汽车涂装生产线上的车体识别系统

作者：机械工业部第四设计研究院 岳红兵 殷南

欢迎访问e展厅 展厅 3 输送设备/机器人展厅 输送机, 螺旋输送机, 管链输送机, 输送带, 斗式提升机, ... 在汽车各类生产线上采用车体识别系统（AVI），可以对不同生产数据的统计、质量监控数据及信息进行实时采集，并可以及时向物料管理、生产调度、质量保证以及其它相关各部门传送，这对原材料供应、生产调度、销售服务、质量监控以及整车的终身质量跟踪等都起着非常重要的作用。 车体识别系统的种类 1. 条形码识别系统 采用条形码识别系统时，要求从焊装车间输送到涂装车间的白车身上须粘贴有代表该工件特征信息（车型、颜色等）的唯一性编码——条码，同时，由于涂装车间生产设备的特殊性，比如车身要经过前处理、电泳、烘干等工艺过程，因此要求该条码必须具备耐腐蚀、耐高温等特性。 在涂装车间通过设置扫描站来读取车身上的条码信息，扫描站主要由工件位置检测开关、扫描器、通信接口、人机界面组成，扫描包括自动扫描与手动扫描两种形式。扫描过程如下：工件位置检测开关检测到工件到位信号后，条形码扫描器自动扫描车体上的条形码，并将数据发送给PLC；如果自动扫读失败，输送设备暂停并发出声光报警，提示操作员手动扫描，扫描结果显示在人机界面上；PLC将扫描得到的条形码信息进行处理，以决定下一步的工序流程，同时将此信息上传给车间生产过程监控系统PMC（Process Monitor & Control System）进行进一步的处理、运算，实现对整个车间工件物流的跟踪和生产过程控制。 一般情况下，可在涂装车间入口处、工件物流的分岔处、重要的工艺过程（如喷漆室、烘干室、储存区等）入口处设置扫描站；另外，在涂装车间出口处设置扫描站可将车体的最终信息发送给总装车间的识别系统。 可以看出，采用条码识别系统时，车身上所粘贴的条码也仅仅是代表该车身的一个唯一性编码（相当于车身的“身份证”编码），每个车身真正的信息（如车型、颜色等）都存储在PLC或PMC数据库里。由于条码本身成本极低，整个车间设置多少扫描站完全取决于工艺需要，因此这种识别方式的优点是配置灵活、系统成本较低。 也正是由于车身信息都存储在PLC或PMC数据库里，因此这种识别方式有着显而易见的缺点，比如它对网络通信的速率、可靠性等要求很高，任何通信线路的故障将可能导致生产信息的紊乱和生产的停止。此外，由于所有的信息都存储在PLC或PMC的数据库里，因此要求有高性能的PLC、大容量的数据库和高速度的PMC主机。 2. 射频识别系统（RFID） 一个典型的RFID（Radio Frequency Identification）系统包括载码体TAG（即数据载体或数据存储器）、载码体读/写装置、接口模块。 载有工件的滑橇上，自始至终随工件运行，这实际上就形成了一个随工件运动的移动数据库，工件由此变成了在整个生产流程中随身携带数据库的“智能工件”。 根据工艺及生产管理需要，可在涂装车间出入口处、工件物流的分岔处、重要的工艺过程（如喷漆室、烘干室、储存区等）入口处设置载码体读/写站。载码体读/写站由工件位置检测开关、载码体读/写装置、通信接口模块和人机界面所组成。读取载码体数据的过程为：工件位置检测开关检测到工件到位信号后，载码体读/写装置开始自动读取安装在滑橇上的载码体中所存储的数据，并将数据发送给PLC，同时显示在人机界面上；PLC将得到的数据信息进行处理，以决定下一步的工序流程。 向载码体中写入数据的过程为：工件位置检测开关检测到工件到位信号后，发出控制信号使工件暂停，在人机界面上输入要写入载码体的数据，确认后执行“写入”操作，该数据通过PLC及网络发送到载码体读/写装置，自动写入安装在滑橇上的载码体数据库中，同时将此次操作的结果显示在人机界面上。 通过上述对安装在滑橇上的载码体的读/写操作，所有信息均通过PLC上传给车间生产过程监控系统PMC进行进一步的处理和运算，从而实现对整个车间工件物流的跟踪和生产过程控制。 可以看出，是一种分散式的数据存储系统。在整个工艺流程中，全部或部分的工件信息存储在载码体里面，通过设置载码体读/写装置来读取工件信息即可进行相关的操作。这种方式的优点是配置灵活、响应速度快、对系统通信的要求较低。另外，采用这种方式，不需要所有的读/写装置都和主数据库通信，因此与主数据库通信的失败不会导致生产的停止。 射频识别系统的性能 在涂装车间选用射频识别系统时一般需考虑5个方面的性能：载码体存储容量从几十字节到几十K字节不等，存储容量越大，其成本越高。