Forschung zu Anwendungen von Motorproduktionsprozessen auf Basis von RFID-Technologie

　　1. Überblick über RFID

　　RFID (Radio FrequencyIdentification) ist eine Datenerfassungstechnik, die erst in den letzten Jahren entstanden ist und derzeit die am meisten geschätzte automatische Identifikations- und Datenerfassungstechnologie ist. Sein Grundprinzip besteht darin, induktive Kopplung und elektromagnetische Kopplung zu verwenden, um die automatische Identifikation und Verfolgung identifizierter Objekte zu erreichen. RF-Technologie bietet viele Vorteile wie hohe Genauigkeit, starke Umweltanpassungsfähigkeit, starke Interferenzschutzfähigkeit und Wiederverwendbarkeit. Sie wird derzeit weit verbreitet im Verkauf von gewerblichen Kaufhäusern, im Logistik- und Transportmanagement sowie in Produktionslinien für industrielle Automatisierung eingesetzt.

　　Die FAW Jiefang Xichai Huishan-Basis ist mit einer modernen Produktionslinie für Dieselmotoren für schwere Fahrzeuge ausgestattet, einschließlich vier Metallschnitt- und Fließbandlinien, einem Schulbus und sieben Produktionslinien für Öldichtungen. Die 6DM-Fertigungslinie wurde von der deutschen Firma GROB eingeführt. Informationen zum Produktionslinienprozess, insbesondere zur Werkstücksverarbeitung, der Echtzeit-Flussstatus des Werkstücks und die Effizienz der Ausrüstung, waren stets ein zentraler Schwerpunkt im Produktionsmanagement. Aufgrund von Hardwarebeschränkungen in der Werkstattproduktion besteht ein dringender Bedarf, Funktionen auf Basis vorhandener Hardware aufzurüsten. Ermöglicht das Lesen, Schreiben und Speichern von Verarbeitungsinformationen für jedes Werkstück, das auf einen Datenserver hochgeladen wird, um Big Data zu sammeln und zu analysieren, wobei die Analyseergebnisse letztlich für das Produktionsmanagement verwendet werden.

　　Dieser Artikel erklärt hauptsächlich die RFID-Datenerfassung und -übertragungsfunktionen der 6DM-Maschinenverkabelung im FAW Jiefang Xichai Heavy-Duty-Diesel Engine Demonstrationsbasis-Projekt.

　　2. Auswahl der RFID-Hardware

　　Basierend auf den Hardware-Konfigurationsanforderungen der vor Ort befindlichen Werkzeugmaschinen werden BALLUFFRFID-bezogene Produkte ausgewählt, darunter die INDUKTIV gekoppelten RFID-Produkte der BIS-M-Serie, die zum Lesen und Schreiben von Werkstücksinformationen verwendet werden, darunter RFID-Prozessoren, RFID-Lese-/Schreibköpfe, RFID-Datenträger und Verbindungskabelverbinder.

　　Dieses Produkt zeichnet sich durch eine kompakte Struktur, eine lange Lebensdauer aus, eine starke Interferenzschutzfähigkeit und schnelle Datenlese-/Schreibfähigkeiten auf, was es besonders geeignet macht, um logistische Informationen für Werkstücke auf Fertigungslinien zu verarbeiten.

　　(1) Hardware-Einführung: Der BALLUFF BIS M-Prozessor arbeitet mit einer Frequenz von 13,56 MHz für Hochfrequenzkommunikation. Der Prozessor unterstützt das Anschließen von zwei Lese-/Schreibköpfen. Wählen Sie das passende Lese-/Schreibkopf-Modell BIS00M6. Die Serviceschnittstelle kann verwendet werden, um Konfigurationssoftware für Datenträger-Lese/Schreiben anzuschließen.

　　Um eine zuverlässige Installation am Zylinderblock und Zylinderkopf sicherzustellen, wählen Sie einen Datenträger BIS00PT, der einer Schraube ähnelt und wie eine Schraube an Block und Kopf geschraubt werden kann, um eine zuverlässige Installation zu gewährleisten. Zusammen mit dem passenden Lese-/Schreibkopf beträgt die maximale Lese-/Schreiberkennungsdistanz für diesen Datenträger 4 cm, was die Lese-/Schreibanforderungen während des Werkstückflusses auf der Produktionslinie erfüllt (siehe Abbildung 1).

　　Abbildung 1: RFID-Prozessor, Leser/Schreiber und Datenträger

　　(2) Nimmt man als Beispiel Produktionsverarbeitungsinformationen für Werkstücke, basierend auf den erforderlichen Produktionsprozessinformationen und kombiniert mit Anforderungen an das Produktionslinienmanagement, werden die Anforderungen an die Datenflächenspeicherung innerhalb des Datenträgers definiert. Die angehängte Tabelle enthält die Dateninformationen, die RFID während der Verarbeitung erfassen muss.

　　Die Daten, die über RFID für die 6DM-Produktionslinie in der Fertigungslinie gesammelt werden müssen, umfassen hauptsächlich zwei Typen: Werkstücksinformationen und Verarbeitungsinformationen. Werkstücksinformationen umfassen hauptsächlich Teilenummern, Seriennummern usw.; Informationen zum Bearbeitungsprozess umfassen Werkstücksqualität, Werkstückstatus und Prozessnummer.

