本文以上汽通用五菱(SGMW)河西基地总装车间某生产线的新能源汽车导入自主改造为例,介绍新车型导入涉及的整车内饰线转底盘线的车型识别系统,通过自主设计、集成,应用RFID技术完成车身识别控制系统、滑板定位控制系统,实现车身输送过程中安全交接。

车型识别技术调研

整车总装输送线包括BDC(车体分配中心)、BDC转内饰升降设备、内饰线滑板输送线、内饰转底盘升降设备、底盘吊具输送线、底盘转终线升降设备、最终地板链输送线。本文主要研究内饰线转底盘线的车型识别系统。

1. 现有识别方法

车型识别系统使用激光光电开关,检测车体有无(车身钣金是否遮挡激光光电开关的光路,光路被遮挡时表示有车身钣金,光路未被遮挡时表示无车身钣金),应用多组光电开关检测车体的不同部位,最终通过开关的组合状态粗略确定车型。

2. 现有识别数据的通信及传递形式

RFID通过RS232、RS485、MODBUSRTU、MODBUSTCP与第三方软硬件通信。其中RS232通信数据量小且距离短(15m),RS485通信数据量小且通信信号容易衰减,MODBUS通信格式比较落后。

3. 现有技术存在问题

1)传统光电开关识别方法的识别结果准确性差。通过光电开关识别车身的部分特征,来初步确定车型,不能准确地判断具体车型,可能导致车型识别错误。

2)传统光电开关识别方法识别兼容性差。当产线导入新车型时,需要增加光电开关,或调整光电开关,不能兼容更多的车型。

3)传统的RFID通信形式与SGMW整车产线PLC不兼容,不能快速集成到PLC系统。

4)传统的RFID通信格式数据量小、通信速率小、可靠性低。传统的光电开关识别车型信息不完整,不足以满足现场需求。因此,需要开发研究更适合现场的识别系统。

基于RFID技术的车型识别系统开发

1. 车型识别系统开发目的

我们自主创新将RFID读写器(国产读写器)集成到罗克韦尔PLC控制系统(进口),通过编程实现RFID读写器读取车体前风窗玻璃上面的RFID标签(图1),获得当前车型的12位VIN压缩码和14位VSN码,识别到具体的车型及配置信息,通过RFID识别的VSN码控制内饰滑板在液压台上的停止位置,最终实现车体准确定位,在吊具上安全准确地交接。

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图1 车型识别光电开关分布图

2. 车型识别系统硬件集成

应用罗克韦尔PLC与广州晨控RFID系统创新集成:基于工业以太网EIP协议框架,通过罗克韦尔PLC的通信模块构建物理通信链路,通过RSlogix5000开发软件平台配置RFID读写器的通信参数,建立RFID读写器在PLC中的通信配置模块,最终通过工业以太网连接PLC与RFID模块实现数据通信。硬件集成如图2所示。

硬件配置如下:

1)在PLC底板上增加1756-ENBT通信模块。

2)在RSlogix5000工程文件上增加1756-ENBT的I/O配置。

3)在I1756-ENBT模块下面的I/O配置中的EtherNet网络下添加RFID通信从站。

4)配置RFID通信从站参数,包括设置IP地址、设置硬件版本号、设置网络类型、设置通信格式、设置输入输出数据长度。

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图2 车型识别系统硬件集成

3. 基于PLC控制的车型识别程序开发

在内饰线转底盘线区域构建车型识别区域,根据车身滑板输送进度调用PLC识别程序,如图3所示。

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图3 车型识别区域规划

具体识别步骤如下:

