تحقیقات درباره کاربردهای فرآیند تولید موتور مبتنی بر فناوری RFID

　　۱. مروری بر RFID

　　RFID (شناسایی فرکانس رادیویی) یک تکنیک جمع آوری داده است که تنها در سال های اخیر ظهور کرده و در حال حاضر ارزشمندترین فناوری شناسایی خودکار و جمع آوری داده ها به شمار می رود. اصل اساسی آن استفاده از کوپلینگ القایی و کوپلینگ الکترومغناطیسی برای دستیابی به شناسایی و ردیابی خودکار اشیاء شناسایی شده است. فناوری RF مزایای زیادی مانند دقت بالا، سازگاری قوی با محیط زیست، قابلیت قوی ضد تداخل و قابلیت استفاده مجدد دارد. در حال حاضر به طور گسترده در فروش فروشگاه های تجاری، مدیریت لجستیک و حمل ونقل و خطوط تولید اتوماسیون صنعتی استفاده می شود.

　　پایگاه FAW Jiefang Xichai Huishan مجهز به خط تولید موتور دیزلی خودروهای سنگین مدرن است که شامل چهار خط برش و مونتاژ فلز، یک اتوبوس مدرسه و هفت خط تولید مهر و موم روغن می باشد. خط تولید ماشین کاری 6DM از شرکت آلمانی GROB معرفی شد. اطلاعات فرآیند خط تولید، به ویژه اطلاعات پردازش قطعه کار، وضعیت جریان قطعه کار در زمان واقعی و کارایی تجهیزات، همواره یکی از محورهای اصلی مدیریت تولید بوده است. به دلیل محدودیت های سخت افزاری در تجهیزات تولید کارگاه، نیاز فوری به ارتقاء عملکردها بر اساس سخت افزار موجود وجود دارد. امکان خواندن، نوشتن و ذخیره سازی اطلاعات پردازشی برای هر قطعه کار را فراهم می کند و آن را به سرور داده برای جمع آوری و تحلیل داده های بزرگ بارگذاری می کند و نتایج تحلیل در نهایت برای مدیریت تولید استفاده می شود.

　　این مقاله عمدتا عملکردهای جمع آوری داده RFID و انتقال سیم کشی ماشین های 6DM را در پروژه ساخت پایه نمایشی موتور دیزل سنگین FAW Jiefang Xichai توضیح می دهد.

　　۲. انتخاب سخت افزار RFID

　　بر اساس نیازهای پیکربندی سخت افزاری ابزارهای ماشینی محلی، برخی محصولات مرتبط با BALLUFFRFID انتخاب شده اند، از جمله محصولات RFID القایی سری BIS M که برای خواندن و نوشتن اطلاعات قطعه کار استفاده می شوند، از جمله پردازنده های RFID، هدهای خواننده/نوشتن RFID، حامل های داده RFID و کانکتورهای کابل اتصال.

　　این محصول دارای ساختاری جمع وجور، عمر خدمت طولانی، قابلیت قوی ضد تداخل و قابلیت خواندن و نوشتن سریع داده است که آن را به ویژه برای جمع آوری اطلاعات لجستیکی قطعات کار در خطوط تولید ماشین کاری مناسب می سازد.

　　(۱) معرفی سخت افزار: پردازنده BALLUFF BIS M با فرکانس ۱۳.۵۶ مگاهرتز برای ارتباطات فرکانس بالا کار می کند. پردازنده از اتصال دو هد خواندن/نوشتن پشتیبانی می کند. مدل هد خواندن/نوشتن متناسب را انتخاب BIS00M6. رابط سرویس می تواند برای اتصال نرم افزار پیکربندی برای خواندن/نوشتن حامل داده استفاده شود.

　　برای اطمینان از نصب مطمئن روی بلوک سیلندر و سرسیلندر، یک حامل داده BIS00PT مشابه پیچ انتخاب کنید که بتوان آن را مانند پیچ روی بلوک و سر پیچ کرد تا نصب مطمئن انجام شود. وقتی همراه با هد خواندن/نوشتن تطبیقی استفاده شود، حداکثر فاصله شناسایی خواندن/نوشتن برای این حامل داده ۴ سانتی متر است که نیازهای خواندن/نوشتن را در جریان قطعه کار در خط تولید برآورده می کند (نگاه کنید به شکل ۱).

　　شکل ۱: پردازنده RFID، خواننده/نویسنده و حامل داده

　　(۲) با در نظر گرفتن اطلاعات پردازش تولید قطعه کار به عنوان مثال، بر اساس اطلاعات مورد نیاز فرآیند تولید و ترکیب با الزامات مدیریت خط تولید، نیازهای ذخیره سازی منطقه داده در حامل داده تعریف می شود. جدول پیوست شامل اطلاعات داده ای است که RFID باید در طول پردازش جمع آوری کند.

　　داده هایی که باید از طریق RFID برای اطلاعات فرآیند تولید خط ماشین کاری 6DM جمع آوری شوند، عمدتا شامل دو نوع است: اطلاعات قطعه کار و اطلاعات پردازش. اطلاعات قطعه کار عمدتا شامل شماره قطعات، شماره سریال و غیره است؛ اطلاعات فرآیند ماشین کاری شامل کیفیت قطعه کار، وضعیت قطعه کار و شماره فرآیند است.

