Nghiên cứu ứng dụng quy trình sản xuất động cơ dựa trên công nghệ RFID

　　1. Tổng quan về RFID

　　RFID (Nhận dạng tần số vô tuyến) là một kỹ thuật thu thập dữ liệu chỉ mới xuất hiện trong những năm gần đây và hiện là công nghệ thu thập dữ liệu và nhận dạng tự động được đánh giá cao nhất. Nguyên tắc cơ bản của nó là sử dụng khớp nối cảm ứng và khớp nối điện từ để đạt được nhận dạng và theo dõi tự động các đối tượng được xác định. Công nghệ RF mang lại nhiều ưu điểm như độ chính xác cao, khả năng thích ứng với môi trường mạnh mẽ, khả năng chống nhiễu mạnh và khả năng tái sử dụng. Nó hiện được sử dụng rộng rãi trong bán hàng cửa hàng bách hóa thương mại, quản lý hậu cần và vận tải, và dây chuyền sản xuất tự động hóa công nghiệp.

　　Cơ sở FAW Jiefang Xichai Huishan được trang bị dây chuyền sản xuất động cơ diesel xe hạng nặng hiện đại, bao gồm bốn dây chuyền cắt và lắp ráp kim loại, một xe buýt trường học và bảy dây chuyền sản xuất phớt dầu. Dây chuyền sản xuất gia công 6DM được giới thiệu từ công ty GROB của Đức. Thông tin quy trình dây chuyền sản xuất, đặc biệt là thông tin xử lý phôi, trạng thái dòng phôi theo thời gian thực và hiệu quả thiết bị, luôn là trọng tâm chính trong quản lý sản xuất. Do những hạn chế về phần cứng trong thiết bị sản xuất xưởng, nhu cầu cấp thiết phải nâng cấp các chức năng dựa trên phần cứng hiện có. Cho phép đọc, ghi và lưu trữ thông tin xử lý cho từng phôi, tải lên máy chủ dữ liệu để thu thập và phân tích dữ liệu lớn, với kết quả phân tích cuối cùng được sử dụng để quản lý sản xuất.

　　Bài viết này chủ yếu giải thích các chức năng thu thập và truyền dữ liệu RFID của hệ thống dây máy 6DM trong dự án xây dựng cơ sở trình diễn sản xuất thông minh động cơ diesel hạng nặng FAW Jiefang Xichai.

　　2. Lựa chọn phần cứng RFID

　　Dựa trên các yêu cầu cấu hình phần cứng của máy công cụ tại chỗ, chọn các sản phẩm liên quan đến BALLUFFRFID, bao gồm các sản phẩm RFID ghép nối cảm ứng sê-ri BIS M được sử dụng để đọc và ghi thông tin phôi, bao gồm bộ xử lý RFID, đầu đọc/ghi RFID, sóng mang dữ liệu RFID và đầu nối cáp kết nối.

　　Sản phẩm này có cấu trúc nhỏ gọn, tuổi thọ cao, khả năng chống nhiễu mạnh và khả năng đọc/ghi dữ liệu nhanh, đặc biệt thích hợp để thu thập thông tin hậu cần cho phôi trên dây chuyền sản xuất gia công.

　　(1) Giới thiệu phần cứng: Bộ xử lý BALLUFF BIS M hoạt động ở tần số 13,56 MHz cho giao tiếp tần số cao. Bộ xử lý hỗ trợ kết nối hai đầu đọc / ghi. Chọn kiểu đầu đọc / ghi phù hợp BIS00M6. Giao diện dịch vụ có thể được sử dụng để kết nối phần mềm cấu hình để đọc / ghi sóng mang dữ liệu.

　　Để đảm bảo lắp đặt đáng tin cậy trên khối và đầu xi lanh, hãy chọn BIS00PT mang dữ liệu tương tự như vít, có thể vặn vào khối và đầu như vít để lắp đặt đáng tin cậy. Khi được sử dụng cùng với đầu đọc/ghi phù hợp, khoảng cách nhận dạng đọc/ghi tối đa cho sóng mang dữ liệu này là 4cm, đáp ứng các yêu cầu đọc/ghi trong quá trình phôi trên dây chuyền sản xuất (xem Hình 1).

　　Hình 1: Bộ xử lý RFID, đầu đọc / ghi và sóng mang dữ liệu

　　(2) Lấy thông tin xử lý sản xuất phôi làm ví dụ, dựa trên thông tin quy trình sản xuất cần thiết và kết hợp với các yêu cầu quản lý dây chuyền sản xuất, các yêu cầu lưu trữ vùng dữ liệu trong sóng mang dữ liệu được xác định. Bảng đính kèm chứa thông tin dữ liệu mà RFID cần thu thập trong quá trình xử lý.

　　Dữ liệu cần thu thập qua RFID cho thông tin quy trình sản xuất dây chuyền gia công 6DM chủ yếu bao gồm hai loại: thông tin phôi và thông tin xử lý. Thông tin phôi chủ yếu bao gồm số bộ phận, số sê-ri, v.v.; Thông tin quy trình gia công bao gồm chất lượng phôi, trạng thái phôi và số quy trình.