1)车身进入识别工位(6000mm),进入识别区域(300mm以内),第一次触发RFID读取标签上的车型数据,如果读取失败,跳转到报警子程序。

2)车身继续输送,车身还处于识别区内,经过1s后,第二次触发RFID读取标签上的车型数据,如读取失败,跳转到报警子程序。

3)在识别工位内,比较RFID读取车身数据的结果,如结果一致,将数据存储到当前识别工位,如结果不一致,跳转到报警子程序。

4)在识别工位内,车子离开识别区域时,RFID不读取数据,同时清空原有识别的数据。

5)当车身离开识别工位时,把数据识别工位的数据传递给升降机工位,车身完全离开识别工位后,清空当前识别工位数据。

6)如有识别错误等报警,系统输出停线信号,并自动通知维护人员,人工给定车型信息,复位后恢复车身输送产线运行。

7)如识别无异常,则进入下一个循环。

4. 基于RFID车身码识别

RFID标签内存储分为EPC区、USER区,其中车身信息存储在EPC区,由于超高频标签存储数据量有限(EPC只能存储12字节,即存储12位字符)。标签在打印之前,通过压缩技术将17位车身的VIN码(唯一识别码)压缩成12位车身码。本发明,基于PLC控制开发VIN码的解压程序,最终取得完整的17位VIN码。

5. 基于EIP通信的工业以太网技术应用

当前国内RFID支持的网络形式:一般的RFID识别系统,主要以RS232、RS485、ModbusRTU、ModbusTCP通信位置,如上通信不能直接与SGMW生产线的罗克韦尔PLC通信,需要经过工业网关转发数据。

SGMW整车输送系统的控制器一般采用DevieNet与远程I/O站点通信,其通信最大速率为500KB/s,不能满足大数据大流量(模拟量、数据数组)的通信需求,同时容易受到外界电磁波的干扰。本车型识别系统才有基于EtherNetIP协议的工业以太网通信,使国产RFID直接通过软硬件匹配罗克维尔PLC,减少了网关环节,降低了通信故障率,同时,提高了通信速率,增强了抗干扰能力,为IOT(物联网)提供了基础条件。

6. 应用案例

在上汽通用五菱河西基地总装A线、B线内饰转底盘交接区,我们自主开发的基于RFID的车型识别系统投入应用,能高效地识别车型,基于车型识别的结果控制车身输送位置,使用效果良好,识别成功率99.9%,如图4、图5所示。

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图4 车型识别光电开关接线分布图

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图5 RFID识别系统识别成功率

技术总结

通过自主设计集成,实现内饰线转底盘线的车型识别系统,该系统具有较多技术优势。简单总结如下:

1)基于EtherNetIP通信框架,自主创新集成国产RFID、进口PLC系统,降低了系统集成成本,提升了系统集成的一致性和可靠性。

2)自主开发基于PLC控制的车型识别系统程序,降低了对进口供应商的依赖,实现车型识别系统自主国产化,最终降低了车型识别系统的投资成本。

3)解决了RFID无法与产线罗克韦尔PLC通信的问题,创新开发了基于PLC控制的车身VIN码解压程序,实现了车身VIN码在PLC中的解压功能。

4)实现了车型精确识别车型信息,包括车身的VIN码、VSN码。

5)自主开发的车型识别系统兼容多种车型,新增车型不需要改动和重新调试,理论上可以新增无数种车型。

6)自主开发的车型识别系统具有面向未来的前瞻效益(图6)。精确识别到的车型信息可以输送给有需要的工位,实现数字化、目视化。例如:车型详细信息送到吊具支腿切换工位,辅助员工根据车型切换吊具支腿。

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图6 自主开发的车型识别系统具有面向未来的前瞻效益

结束语

本文阐述新车型导入产线涉及的车型识别系统适应性改造问题,并重点分析和实施了基于RFID技术的车型识别系统改造;将EthernetIP协议的国产RFID装备集成到进口的PLC系统,开辟了国产RFID应用场景,为后续新产品导入产线提供基于RFID技术的车型识别系统提供了实践依据,具有较大的现实指导意义。

作者:石能光  段永豪    上汽通用五菱汽车股份有限公司

责任编辑:龚淑娟

审核人:李峥

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