　　جدول تعریف اطلاعات درون حامل داده

　　با در نظر گرفتن ایستگاه بلوک سیلندر OP40 به عنوان مثال، در هر دو نقطه بارگیری و تخلیه ابزار ماشین یک هد خواندن/نوشتن وجود دارد. وقتی سیلندر حامل داده نصب شده به نقطه تغذیه OP40 جریان می یابد، PLC خواندن و نوشتن اطلاعات قطعه کار را در محل تغذیه کامل می کند. برای مثال، شماره قطعه، شماره سریال و اطلاعات ماشین کاری فرآیند قبلی نمایش داده می شود و اطلاعات مربوطه روی پنل HMI نمایش داده می گردد. همزمان، تأیید اطلاعات ماشین کاری انجام می شود تا مشخص شود آیا قطعه کار فرآیند قبلی را گذرانده است یا خیر. روند کاری در شکل ۲ نشان داده شده است.

　　شکل ۲ فرآیند خواندن/نوشتن حامل داده

　　پس از اتمام ماشین کاری قطعه کار، دستگاه به پورت تخلیه می رود، جایی که PLC اطلاعات ماشین کاری را می نویسد و روی پنل HMI نمایش می دهد. اطلاعات ماشین کاری OP40 نیز در حامل داده ثبت می شود. PLC این اطلاعات پردازشی را همراه با شماره قطعات قطعه کار، شماره سریال ها و سایر داده های قبلا خوانده شده به سرور داده ارسال می کند و یک لینک داده ماشین کاری برای قطعه کار و جدولی از کل جریان پردازش قطعه کار تشکیل می دهد. سرور داده به عنوان رابط ارتباطی با سرور لایه بالایی عمل می کند و به طور موقت اطلاعات مربوط به ماشین کاری ابزار ماشین خط تولید را ذخیره می کند.

　　(3) پیکربندی RFID درون ابزارهای ماشین GROB. پس از تکمیل سیم کشی سخت افزاری، اولین گام پیکربندی سخت افزار روی PLC (نگاه کنید به شکل ۳) و پیکربندی آدرس ورودی/خروجی است. سپس، برنامه نویسی PLC و PLC، خواندن و نوشتن با پیچ داده تکمیل می شود (نگاه کنید به شکل ۴).

　　رابط نمایش HMI برای نمایش و تأیید اطلاعات RFID بازنویسی شد. برای مثال، اپراتورها می توانند از این رابط برای تأیید اطلاعات پردازش ناسازگار استفاده کنند.

　　(۴) شناسه قطعه کار قطعه کار آنلاین را بنویسید. در ایستگاه بارگیری، PC+PLC+RFID برای افزودن تجهیزات وارد کردن اطلاعات پیچ قطعه کار بارگذاری استفاده می شود. وقتی قطعه کار به این ایستگاه جریان می یابد، اپراتور پیچ داده را به قطعه کار پیچ می کند و یک شماره سریال یکتا روی کامپیوتر وارد می کند. وقتی قطعه کار جریان دارد، PLC شماره شناسه سریال را در پیچ داده می نویسد. ضرب واقعی در شکل ۵ نشان داده شده است.

　　شکل ۵: اطلاعات شناسایی قطعه کار آنلاین را روی حامل RFID بنویسید

　　این پیچ داده به طور پیوسته قطعه کار را دنبال می کند تا ایستگاه آفلاین پیدا شود. در طول فرآیند پردازش و انتقال قطعه کار، اطلاعات پردازش هر فرآیند همراه با شماره شناسه آن به سرور داده منتقل می شود.

　　(۵) جمع آوری و تحلیل داده ها. یک سرور داده اضافی به بخش جمع آوری داده خط تولید اضافه می شود که با استفاده از نرم افزار حرفه ای، پلی بین سرورهای سطح بالا و تجهیزات میدانی ایجاد می کند. برای مثال، KEPServer می تواند داده های مورد نیاز دستگاه را جمع آوری کند، مانند شماره شناسه قطعه کار، اطلاعات ماشین کاری، مقدار ماشین کاری و اطلاعات هشدار ماشین. سپس، یک شرکت حرفه ای نرم افزار جمع آوری و تحلیل داده، نرم افزار جمع آوری و تحلیل داده ها را توسعه می دهد تا داده های جمع آوری شده توسط KEPServer را بخواند. پس از تحلیل داده ها و ترکیب با اپلیکیشن های مرتبط، می توان آن را به صورت زنده روی کامپیوترها، تبلت ها و سایر کلاینت ها مشاهده کرد و یک پلتفرم مدیریت هوشمند کارخانه را تشکیل داد. در نهایت، مدیریت جامع خروجی تولید، بهره وری تجهیزات و آلارم های تجهیزات را محقق می کند. با استفاده از این پلتفرم، تحلیل داده های بزرگ تولید، لجستیک و زمان بندی انجام می شود (نگاه کنید به شکل ۶).

　　شکل ۶ بازده تولید برخی ابزارهای ماشین کاری مقطع را نشان می دهد

　　نرم افزار سیستم جمع آوری داده یکی از اجزای مهم سیستم مدیریت کارخانه است. این سیستم از سه بخش تشکیل شده است: سرور، کلاینت و سمت دستی. طراحی باید اصولی مانند سادگی و سهولت کارکرد، قابلیت اطمینان بالا، عملکرد خوب در زمان واقعی و ساختار واضح را دنبال کند.