　　Informationsdefinitionstabelle innerhalb des Datenträgers

　　Nehmen wir als Beispiel die OP40-Station der Zylinder-Blocklinie, gibt es einen Lese-/Schreibkopf sowohl an den Lade- als auch an Entladepunkten der Werkzeugmaschine. Wenn der Zylinder mit dem installierten Datenträger zum OP40-Zuführpunkt fließt, führt die SPS das Lesen und Schreiben der Werkstückinformationen an der Zuführstelle ab. Zum Beispiel werden die Teilenummer, die Seriennummer und die Bearbeitungsinformationen des vorherigen Prozesses angezeigt, und die relevanten Informationen werden auf dem HMI-Panel angezeigt. Gleichzeitig wird eine Überprüfung der Bearbeitungsinformationen durchgeführt, um festzustellen, ob das Werkstück den vorherigen Prozess bestanden hat. Der Arbeitsablauf ist in Abbildung 2 dargestellt.

　　Abbildung 2 Lese-/Schreibprozess des Datenträgers

　　Nachdem die Maschine das Werkstück fertiggestellt hat, fließt es zum Auslassport, wo die SPS die Bearbeitungsinformationen schreibt und auf dem HMI-Panel anzeigt. Die Bearbeitungsinformationen des OP40 werden ebenfalls im Datenträger erfasst. Die SPS sendet diese Verarbeitungsinformationen zusammen mit zuvor gelesenen Werkstücksnummern, Seriennummern und anderen Daten an den Datenserver und bildet so eine Bearbeitungsdatenverbindung für das Werkstück und eine Tabelle des gesamten Werkstücksverarbeitungsflusses. Der Datenserver fungiert als Kommunikationsschnittstelle mit dem Server der oberen Schicht und speichert vorübergehend Informationen zur Bearbeitung des Fertigungswerkswerkzeugs.

　　(3) RFID-Konfiguration innerhalb von GROB Maschinenwerkzeugen. Nach Abschluss der Hardwareverkabelung besteht der erste Schritt darin, die Hardware auf der SPS zu konfigurieren (siehe Abbildung 3) und die IO-Adresse zu konfigurieren. Anschließend werden SPS- und SPS-Programmierung, Datenschraubenlesen und Schreiben abgeschlossen (siehe Abbildung 4).

　　Die HMI-Anzeigeschnittstelle wurde für RFID-Informationsanzeigen und -bestätigungen neu geschrieben. Beispielsweise können Bediener diese Schnittstelle nutzen, um nichtkonforme Verarbeitungsinformationen zu bestätigen.

　　(4) Schreiben Sie die Werkstücks-ID des Online-Werkstücks. An der Ladestation wird PC+PLC+RFID verwendet, um Geräte zur Eingabe von Schraubeninformationen für das Ladewerkstück hinzuzufügen. Wenn das Werkstück zu dieser Station fließt, schraubt der Bediener die Datenschraube auf das Werkstück und gibt eine eindeutige Seriennummer auf dem PC ein. Wenn das Werkstück fließt, schreibt die SPS die Serien-ID-Nummer in die Datenschraube. Das eigentliche Produkt ist in Abbildung 5 dargestellt.

　　Abbildung 5: Schreiben Sie die ID-Informationen des Online-Werkstücks auf den RFID-Träger

　　Diese Datenschraube folgt dem Werkstück kontinuierlich, bis die Offline-Station gefunden ist. Während der Werkstücksverarbeitung und -übertragung werden die Verarbeitungsinformationen jedes Prozesses zusammen mit seiner ID-Nummer an den Datenserver übermittelt.

　　(5) Datenerhebung und -analyse. Ein zusätzlicher Datenserver wird dem Bereich der Datenerfassung auf der Produktionslinie hinzugefügt, der professionelle Software verwendet, um eine Brücke zwischen höheren Servern und Außengeräten herzustellen. Zum Beispiel kann KEPServer Daten sammeln, die von der Maschine benötigt werden, wie z. B. Werkstücks-ID-Nummer, Bearbeitungsinformationen, Bearbeitungsmenge und Maschinenalarminformationen. Anschließend entwickelt ein professionelles Unternehmen für Datenerfassung und -analyse die Datenerfassungs- und Analysesoftware, um die von KEPServer gesammelten Daten auszulesen. Nach Datenanalyse, kombiniert mit relevanten Apps, kann es in Echtzeit auf Computern, Tablets und anderen Kunden angezeigt werden und bildet so eine intelligente Fabrikmanagement-Plattform. Letztlich wird ein umfassendes Management der Produktionsleistung, der Effizienz der Geräte und der Alarmanlagen erreicht. Mit dieser Plattform wird eine Big-Data-Analyse von Produktion, Logistik und Planung realisiert (siehe Abbildung 6).

　　Abbildung 6 zeigt die Produktionseffizienz einiger Querschnittsmaschinenwerkzeuge

　　Die Software des Datenerfassungssystems ist ein wichtiger Bestandteil des Fabrikverwaltungssystems. Es besteht aus drei Teilen: Server-, Client- und Handheld-Seite. Das Design sollte Prinzipien wie Einfachheit und einfache Bedienung, hohe Zuverlässigkeit, gute Echtzeitleistung und klare Struktur folgen.