（què）定變速箱產（chǎn）品型號，調用相（xiàng）應的 PLC 程序並執（zhí）行。若本工位有防差錯，則手檢（jiǎn）光柵也（yě）會依據 RFID載碼體讀取的光（guāng）柵代（dài）碼來亮燈並實現防（fáng）差錯功能（néng）。本工位完成之後，自（zì）動將本工位的（de）有關數據（工位綠牌標誌、擰緊數（shù）據（jù）、壓裝數據、最後正常完成工位等）更新並寫入 RFID 載碼體，具體流程如圖 7。