　　Bảng định nghĩa thông tin trong nhà cung cấp dữ liệu

　　Lấy trạm OP40 dòng khối xi lanh làm ví dụ, có một đầu đọc / ghi ở cả điểm xếp dỡ của máy công cụ. Khi xi lanh có sóng mang dữ liệu được lắp đặt chảy đến điểm cấp liệu OP40, PLC sẽ hoàn thành việc đọc và ghi thông tin phôi tại vị trí cấp liệu. Ví dụ: số bộ phận, số sê-ri và thông tin gia công của quy trình trước đó được hiển thị và thông tin liên quan được hiển thị trên bảng HMI. Đồng thời, xác minh thông tin gia công được thực hiện để xác định xem phôi có vượt qua quy trình trước đó hay không. Quy trình làm việc được thể hiện trong Hình 2.

　　Hình 2 Quy trình đọc/ghi của nhà cung cấp dữ liệu

　　Sau khi máy hoàn thành gia công phôi, nó sẽ chảy đến cổng xả, nơi PLC ghi thông tin gia công và hiển thị trên bảng điều khiển HMI. Thông tin gia công của OP40 cũng được ghi lại trong sóng mang dữ liệu. PLC gửi thông tin xử lý này, cùng với số bộ phận phôi, số sê-ri và các dữ liệu khác đã đọc trước đó, đến máy chủ dữ liệu, tạo thành liên kết dữ liệu gia công cho phôi và bảng của toàn bộ quy trình xử lý phôi. Máy chủ dữ liệu hoạt động như một giao diện giao tiếp với máy chủ lớp trên, tạm thời lưu trữ thông tin liên quan đến gia công máy công cụ dây chuyền sản xuất.

　　(3) Cấu hình RFID bên trong máy công cụ GROB. Sau khi hoàn thành việc đi dây phần cứng, bước đầu tiên là định cấu hình phần cứng trên PLC (xem Hình 3) và định cấu hình địa chỉ IO. Tiếp theo, lập trình PLC và PLC, đọc và ghi vít dữ liệu được hoàn thành (xem Hình 4).

　　Giao diện hiển thị HMI đã được viết lại để hiển thị và xác nhận thông tin RFID. Ví dụ: người vận hành có thể sử dụng giao diện này để xác nhận thông tin xử lý không phù hợp.

　　(4) Viết ID phôi của phôi trực tuyến. Tại trạm tải, PC + PLC + RFID được sử dụng để thêm thiết bị nhập thông tin vít cho phôi tải. Khi phôi chảy đến trạm này, người vận hành vặn vít dữ liệu vào phôi và nhập một số sê-ri duy nhất trên PC. Khi phôi chảy, PLC sẽ ghi số ID sê-ri vào vít dữ liệu. Sản phẩm thực tế được thể hiện trong Hình 5.

　　Hình 5: Ghi thông tin ID của phôi trực tuyến lên sóng mang RFID

　　Vít dữ liệu này sẽ theo dõi phôi liên tục cho đến khi định vị trạm ngoại tuyến. Trong quá trình xử lý và truyền phôi, thông tin xử lý của từng quy trình, cùng với số ID của nó, được truyền đến máy chủ dữ liệu.

　　(5) Thu thập và phân tích dữ liệu. Một máy chủ dữ liệu bổ sung được thêm vào phần thu thập dữ liệu dây chuyền sản xuất, sử dụng phần mềm chuyên nghiệp để thiết lập cầu nối giữa máy chủ cấp trên và thiết bị hiện trường. Ví dụ: KEPServer có thể thu thập dữ liệu theo yêu cầu của máy, chẳng hạn như số ID phôi, thông tin gia công, số lượng gia công và thông tin cảnh báo máy. Sau đó, một công ty phần mềm thu thập và phân tích dữ liệu chuyên nghiệp phát triển phần mềm thu thập và phân tích dữ liệu để đọc dữ liệu do KEPServer thu thập. Sau khi phân tích dữ liệu, kết hợp với các ứng dụng liên quan, nó có thể được xem trong thời gian thực trên máy tính, máy tính bảng và các khách hàng khác, tạo thành một nền tảng quản lý nhà máy thông minh. Cuối cùng, nó đạt được khả năng quản lý toàn diện sản lượng sản xuất, hiệu quả thiết bị và cảnh báo thiết bị. Sử dụng nền tảng này, phân tích dữ liệu lớn về sản xuất, hậu cần và lập kế hoạch được thực hiện (xem Hình 6).

　　Hình 6 cho thấy hiệu quả sản xuất của một số máy công cụ

　　Phần mềm hệ thống thu thập dữ liệu là một thành phần quan trọng của hệ thống quản lý nhà máy. Nó bao gồm ba phần: máy chủ, máy khách và phía cầm tay. Thiết kế phải tuân theo các nguyên tắc như đơn giản và dễ vận hành, độ tin cậy cao, hiệu suất thời gian thực tốt và cấu trúc rõ ràng.