在涂装车间应用时，一般情况下，载码体存储容量选择几个K左右即能满足要求；读写距离即载码体读/写装置表面到载码体表面的正常工作距离，一般在滑橇输送机上使用时，选取30～150mm即可；数据传送速率包括载码体读/写装置的读写速率以及读/写装置与PLC的通信速率；涂装车间烘干炉的温度大约在180℃～210℃之间，因此载码体应能够耐220℃的环境温度；接口形式应选择能够方便与PLC、总线等联接的接口形式，目前主要有RS422/485、现场总线等接口形式。 射频识别系统的配置 目前在涂装生产线广泛应用的射频识别系统主要有两种产品：美国EMS公司的HMS系列产品（载码体为HMS150HT）和西门子公司的MOBY-I系列产品。下面着重介绍西门子的MOBY-I识别系统在涂装生产线上的配置，其载码体可耐220℃高温。 1. 系统概述 系统以西门子S7-300PLC作为主控单元、TP37为数据操作人机界面，MOBY-I、TP37通过PLC的DP接口组成相对独立的Profibus-DP网络。识别系统PLC通过工业以太网将识别系统的所有信息传送给滑橇输送系统PLC以及车间PMC系统，以实现整个涂装车间的生产信息管理。 2. 系统硬件组成 （1）车体识别系统PLC：通过Profibus-DP网络完成车体识别系统内部的控制，并通过工业以太网将有关数据和车体信息传送到滑橇输送机各区域的控制系统，参与相应区域的控制。同时把这些信息送到中央控制室的监控系统，用于显示、打印。 （2）现场读写站：每个现场读写站都安装有触摸屏（HMI）和接口模块，触摸屏主要完成车体滑橇信息（滑橇号、车体颜色、喷涂次数、大小修信息等）的写入、读出显示和修改。接口模块（ASM451）主要处理读写头SLG43要写入或读出的信息，并把此信息通过Profibus-DP送到PLC的CPU中进行处理。 （3）现场设置的读写站 1号读写站：设置在车体上到滑橇上的初始工位，当检测开关发出橇体到位信号时，读写头首先进行读操作，读出橇体号和喷涂次数，再进行写操作，清除上一循环的车体颜色、车型、喷涂次数等信息，然后写入新的车体型号、颜色等信息。写操作是通过触摸屏完成的，而读操作是自动完成的。修改后的数据通过Profibus-DP传送到PLC，再通过以太网将数据送到滑橇输送机的PLC。 2号读写站：设置在钣金修正工位前，首先读出橇体号、车体颜色、车型等信息。然后写入钣金修正信息，以决定工件是否需要进行钣金修正。 3号读写站：设置在自动擦净机和自动喷涂机前，当检测开关发出橇体到位信号时，读写头进行读操作，读出橇体号、颜色、车型等信息，确认喷涂颜色，给自动擦净机、自动喷涂机发出正确的车型及喷涂颜色信息，然后进行写操作，写入工件喷涂次数，橇体喷涂次数自动加1。 4号读写站：设置在存储区前，读写头读出橇体号、颜色、车型等信息，确认喷涂颜色，发出编组信息，把相同类型的车体送到指定的存储区域。 5号读写站：设置在喷涂质量检查工位，将检查结果（合格、需小修、需大修等）通过触摸屏写入载码体。此质量信息通过以太网传送到滑橇PLC，以决定工件下一步的走向。 6号读写站：设置在车间下线工位，读写头读出车体的最终信息，通过工业以太网送到车间PMC系统，同时送到总装车间，作为总装车间工件识别系统的原始数据。另外，这个读写站还要读出橇体喷涂次数，以决定是否对滑橇进行清洗。当橇体喷涂次数达到设定值时，将发出报警信号，警告该橇体需要清洗。 （4）载码体 载码体采用可耐220℃高温的MDS439E，存储车体的所有信息。载码体安装在每一个滑橇上，随着工艺流程在涂装车间循环使用。 此外，在有些生产线上RFID系统采用只读型载码体，这种系统的运行方式类似于条码识别系统，但数据读取的准确性比条码识别系统要高, 并且更能够耐受恶劣的环境，优点是系统成本比可读写识别系统低,可靠性和准确性却大大高于条码识别系统。据统计，受环境因素及维护情况的影响，条码识别系统数据读取的准确性只有不到90%，而RFID系统可达到接近100%。 结束语 目前，国内的主要汽车生产企业如上海大众、上海通用、一汽大众等均在其涂装、总装、发动机等主要生产车间使用了车体识别系统。车体识别系统在汽车生产线上的应用使得汽车生产的柔性化和按订单生产成为可能，车体信息档案也将伴随一辆车从制造到销售，再到售后服务的全过程，为汽车的生产管理和售后服务提供强大的基础数据，为整车终身的质量跟踪、事故分析等提供第一手资料。 原载《汽车制造业》(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (3/9/2006)